Questa immagine mostra il Westlands Solar Park nella San Joaquin Valley. I parchi solari di grandi dimensioni potrebbero creare una tecnosegnatura distinta?
Se esistono civiltà tecnologiche aliene, quasi certamente utilizzano l’energia solare. Insieme al vento, è la forma di energia più pulita e accessibile, almeno qui sulla Terra. Grazie ai progressi tecnologici e alla produzione di massa, l’energia solare sulla Terra si sta espandendo rapidamente.
Sembra probabile che le ETI (Intelligenze extraterrestri) che utilizzano l’energia solare in modo diffuso sul loro pianeta possano renderci nota la loro presenza.
Se esistono altre ETI, potrebbero facilmente essere più avanti di noi dal punto di vista tecnologico. I pannelli solari al silicio potrebbero essere ampiamente utilizzati sulle loro superfici planetarie. La loro implementazione di massa potrebbe costituire un tecnosegnale rilevabile?
Gli autori di un nuovo articolo pubblicato sul server di preprint arXiv esaminano questa domanda. L’articolo si intitola “Detectability of Solar Panels as a Technosignature” e la sua pubblicazione è prevista su The Astrophysical Journal. L’autore principale è Ravi Kopparapu del Goddard Space Flight Center della NASA.
Nel loro articolo, gli autori valutano la rilevabilità dei pannelli solari a base di silicio su un pianeta della zona abitabile simile alla Terra.
“Le celle fotovoltaiche a base di silicio hanno un’elevata riflettanza nell’UV-VIS e nel vicino IR, all’interno della gamma di lunghezze d’onda di una missione spaziale di punta come l’Osservatorio dei Mondi Abitabili (HWO)”, scrivono gli autori.
L’HWO dovrebbe cercare e fotografare mondi simili alla Terra in zone abitabili. Non esiste una tempistica per la missione, ma la Decadal Survey del 2020 ha raccomandato la costruzione del telescopio. Questa ricerca guarda alla missione o a una missione simile in futuro.
Naturalmente, gli autori fanno una serie di ipotesi su un’ipotetica ETI a energia solare. Si ipotizza che l’ETI utilizzi impianti fotovoltaici (FV) su larga scala basati sul silicio e che il suo pianeta orbiti attorno a una stella simile al Sole. I pannelli fotovoltaici al silicio sono economici da produrre e sono adatti a sfruttare l’energia di una stella simile al sole.
Kopparapu e i suoi coautori non sono i primi a suggerire che i FV al silicio potrebbero costituire una tecnosegnalazione. In un articolo del 2017, Avi Loeb e Manasvi Lingam dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics hanno scritto che i FV a base di silicio creano un bordo artificiale nei loro spettri. Questo bordo è simile al “bordo rosso” rilevabile nella vegetazione terrestre quando viene osservata dallo spazio, ma spostato su lunghezze d’onda più corte.
“Le future osservazioni della luce riflessa dagli esopianeti saranno in grado di rilevare fotometricamente sia i bordi naturali che quelli artificiali, se una frazione significativa della superficie del pianeta è coperta rispettivamente da vegetazione o da impianti fotovoltaici”, scrivono Lingam e Loeb.
Il “bordo” si riferisce all’aumento evidente della riflettanza del materiale in esame quando viene preso uno spettro di luce riflessa del pianeta“, spiegano gli autori della nuova ricerca. I satelliti monitorano il bordo rosso sulla Terra per osservare le colture agricole, e lo stesso potrebbe valere per il rilevamento dei FV su altri mondi.
Questa figura mostra lo spettro di riflessione di una foglia decidua (dati tratti da Clark et al. 1993). Il forte aumento (tra 700 e 800 nm) è noto come bordo rosso ed è dovuto al contrasto tra il forte assorbimento della clorofilla e la foglia altrimenti riflettente.
Mentre Lingam e Loeb hanno suggerito questa possibilità, Kopparapu e i suoi coautori hanno scavato più a fondo. Essi sottolineano che potremmo generare energia sufficiente per il nostro fabbisogno (a partire dal 2022) se solo il 2,4% della superficie terrestre fosse coperta da impianti fotovoltaici al silicio. Il numero del 2,4% è preciso solo se il luogo scelto è ottimizzato. Per la Terra, questo significa il deserto del Sahara, e qualcosa di simile potrebbe essere vero su un mondo alieno.
Gli autori spiegano: “Questa regione è vicina all’equatore, dove sarebbe disponibile una quantità relativamente maggiore di energia solare durante tutto l’anno, e ha una copertura nuvolosa minima”.
Gli autori lavorano anche con una copertura terrestre del 23%. Questo valore riflette ricerche precedenti che hanno dimostrato che per una popolazione umana massima prevista di 10 miliardi di persone, il 23% di copertura del suolo garantirebbe un elevato standard di vita per tutti.
Lo usano anche come limite superiore, perché qualsiasi cosa al di là di questo valore sembra altamente improbabile e avrebbe conseguenze negative. Sulla Terra, l’intero continente africano rappresenta circa il 23% della superficie.
I calcoli degli autori mostrano che un telescopio di 8 metri simile all’HWO non rileverebbe un esopianeta simile alla Terra con il 2,4% della sua superficie coperta da FV.
Se un ETI coprisse il 23% della sua superficie con FV che raccolgono energia, sarebbe rilevabile? Sarebbe difficile districare la luce del pianeta da quella della stella e sarebbero necessarie centinaia di ore di osservazione per raggiungere un rapporto segnale/rumore (S/N) accettabile.
“Poiché abbiamo scelto l’intervallo 0,34 micrometri-0,52 micrometri per calcolare l’impatto dei pannelli di silicio sugli spettri di riflettanza, la differenza tra un pianeta con e senza silicio non è marcatamente diversa, anche con il 23% di copertura terrestre”, spiegano gli autori.
Il progresso tecnologico aggiunge un’ulteriore sfumatura a questi numeri. Con il progredire della tecnologia fotovoltaica, un ETI coprirebbe meno della superficie del pianeta per generare la stessa quantità di energia, rendendo ancora più difficile il rilevamento.
Questa figura della ricerca mostra il rapporto di contrasto pianeta-stella in funzione della lunghezza d’onda per il 2,4% di copertura terrestre con pannelli fotovoltaici (blu pieno), il 23% di pannelli fotovoltaici (rosso pieno) e lo 0% (verde tratteggiato) di copertura terrestre di pannelli solari. “Questo suggerisce che il bordo artificiale di silicio suggerito da Lingam & Loeb (2017) potrebbe non essere rilevabile”, scrivono gli autori.
L’energia solare si sta espandendo rapidamente sulla Terra. Ogni anno aumentano le abitazioni, le aziende e le istituzioni che installano impianti solari. Forse non si tratta di una firma tecnologica, ma le installazioni individuali non sono l’unica cosa che sta crescendo.
La Cina ha costruito una vasta centrale solare chiamata Gonghe Photovoltaic Project nella provincia scarsamente popolata del Qinghai. Genera 3182 MW. L’India ha il parco solare di Bhadla (2.245 MW) nel deserto di Thar. L’Arabia Saudita ha costruito diversi nuovi impianti solari e intende costruirne altri. Altri progetti solari innovativi vengono annunciati regolarmente.
Ma realisticamente riusciremo mai a coprire il 2,4% del nostro pianeta con impianti solari? Ne avremo bisogno? Le domande sono molte.
Generare energia solare nel caldo del deserto del Sahara è una sfida. Il calore estremo riduce l’efficienza. Anche la costruzione delle infrastrutture necessarie per fornire l’energia ai centri abitati rappresenta una sfida.
Si consideri poi che i pannelli fotovoltaici a base di silicio potrebbero non essere il punto di arrivo dello sviluppo dei pannelli solari. I pannelli fotovoltaici a base di perovskite promettono di superare il silicio. Sono più efficienti del silicio e i ricercatori spesso battono record di energia con essi (in laboratorio). I pannelli fotovoltaici a base di perovskite creerebbero lo stesso “margine” nello spettro di un pianeta?
Gli autori non hanno preso in considerazione progressi tecnologici specifici come la perovskite, perché questo esula dallo scopo del loro articolo.
La conclusione è che è improbabile che gli array solari a base di silicio sulla superficie di un pianeta creino una tecnosegnalazione facilmente rilevabile.
“Ipotizzando un telescopio di tipo HWO di 8 metri, focalizzato sul bordo di riflessione nell’UV-VIS, e considerando una copertura terrestre variabile di pannelli solari su un esopianeta simile alla Terra che corrisponda al fabbisogno energetico attuale e previsto, stimiamo che siano necessarie diverse centinaia di ore di osservazione per raggiungere un SNR di 5 per una copertura terrestre elevata di 23%”, scrivono gli autori.
Il Bhadla Solar Park è un grande impianto fotovoltaico che mira a generare oltre 2.000 MW di energia solare.
Gli autori si chiedono anche cosa significhi questo per la Scala di Kardashev e per cose come le Sfere di Dyson. In questo paradigma, le ETI richiedono sempre più energia e alla fine costruiscono un mega progetto ingegneristico che raccoglie tutta l’energia disponibile dalla loro stella. Una Sfera di Dyson creerebbe una potente tecnosegnalazione e gli astronomi la stanno già cercando.
Ma se i numeri di questa ricerca sono corretti, potremmo non vederne mai una perché non è necessaria.
“Scopriamo che, anche con una crescita significativa della popolazione, il fabbisogno energetico della civiltà umana sarebbe di diversi ordini di grandezza inferiore alla soglia energetica per una civiltà di tipo Kardashev I o per una sfera/sciame di Dyson che sfrutta l’energia di una stella”, concludono i ricercatori.
“Questa linea di ricerca riesamina l’utilità di tali concetti e potenzialmente affronta un aspetto cruciale del paradosso di Fermi: non abbiamo ancora scoperto alcuna ingegneria su larga scala, probabilmente perché le tecnologie avanzate potrebbero non averne bisogno”.
La Macchina del Tempo 