Ученые НАСА рассказали, почему мы можем не увидеть техносигнатуры инопланетных цивилизаций

Одним из ключевых приоритетов научных исследований является понимание возможности существования жизни в других уголках Вселенной. Пока не было обнаружено никаких достоверных доказательств существования внеземной жизни, но ученые исследует Солнечную систему и другие районы, чтобы помочь ответить на фундаментальные вопросы, в том числе о том, одиноки ли мы во Вселенной.

Для тех, кто изучает возможность существования жизни за пределами Земли, одним из вопросов уже давно является попытка определить вероятность существования микробной жизни или сложной жизни или цивилизации, настолько развитой, что мы можем обнаружить ее признаки, называемые техно-сигнатурами. Изучение ответов на подобные вопросы может помочь в выборе новых телескопов или миссий, чтобы подчеркнуть наиболее вероятные места и способы поиска жизни.

В недавней работе, опубликованной в Astrophysical Journal, говорится, что если развитые внеземные цивилизации существуют, то одна из причин, по которой их трудно обнаружить с помощью телескопов с нашей точки зрения, заключается в том, что их энергетические потребности могут быть относительно скромными.

Если их культура, технологии и численность населения не требуют огромного количества энергии, им не придется строить большие структуры по сбору звездной энергии, которые можно было бы обнаружить с помощью существующих или предполагаемых телескопов. Такие структуры, исходя из нашего земного опыта, могут представлять собой массивы солнечных батарей, покрывающие значительную часть поверхности их планеты, или орбитальные мегаструктуры для сбора большей части энергии родительской звезды — и то и другое мы могли бы заметить из нашей Солнечной системы.

«Мы обнаружили, что даже если наше нынешнее население, насчитывающее около 8 миллиардов человек, стабилизируется на уровне 30 миллиардов при высоком уровне жизни, и мы будем использовать только солнечную энергию для питания, мы все равно будем потреблять гораздо меньше энергии, чем та, которую дает весь солнечный свет, освещающий нашу планету», — говорит Рави Коппарапу из Центра космических полетов имени Годдарда в НАСА, ведущий автор работы.

Исследование имеет отношение к парадоксу Ферми, постулированному физиком Энрико Ферми, который задался вопросом: поскольку наша галактика древняя и огромная, а межзвездные путешествия трудны, но возможны, почему инопланетная цивилизация до сих пор не распространилась по всей галактике?

«Подразумевается, что цивилизации могут не чувствовать себя обязанными распространяться по всей галактике, потому что они могут достичь устойчивого уровня населения и энергопотребления, даже если они выберут очень высокий уровень жизни», — говорит Рави Коппарапу. «Они могут расширяться в пределах своей планетной системы или даже близлежащих планетных систем, но цивилизаций, охватывающих всю галактику, может не существовать».

Кроме того, наш технологический опыт пока не позволяет предсказать, на что способны более развитые цивилизации.

«Крупномасштабные структуры, собирающие звездную энергию, могут оказаться устаревшими, если учесть технологический прогресс», — добавляет Винсент Кофман, соавтор статьи. «Несомненно, общество, способное разместить в космосе огромные структуры, сможет получить доступ к ядерному синтезу или другим эффективным методам получения энергии».

Исследователи использовали компьютерные модели и данные спутников НАСА, чтобы смоделировать похожую на Землю планету с разным уровнем покрытия солнечными панелями. Затем команда смоделировала передовой телескоп, подобный предлагаемой НАСА обсерватории обитаемых миров — Habitable Worlds Observatory, чтобы выяснить, сможет ли он обнаружить солнечные панели на планете, находящейся на расстоянии около 30 световых лет, что относительно недалеко в галактике, простирающейся более чем на 100 000 световых лет.

Ученые выяснили, что для обнаружения признаков солнечных батарей, покрывающих около 23 % площади суши на экзопланете, похожей на Землю, потребуется несколько сотен часов наблюдений с помощью телескопа такого типа. Однако для 30 миллиардов людей при высоком уровне жизни требуется всего лишь 8,9 % покрытия солнечными панелями.

Внеземные цивилизации с развитыми технологиями можно обнаружить по их техно-сигнатурам — наблюдательным проявлениям внеземных технологий, которые можно обнаружить или предположить в ходе астрономических поисков. На протяжении десятилетий ученые использовали радиотелескопы для поиска потенциальных внеземных радиопередач.

Совсем недавно астрономы предложили использовать телескопы, подобные Habitable Worlds Observatory, для поиска других видов техносигнатур, таких как химические «отпечатки пальцев» в атмосферах экзопланет или специфические характеристики света, отраженного от экзопланет, которые могут свидетельствовать о наличии огромных кремниевых солнечных батарей.

В новом исследовании предполагается, что инопланетяне будут строить солнечные батареи из кремния, поскольку он относительно распространен по сравнению с другими элементами, используемыми в солнечной энергетике, такими как германий, галлий или мышьяк. Кроме того, кремний хорошо преобразует свет, излучаемый звездами, похожими на Солнце, в электричество, и его добыча и производство солнечных батарей не требует больших затрат.

Исследователи также предполагают, что гипотетическая внеземная цивилизация будет полагаться исключительно на солнечную энергию. Однако если будут использоваться другие источники энергии, например, термоядерный синтез, это уменьшит техносигнатуру кремния, что сделает цивилизацию еще более трудно обнаруживаемой.

В исследовании также предполагается, что в определенный момент численность населения цивилизации стабилизируется. Если этого по каким-то причинам не произойдет, возможно, она будет вынуждена расширяться, все больше уходя в дальний космос. Наконец, невозможно узнать, может ли продвинутая цивилизация использовать что-то, что мы еще не придумали и что требует огромного количества энергии.