Концептуальное изображение экзопланеты с развитой внеземной цивилизацией. Структуры справа — это орбитальные солнечные панели, которые собирают свет от родительской звезды и преобразуют его в электричество, которое затем передается на поверхность с помощью микроволн. Экзопланета слева иллюстрирует другие потенциальные техносигнатуры: городские огни (светящиеся круглые структуры) на ночной стороне и разноцветные облака на дневной стороне, которые представляют различные формы загрязнения, такие как диоксид азота от сжигания ископаемого топлива или хлорфторуглероды, используемые в холодильной технике. Кредит: NASA/Jay Freidlander
Одним из ключевых приоритетов NASA является понимание потенциала жизни в других местах Вселенной. NASA не нашло никаких достоверных доказательств существования внеземной жизни, но NASA исследует Солнечную систему и ее окрестности, чтобы помочь нам ответить на фундаментальные вопросы, включая вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной.
Для тех, кто изучает потенциал жизни за пределами Земли, одним из вопросов уже давно является попытка определить вероятность микробной жизни против сложной жизни против цивилизации настолько развитой, что мы можем заметить ее признаки, называемые техносигнатурами, отсюда, из дома. Изучение ответов на такие вопросы может помочь в разработке предложений по новым телескопам или миссиям, чтобы выделить наиболее вероятные места и способы поиска жизни.
В недавней статье, опубликованной 24 мая в Astrophysical Journal, постулируется, что если существуют развитые внеземные цивилизации, то одной из причин, по которой их может быть трудно обнаружить с помощью телескопов с нашей точки зрения, является то, что их энергетические потребности могут быть относительно скромными. Если их культура, технологии и численность населения не требуют огромных объемов энергии, им не нужно строить огромные структуры по сбору звездной энергии, которые можно было бы обнаружить с помощью существующих или предлагаемых телескопов. Такие структуры, исходя из нашего собственного земного опыта, могли бы быть солнечными батареями, покрывающими значительную часть поверхности их планеты, или орбитальными мегаструктурами для использования большей части энергии их родительской звезды — и то, и другое мы могли бы обнаружить из нашей собственной солнечной системы.
«Мы обнаружили, что даже если наше нынешнее население в 8 миллиардов человек стабилизируется на уровне 30 миллиардов с высоким уровнем жизни и мы будем использовать для питания только солнечную энергию, мы все равно будем использовать гораздо меньше энергии, чем дает весь солнечный свет, освещающий нашу планету», — сказал Рави Коппарапу из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, ведущий автор статьи.
Исследование имеет значение для парадокса Ферми, постулированного физиком Энрико Ферми, который задается вопросом: если наша галактика древняя и огромная, а межзвездные путешествия трудны, но возможны, почему инопланетная цивилизация до сих пор не распространилась по всей галактике?
«Смысл в том, что цивилизации могут не чувствовать себя обязанными расширяться по всей галактике, поскольку они могут достичь устойчивого уровня населения и потребления энергии, даже если выберут очень высокий уровень жизни», — сказал Коппарапу. «Они могут расширяться в пределах своей собственной звездной системы или даже в пределах близлежащих звездных систем, но цивилизаций, охватывающих всю галактику, может и не существовать».
Кроме того, наш собственный технологический опыт пока не позволяет нам предсказать, на что способны более развитые цивилизации.
«Крупномасштабные сооружения для сбора звездной энергии могут оказаться особенно устаревшими, если учесть технический прогресс», — добавляет Винсент Кофман, соавтор статьи из NASA Goddard и Американского университета в Вашингтоне, округ Колумбия. «Безусловно, общество, которое может разместить огромные сооружения в космосе, сможет получить доступ к ядерному синтезу или другим эффективным с точки зрения космоса методам выработки энергии».
Исследователи использовали компьютерные модели и спутниковые данные NASA для моделирования планеты, похожей на Землю, с различными уровнями покрытия кремниевыми солнечными панелями. Затем команда смоделировала усовершенствованный телескоп, такой как предлагаемая NASA Habitable Worlds Observatory, чтобы проверить, сможет ли он обнаружить солнечные панели на планете, расположенной примерно в 30 световых годах от нас, что относительно близко в галактике, охватывающей более 100 000 световых лет. Они обнаружили, что для обнаружения сигнатур солнечных панелей, покрывающих около 23% площади суши на экзопланете, похожей на Землю, потребуется несколько сотен часов наблюдений с помощью такого телескопа. Однако для 30 миллиардов человек при высоком уровне жизни требуется всего лишь около 8,9% покрытия солнечными панелями.
Внеземные цивилизации с передовыми технологиями могут быть обнаружены по их техносигнатурам — наблюдательным проявлениям внеземных технологий, которые можно обнаружить или вывести с помощью астрономических поисков. В течение десятилетий ученые использовали радиотелескопы для поиска потенциальных внеземных радиопередач. Совсем недавно астрономы предложили использовать телескоп, такой как Обсерватория Обитаемых Миров, для поиска других видов техносигнатур, таких как химические «отпечатки пальцев» в атмосферах экзопланет или особые характеристики в свете, отраженном экзопланетой, которые могли бы сообщать о наличии огромных кремниевых солнечных батарей.
Новое исследование предполагает, что инопланетяне будут строить солнечные панели из кремния, поскольку он относительно распространен по сравнению с другими элементами, используемыми в солнечной энергетике, такими как германий, галлий или мышьяк. Кроме того, кремний хорош для преобразования света, излучаемого звездами, подобными Солнцу, в электричество, и его экономически выгодно добывать и производить в солнечных батареях.
Исследователи также предполагают, что гипотетическая внеземная цивилизация будет полагаться исключительно на солнечную энергию. Однако, если использовать другие источники энергии, такие как ядерный синтез, это уменьшит кремниевую техносигнатуру, что сделает цивилизацию еще более труднообнаружимой. Исследование также предполагает, что население цивилизации стабилизируется в какой-то момент. Если этого не произойдет по какой-либо причине, возможно, они будут вынуждены расширять ever-father в глубокий космос. Наконец, невозможно узнать, может ли развитая цивилизация использовать что-то, чего мы пока не вообразили, что требует огромного количества энергии.
Информация от: Центром космических полетов имени Годдарда НАСА
