Se existirem civilizações tecnológicas alienígenas, é quase certo que utilizem energia solar. Junto com o vento, é a forma de energia mais limpa e acessível, pelo menos aqui na Terra. Impulsionada pelos avanços tecnológicos e pela produção em massa, a energia solar na Terra está a expandir-se rapidamente.



Parece provável que ETIs (Inteligência Extraterrestre) que usam energia solar generalizada em seu planeta possam nos dar a conhecer sua presença.

Se existirem outras IET, poderão facilmente estar à nossa frente tecnologicamente. Painéis solares de silício poderiam ser amplamente utilizados em suas superfícies planetárias. Poderia a sua implementação em massa constituir uma assinatura tecnológica detectável?

Os autores de um novo artigo postado no arXiv servidor de pré-impressão examine essa questão. O artigo é intitulado "Detectabilidade de painéis solares como assinatura tecnológica" e está programado para publicação no The Astrophysical Journal. . O autor principal é Ravi Kopparapu, do Goddard Space Flight Center da NASA.

Em seu artigo, os autores avaliam a detectabilidade de painéis solares baseados em silício em um planeta com zona habitável semelhante à Terra. “As células fotovoltaicas baseadas em silício têm alta refletância no UV-VIS e no IR próximo, dentro da faixa de comprimento de onda de um conceito de missão emblemática baseado no espaço, como o Observatório de Mundos Habitáveis ​​(HWO)”, escrevem os autores.

O HWO procuraria e criaria imagens de mundos semelhantes à Terra em zonas habitáveis. Não há um cronograma para a missão, mas a Pesquisa Decadal de 2020 recomendou a construção do telescópio. Esta pesquisa prevê a missão ou outra semelhante em algum momento no futuro.

Naturalmente, os autores fazem uma série de suposições sobre uma hipotética IET utilizando energia solar. Eles presumem que uma ETI está usando energia fotovoltaica (PV) em grande escala baseada em silício e que seu planeta orbita uma estrela semelhante ao Sol. Os fotovoltaicos de silício são de produção econômica e adequados para aproveitar a energia de uma estrela semelhante ao Sol.

Kopparapu e seus coautores não são os primeiros a sugerir que os PVs de silício poderiam constituir uma assinatura tecnológica. Num artigo de 2017, Avi Loeb e Manasvi Lingam, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, escreveram que os PVs baseados em silício criam uma vantagem artificial nos seus espectros. Esta borda é semelhante à "borda vermelha" detectável na vegetação da Terra quando vista do espaço, mas deslocada para comprimentos de onda mais curtos.

“Observações futuras da luz refletida de exoplanetas seriam capazes de detectar fotometricamente bordas naturais e artificiais se uma fração significativa da superfície do planeta estiver coberta por vegetação ou matrizes fotovoltaicas, respectivamente”, escreveram Lingam e Loeb.

“A ‘borda’ refere-se ao aumento notável na refletância do material em consideração quando um espectro de luz refletido é obtido do planeta”, explicam os autores da nova pesquisa. Os satélites monitorizam a borda vermelha da Terra para observar culturas agrícolas, e o mesmo pode aplicar-se à detecção de energia fotovoltaica noutros mundos.

Enquanto Lingam e Loeb sugeriam a possibilidade, Kopparapu e seus coautores foram mais fundo. Eles salientam que poderíamos gerar energia suficiente para as nossas necessidades (a partir de 2022) se apenas 2,4% da superfície da Terra fosse coberta por energia fotovoltaica à base de silício. O número de 2,4% só é preciso se o local escolhido for otimizado. Para a Terra, isso significa o Deserto do Saara, e algo semelhante pode ser verdade em um mundo alienígena.

Os autores explicam:“Esta região está próxima do equador, onde uma quantidade comparativamente maior de energia solar estaria disponível ao longo do ano, e tem uma cobertura mínima de nuvens”.

Os autores também trabalham com um número de cobertura territorial de 23%. Este número reflecte pesquisas anteriores que mostram que, para uma população humana máxima projectada de 10 mil milhões de pessoas, uma cobertura territorial de 23% proporcionaria um elevado padrão de vida para todos.

Eles também o utilizam como limite superior porque qualquer coisa além disso parece altamente improvável e teria consequências negativas. Na Terra, todo o continente africano representa cerca de 23% da superfície.

Os cálculos dos autores mostram que um telescópio de 8 metros semelhante ao HWO não detectaria um exoplaneta semelhante à Terra com 2,4% da sua superfície coberta por PVs.

Se uma ETI cobrisse 23% da sua superfície com energia fotovoltaica, isso seria detectável? Seria difícil separar a luz do planeta da luz da estrela e seriam necessárias centenas de horas de observação para atingir uma relação sinal-ruído (S/N) aceitável.

“Como escolhemos a faixa de 0,34 µm a 0,52 µm para calcular o impacto dos painéis de silício nos espectros de refletância, a diferença entre um planeta com e sem silício não é marcadamente diferente, mesmo com 23% de cobertura terrestre”, explicam os autores.

O progresso tecnológico acrescenta outro aspecto a estes números. À medida que a tecnologia fotovoltaica avança, uma ETI cobriria menos área da superfície do seu planeta para gerar a mesma quantidade de energia, tornando a detecção ainda mais difícil.

A energia solar está se expandindo rapidamente na Terra. A cada ano, mais residências, empresas e instituições implementam painéis solares. Isso pode não constituir assinaturas tecnológicas, mas as instalações individuais não são a única coisa que cresce.

A China construiu uma vasta usina de energia solar chamada Projeto Fotovoltaico Gonghe em sua província de Qinghai, escassamente povoada. Gera 3.182 MW. A Índia possui o Parque Solar Bhadla (2.245 MW) no deserto de Thar. A Arábia Saudita construiu várias novas centrais solares e pretende construir mais. Outros projetos solares inovadores são anunciados regularmente.

Mas será que algum dia cobriremos realisticamente 2,4% do nosso planeta com painéis solares? Será que precisaremos? Existem muitas perguntas.

Gerar energia solar no calor do deserto do Saara é um desafio. O calor extremo reduz a eficiência. A construção da infra-estrutura necessária para fornecer energia aos centros populacionais é também outro desafio.

Então considere que os PVs baseados em silício podem não ser o ponto final no desenvolvimento de painéis solares. Os PVs baseados em perovskita prometem superar o silício. Eles são mais eficientes que o silício, e os pesquisadores freqüentemente quebram recordes de energia com eles (em laboratórios). Será que os PVs de perovskita criariam a mesma "borda" no espectro de um planeta?

Os autores não consideraram avanços tecnológicos específicos como a perovskita porque estão além do escopo do seu artigo.

O resultado final é que é improvável que painéis solares baseados em silício em uma superfície planetária criem uma assinatura tecnológica facilmente detectável.

"Assumindo um telescópio de 8 metros do tipo HWO, focando na borda de reflexão no UV-VIS, e considerando a cobertura variada de painéis solares em um exoplaneta semelhante à Terra que corresponda às necessidades energéticas atuais e projetadas, estimamos que várias centenas de horas de observação são necessárias para atingir um SNR de ~5 para uma alta cobertura de terra de ~23%", escrevem os autores.

Os autores também se perguntam o que isso significa para a Escala de Kardashev e coisas como as Esferas de Dyson. Nesse paradigma, as ETIs exigem cada vez mais energia e eventualmente constroem um megaprojeto de engenharia que coleta toda a energia disponível da sua estrela. Uma esfera de Dyson criaria uma assinatura tecnológica poderosa, e os astrônomos já estão procurando por ela.

Mas se os números desta pesquisa estiverem corretos, talvez nunca vejamos um porque não são necessários.

“Descobrimos que, mesmo com um crescimento populacional significativo, as necessidades energéticas da civilização humana seriam várias ordens de grandeza abaixo do limite energético de uma civilização Kardashev Tipo I ou de uma esfera/enxame de Dyson que aproveita a energia de uma estrela”, concluem. .

"Esta linha de investigação reexamina a utilidade de tais conceitos e potencialmente aborda um aspecto crucial do paradoxo de Fermi:ainda não descobrimos nenhuma engenharia em grande escala, possivelmente porque as tecnologias avançadas podem não precisar delas."