Астрономы оценили потенциал обнаруживаемости крупных солнечных электростанций на экзопланетах при помощи будущих космических телескопов. Оказалось, что это крайне трудные цели, требующие нескольких сотен часов для наблюдений.
Кроме того, предполагается, что внеземные цивилизации могут стабилизировать свои размеры и энергопотребление и не создавать крупные установки, что позволяет разрешить парадокс Ферми. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.
Техносигнатуры представляют собой любые проявления внеземной технологической деятельности, которые можно выявить в ходе наблюдений за зкзопланетами. Это могут быть радиосигналы искусственной природы, огни ночных городов, загрязнители атмосферы, такие как диоксид азота или фторированные соединения, например хлорфторуглероды.
Еще одной потенциальной техносигнатурой могут быть крупные поля солнечных батарей, покрывающих поверхность экзопланеты. При этом, скорее всего, в их производстве будет использоваться, в основном, кремний, а не германий, галлий или мышьяк. Подобные установки могут создавать особенности в спектре отраженного от планеты излучения звезды от ультрафиолета до видимого диапазона, причем они будут в наличии, даже если батареи будут покрыты антибликовым покрытием для увеличения эффективности.
Группа астрономов во главе с Рави Коппарапу (Ravi Kopparapu) из Центра космических полетов имени Годдарда оценила потенциал обнаруживаемости солнечных батарей на землеподобной экзопланете у звезды, похожей на Солнце, при помощи планируемых космических телескопов LUVOIR-B с восьмиметровым главным зеркалом и HWO (Habitable Worlds Observatory). Модель поверхности планеты, использованная для расчетов, включала в себя пять различных типов рельефа (океан, снег/лед, трава, лес и голая почва) и основана на данных наблюдений за Землей спектрорадиометра MODIS, который работает на спутниках Terra и AQUA. Данные об отражательной способности солнечных кремниевых элементов, чтобы оценить их вклад в отражательную способность планеты, были взяты из проекта RELAB.
Верхний предел покрытия суши солнечными батареями оценили в 23 процента (площадь, сравнимая с Африкой), в этом случае подобные установки смогут обеспечить уровень суммарного годового потребления энергии в 5840 эксаджоулей. Такая цифра потребления энергии может быть в теории достигнута человечеством к 2056–2250 годам, в зависимости от процента роста потребностей (от одного до семи процентов в год).
Исследователи рассчитали, что для диапазона длин волн от 0,34 до 0,52 микрометров телескопы должны вести наблюдения в течении нескольких сотен часов даже в случае максимального покрытия суши солнечными батареями и наиболее благоприятной геометрии наблюдений, чтобы достичь отношения сигнал/шум около пяти для выявления особенностей в спектрах, которые можно объяснить кремниевыми солнечными элементами. При этом развитие технологий должно порождать уменьшение площади солнечных электростанций, что будет только снижать потенциал их обнаруживаемости.
Ученые отмечают, что для поддержания жизни населения Земли в десять миллиардов человек требуется покрыть солнечными батареями три процента суши Земли. Даже населению Земли в 30 миллиардов человек, с высоким уровнем жизни и отсутствием других источников энергии, потребуется гораздо меньше энергии, чем выходная суммарная мощность электростанций с глобальным покрытием суши на уровне 23 процентов. Кроме того, что человечеству вряд ли понадобятся электростанции на такой площади, важную роль играет и проблема нагрева атмосферы из-за такой деятельности, которая также будет выступать ограничивающим фактором.
Подобные рассуждения приводят к новому возможному разрешению парадокса Ферми, который гласит: если развитые цивилизации во Вселенной могут спокойно возникать и развиваться, то почему мы нигде не видим доказательств существования инопланетной жизни? Предполагается, что раз человеческая цивилизация способна достичь относительно устойчивого равновесия в размерах населения и уровня использования энергии, который сильно меньше уровня цивилизации типа I по шкале Кардашева, то внеземные цивилизации могут просто не нуждаться в расширении, а если и расширяются, то только пропорционально пропускной способности своей планеты. В этом случае крупные астроинженерные сооружения, такие как сферы Дайсона, могут быть просто не нужны.
Автор: Александр Войтюк