Si existen civilizaciones tecnológicas alienígenas, es casi seguro que utilicen energía solar. Junto con el viento, es la forma de energía más limpia y accesible, al menos aquí en la Tierra. Impulsada por los avances tecnológicos y la producción en masa, la energía solar en la Tierra se está expandiendo rápidamente.
Parece probable que las ETI (Inteligencia Extraterrestre) que utilizan energía solar generalizada en su planeta puedan hacernos saber su presencia.
Si existen otras ETI, fácilmente podrían estar por delante de nosotros tecnológicamente. Los paneles solares de silicio podrían utilizarse ampliamente en sus superficies planetarias. ¿Podría su implementación masiva constituir una firma tecnológica detectable?
Los autores de un nuevo artículo publicado en arXiv El servidor de preimpresión examina esa pregunta. El artículo se titula "Detectabilidad de paneles solares como tecnofirma" y su publicación está prevista en The Astrophysical Journal. . El autor principal es Ravi Kopparapu del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA.
En su artículo, los autores evalúan la detectabilidad de paneles solares basados en silicio en un planeta con zona habitable similar a la Tierra. "Las células fotovoltaicas basadas en silicio tienen una alta reflectancia en el UV-VIS y en el IR cercano, dentro del rango de longitud de onda de un concepto de misión insignia espacial como el Observatorio de los Mundos Habitables (HWO)", escriben los autores.
El HWO buscaría y tomaría imágenes de mundos similares a la Tierra en zonas habitables. No hay un cronograma para la misión, pero el Decadal Survey 2020 recomendó que se construyera el telescopio. Esta investigación anticipa la misión o una similar en el futuro.
Naturalmente, los autores hacen una serie de suposiciones sobre una hipotética ETI que utilizaría energía solar. Suponen que una ETI utiliza energía fotovoltaica (PV) a gran escala basada en silicio y que su planeta orbita alrededor de una estrella similar al Sol. Los fotovoltaicos de silicio son rentables de producir y son muy adecuados para aprovechar la energía de una estrella similar al sol.
Kopparapu y sus coautores no son los primeros en sugerir que los fotovoltaicos de silicio podrían constituir una firma tecnológica. En un artículo de 2017, Avi Loeb y Manasvi Lingam, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, escribieron que los fotovoltaicos basados en silicio crean una ventaja artificial en sus espectros. Este borde es similar al "borde rojo" detectable en la vegetación de la Tierra cuando se ve desde el espacio, pero desplazado a longitudes de onda más cortas.
"Las futuras observaciones de la luz reflejada de los exoplanetas podrían detectar fotométricamente bordes naturales y artificiales si una fracción significativa de la superficie del planeta está cubierta por vegetación o paneles fotovoltaicos, respectivamente", escribieron Lingam y Loeb.
"El 'borde' se refiere al notable aumento en la reflectancia del material considerado cuando se toma el espectro de luz reflejada del planeta", explican los autores de la nueva investigación. Los satélites monitorean el borde rojo de la Tierra para observar cultivos agrícolas, y lo mismo podría aplicarse a la detección de energía fotovoltaica en otros mundos.
Mientras Lingam y Loeb sugirieron la posibilidad, Kopparapu y sus coautores profundizaron más. Señalan que podríamos generar suficiente energía para nuestras necesidades (a partir de 2022) si solo el 2,4% de la superficie de la Tierra estuviera cubierta por energía fotovoltaica basada en silicio. La cifra del 2,4% sólo es exacta si la ubicación elegida está optimizada. Para la Tierra, eso significa el desierto del Sahara, y algo similar puede ser cierto en un mundo extraterrestre.
Los autores explican:"Esta región está cerca del ecuador, donde estaría disponible una cantidad comparativamente mayor de energía solar durante todo el año, y tiene una cobertura mínima de nubes".
Los autores también trabajan con una cobertura territorial del 23%. Esta cifra refleja investigaciones anteriores que muestran que para una población humana máxima proyectada de 10 mil millones de personas, una cobertura de tierra del 23% proporcionaría un alto nivel de vida para todos.
También lo utilizan como límite superior porque cualquier cosa más allá parece muy improbable y tendría consecuencias negativas. En la Tierra, todo el continente africano ocupa aproximadamente el 23% de la superficie.
Los cálculos de los autores muestran que un telescopio de 8 metros similar al HWO no detectaría un exoplaneta similar a la Tierra con un 2,4% de su superficie cubierta de fotovoltaicas.
Si una ETI cubriera el 23% de su superficie con energía fotovoltaica, ¿sería eso detectable? Sería difícil desenredar la luz del planeta de la luz de la estrella y se necesitarían cientos de horas de observación para alcanzar una relación señal-ruido (S/N) aceptable.
"Como hemos elegido el rango de 0,34 µm a 0,52 µm para calcular el impacto de los paneles de silicio en los espectros de reflectancia, la diferencia entre un planeta con y sin silicio no es muy diferente, incluso con una cobertura terrestre del 23%", explican los autores.
El progreso tecnológico añade otra complicación a estas cifras. A medida que avanza la tecnología fotovoltaica, una ETI cubriría menos superficie de su planeta para generar la misma cantidad de energía, lo que dificultaría aún más la detección.
La energía solar se está expandiendo rápidamente en la Tierra. Cada año, más hogares, empresas e instituciones implementan paneles solares. Puede que no se trate de firmas tecnológicas, pero las instalaciones individuales no son lo único que está creciendo.
China construyó una enorme planta de energía solar llamada Proyecto Fotovoltaico Gonghe en su escasamente poblada provincia de Qinghai. Genera 3182 MW. India cuenta con el parque solar Bhadla (2.245 MW) en el desierto de Thar. Arabia Saudita ha construido varias plantas solares nuevas y tiene intención de construir más. Regularmente se anuncian otros proyectos solares innovadores.
Pero, ¿cubriremos alguna vez de manera realista el 2,4% de nuestro planeta con paneles solares? ¿Lo necesitaremos? Hay muchas preguntas.
Generar energía solar en el calor del desierto del Sahara es un desafío. El calor extremo reduce la eficiencia. Otro desafío es construir la infraestructura necesaria para llevar la energía a los centros de población.
Entonces considere que los fotovoltaicos basados en silicio pueden no ser el punto final en el desarrollo de paneles solares. Los fotovoltaicos basados en perovskita son muy prometedores para superar al silicio. Son más eficientes que el silicio y los investigadores frecuentemente baten récords de energía con ellos (en laboratorios). ¿Crearían las fotovoltaicas de perovskita el mismo "borde" en el espectro de un planeta?
Los autores no consideraron avances tecnológicos específicos como la perovskita porque está más allá del alcance de su artículo.
La conclusión es que es poco probable que los paneles solares basados en silicio en una superficie planetaria creen una firma tecnológica fácilmente detectable.
"Suponiendo un telescopio tipo HWO de 8 metros, centrándose en el borde de reflexión en el UV-VIS y considerando la cobertura terrestre variable de paneles solares en un exoplaneta similar a la Tierra que coincida con las necesidades energéticas actuales y proyectadas, estimamos que varios cientos Se necesitan varias horas de tiempo de observación para alcanzar una SNR de ~5 para una alta cobertura terrestre de ~23%", escriben los autores.
Los autores también se preguntan qué significa esto para la Escala Kardashev y cosas como las Esferas Dyson. En ese paradigma, las ETI requieren cada vez más energía y eventualmente construyen un megaproyecto de ingeniería que recolecta toda la energía disponible de su estrella. Una esfera Dyson crearía una poderosa firma tecnológica y los astrónomos ya la están buscando.
Pero si los números de esta investigación son correctos, es posible que nunca veamos uno porque no son necesarios.
"Encontramos que, incluso con un crecimiento poblacional significativo, las necesidades energéticas de la civilización humana estarían varios órdenes de magnitud por debajo del umbral energético para una civilización Kardashev Tipo I o una esfera/enjambre Dyson que aprovecha la energía de una estrella", concluyen. .
"Esta línea de investigación reexamina la utilidad de tales conceptos y potencialmente aborda un aspecto crucial de la paradoja de Fermi:todavía no hemos descubierto ninguna ingeniería a gran escala, posiblemente porque las tecnologías avanzadas pueden no necesitarlas".
