Sembra probabile che le ETI (Intelligenze Extraterrestri) che utilizzano l'energia solare diffusa sul loro pianeta potrebbero farci conoscere la loro presenza.

Se esistessero altre ETI, potrebbero facilmente essere più avanti di noi dal punto di vista tecnologico. I pannelli solari al silicio potrebbero essere ampiamente utilizzati sulle superfici planetarie. La loro implementazione di massa potrebbe costituire una tecnofirma rilevabile?

Gli autori di un nuovo articolo pubblicato su arXiv Il server di prestampa esaminerà questa domanda. L'articolo è intitolato "Rilevabilità dei pannelli solari come firma tecnologica" ed è prevista la pubblicazione 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 con una 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 un concetto di missione di punta basata sullo spazio come l'Habitable Worlds Observatory (HWO)", scrivono gli autori.

L'HWO cercherebbe e immaginerebbe mondi simili alla Terra in zone abitabili. Non esiste una tempistica per la missione, ma il Decadal Survey del 2020 raccomanda la costruzione del telescopio. Questa ricerca prevede la missione o qualcosa di simile in futuro.

Naturalmente gli autori fanno una serie di ipotesi su un ipotetico ETI che utilizzi l’energia solare. Presumono che un ETI utilizzi il fotovoltaico (PV) su larga scala basato sul silicio e che il loro pianeta orbiti attorno a una stella simile al sole. I fotovoltaici al silicio sono convenienti da produrre e sono particolarmente adatti a sfruttare l'energia di una stella simile al sole.

Kopparapu e i suoi coautori non sono i primi a suggerire che i pannelli fotovoltaici in silicio potrebbero costituire una firma tecnologica. In un articolo del 2017, Avi Loeb e Manasvi Lingam dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicals hanno scritto che i fotovoltaici a base di silicio creano un vantaggio artificiale nei loro spettri. Questo bordo è simile al "bordo rosso" rilevabile nella vegetazione terrestre se vista dallo spazio ma spostato a lunghezze d'onda più corte.

"Le future osservazioni della luce riflessa dagli esopianeti sarebbero in grado di rilevare fotometricamente sia i bordi naturali che quelli artificiali se una frazione significativa della superficie del pianeta fosse coperta rispettivamente da vegetazione o da pannelli fotovoltaici", hanno scritto Lingam e Loeb.

"Il 'bordo' si riferisce al notevole aumento della riflettanza del materiale in esame quando si prende uno spettro di luce riflessa dal pianeta", spiegano gli autori della nuova ricerca. I satelliti monitorano il bordo rosso della Terra per osservare i raccolti agricoli e lo stesso potrebbe applicarsi al rilevamento dei pannelli fotovoltaici su altri mondi.

Mentre Lingam e Loeb suggerivano questa possibilità, Kopparapu e i suoi coautori hanno scavato più a fondo. Sottolineano che potremmo generare energia sufficiente per i nostri bisogni (a partire dal 2022) se solo il 2,4% della superficie terrestre fosse coperta da impianti fotovoltaici a base di silicio. Il numero del 2,4% è accurato solo se la posizione scelta è ottimizzata. Per la Terra, ciò 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 una quantità comparativamente maggiore di energia solare sarebbe disponibile durante tutto l'anno, e ha una copertura nuvolosa minima."

Gli autori lavorano anche con un numero di copertura del territorio del 23%. Questo numero riflette ricerche precedenti che mostravano che per una popolazione umana massima prevista di 10 miliardi di persone, una copertura del territorio del 23% garantirebbe un elevato standard di vita per tutti.

Lo usano anche come limite massimo perché qualsiasi cosa oltre questo limite sembra altamente improbabile e avrebbe conseguenze negative. Sulla Terra, l'intero continente africano occupa circa il 23% della superficie.

I calcoli degli autori mostrano che un telescopio di 8 metri simile all'HWO non rileverebbe un pianeta extrasolare simile alla Terra con il 2,4% della sua superficie ricoperta di PV.

Se un ETI coprisse il 23% della sua superficie con pannelli fotovoltaici per la raccolta di energia, sarebbe rilevabile? Sarebbe difficile distinguere la luce del pianeta da quella della stella e richiederebbe centinaia di ore di osservazione per raggiungere un rapporto segnale/rumore (S/N) accettabile.

"Poiché abbiamo scelto l'intervallo 0,34 µm–0,52 µm per calcolare l'impatto dei pannelli di silicio sugli spettri di riflettanza, la differenza tra un pianeta con e senza silicio non è molto diversa, anche con una copertura del suolo del 23%", spiegano gli autori.

Il progresso tecnologico aggiunge un’altra ruga a questi numeri. Con l'avanzare della tecnologia fotovoltaica, un'ETI coprirebbe meno superficie del pianeta per generare la stessa quantità di energia, rendendo il rilevamento ancora più difficile.

L’energia solare si sta espandendo rapidamente sulla Terra. Ogni anno, sempre più case, aziende e istituzioni individuali implementano i pannelli solari. Potrebbero non costituire firme tecnologiche, ma le installazioni individuali non sono l'unica cosa in crescita.

La Cina ha costruito un vasto impianto di energia solare chiamato Gonghe Photovoltaic Project nella provincia scarsamente popolata del Qinghai. Genera 3182 MW. L’India possiede il Bhadla Solar Park (2.245 MW) nel deserto del Thar. L’Arabia Saudita ha costruito diversi nuovi impianti solari e intende costruirne altri. Altri progetti solari innovativi vengono annunciati regolarmente.

Ma riusciremo realisticamente a coprire il 2,4% del nostro pianeta con pannelli solari? Ne avremo bisogno? Le domande sono molte.

Generare energia solare nel caldo del deserto del Sahara è una sfida. Il caldo estremo riduce l’efficienza. Un'altra sfida è anche costruire le infrastrutture necessarie per fornire energia ai centri abitati.

Considerate poi che il fotovoltaico a base di silicio potrebbe non rappresentare il punto finale nello sviluppo dei pannelli solari. I fotovoltaici a base di perovskite hanno molte promesse di sovraperformare il silicio. Sono più efficienti del silicio e con essi i ricercatori spesso superano i record energetici (nei laboratori). I fotovoltaici a perovskite creerebbero lo stesso "margine" negli spettri di un pianeta?

Gli autori non hanno considerato progressi tecnologici specifici come la perovskite perché vanno oltre lo scopo del loro articolo.

La conclusione è che è improbabile che i pannelli solari a base di silicio su una superficie planetaria creino una firma tecnologica facilmente rilevabile.

"Ipotizzando un telescopio di tipo HWO da 8 metri, concentrandosi sul bordo di riflessione nell'UV-VIS, e considerando la copertura variabile del territorio dei pannelli solari su un pianeta extrasolare simile alla Terra che corrisponde al fabbisogno energetico attuale e previsto, stimiamo che diverse centinaia di ore di osservazione sono necessarie per raggiungere un SNR di ~5 per un'elevata copertura del territorio di ~23%," scrivono gli autori.

Gli autori si chiedono anche cosa significhi questo per la scala Kardashev e cose come le sfere di Dyson. In questo paradigma, gli ETI richiedono sempre più energia e alla fine costruiscono un mega progetto di ingegneria che raccoglie tutta l’energia disponibile dalla loro stella. Una sfera di Dyson creerebbe una potente firma tecnologica e gli astronomi la stanno già cercando.

Ma se i numeri di questa ricerca sono corretti, potremmo non vederne mai uno perché non sono necessari.

"Troviamo che, anche con una crescita demografica significativa, i bisogni energetici della civiltà umana sarebbero diversi ordini di grandezza al di sotto della soglia energetica per una civiltà Kardashev di tipo I o per una sfera/sciame di Dyson che sfrutta l'energia di una stella", concludono .

"Questa linea di indagine riesamina l'utilità di tali concetti e affronta potenzialmente un aspetto cruciale del paradosso di Fermi:non abbiamo ancora scoperto alcuna ingegneria su larga scala, presumibilmente perché le tecnologie avanzate potrebbero non averne bisogno."