Estudo liderado por cientista da NASA e supõe civilização em exoplaneta semelhante à Terra em estrela semelhante ao Sol. Foram considerados diferentes cenários de utilização massiva de painéis.
Se existirem civilizações alienígenas com tecnologia, é quase certo que elas usariam energia solar. Junto À energia eólica, é a forma de energia mais limpa e acessível. (Pelo menos, aqui na Terra). Essas inteligências extraterrestres (ETIs) poderiam estar à nossa frente em termos tecnológicos e painéis solares de silício poderiam ser amplamente utilizados seus planetas.
A utilização em massa desses painéis poderia constituir uma tecnoassinatura detectável por nós? Um novo artigo argumenta que é possível. “Detectabilidade de painéis solares como uma tecnoassinatura” será publicado no The Astrophysical Journal e seu autor principal é Ravi Kopparapu, do Centro de Voo Espacial Goddard, da NASA. O estudo avalia a detectabilidade de painéis solares baseados em silício em um planeta semelhante à Terra na “zona habitável” de outra estrela. Essa é a região onde a água líquida é possível na superfície do planeta.
“As células fotovoltaicas à base de silício têm alta refletância no UV-VIS e no infravermelho próximo, dentro da faixa de comprimento de onda de um conceito de missão espacial importante, como o Observatório de Mundos Habitáveis”, escrevem os autores. Esse telescópio espacial, o Habitable Worlds Observatory (HWO), procuraria por exoplanetas semelhantes à Terra na “zona habitável” e faria imagens deles. Não há um cronograma para a missão, mas a Pesquisa Decadal de 2020 recomendou a construção do telescópio.
Leia mais sobre o HWO: “Telescópio espacial poderia observar luas de exoplanetas”, 21/05/2024.
No artigo, os autores fazem uma série de suposições sobre uma ETI hipotética que usa células fotovoltaicas (PVs) baseadas em silício em larga escala cujo planeta orbita uma estrela semelhante ao Sol. A produção de PVs de silício é econômica e é adequada para aproveitar a energia de uma estrela semelhante ao Sol.
Kopparapu e seus coautores não são os primeiros a sugerir que PVs de silício poderiam constituir uma tecnoassinatura. Em um artigo de 2017, Avi Loeb e Manasvi Lingam, do do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, escreveram que os PVs à base de silício criam uma borda artificial em seus espectros. Essa borda é semelhante à “borda vermelha” detectável na vegetação da Terra quando vista do espaço, mas deslocada para comprimentos de onda mais curtos.
“Futuras observações da luz refletida de exoplanetas seriam capazes de detectar fotometricamente as bordas naturais e artificiais se uma fração significativa da superfície do planeta for coberta por vegetação ou matrizes fotovoltaicas, respectivamente”, escreveram Lingam e Loeb.
“A ‘borda’ refere-se ao aumento perceptível na refletância do material em consideração quando um espectro de luz refletida é obtido do planeta”, explicam os autores da nova pesquisa. Os satélites monitoram a borda vermelha na Terra para observar as culturas agrícolas e o mesmo poderia se aplicar à detecção de PVs em outros mundos.
Kopparapu e seus coautores apontam que poderíamos gerar energia suficiente para nossas necessidades (considerando 2022) se apenas 2,4% da superfície da Terra fosse coberta por PVs de silício – desde que o local escolhido seja otimizado, o deserto do Saara. “Essa região fica perto do equador, onde uma quantidade comparativamente maior de energia solar estaria disponível durante todo o ano, e tem uma cobertura mínima de nuvens.”
Os cálculos dos autores mostram que um telescópio de 8 metros semelhante ao HWO não detectaria um exoplaneta semelhante à Terra com 2,4% de sua superfície coberta por PVs.
Os autores também trabalham com o cenário de 23% de cobertura. (O continente africano corresponde a 23% da superfície). Esse número reflete pesquisas anteriores que mostram que, para uma população humana máxima projetada de 10 bilhões de pessoas, 23% de cobertura proporcionaria um alto padrão de vida para todos. Eles também o utilizam como um limite superior porque qualquer coisa além disso parece altamente improvável e teria consequências negativas.
Se uma ETI cobrisse 23% de sua superfície com PVs, 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 aceitável. “Como escolhemos a faixa de 0,34-0,52 ?m 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 da terra”, explicam os autores.
O progresso tecnológico acrescenta mais um detalhe a esses números. Com o avanço da tecnologia fotovoltaica, uma ETI cobriria menos área para gerar a mesma quantidade de energia, tornando a detecção ainda mais difícil.
Na Terra, a energia solar está se expandindo rapidamente. A cada ano, mais residências, empresas e instituições implementam painéis solares. Isso pode não constituir um conjunto de tecnoassinaturas, mas as instalações individuais não são a única coisa que está crescendo.
A China construiu o Projeto Fotovoltaico Gonghe, uma vasta usina de energia solar na província pouco povoada de Qinghai. Ela gera 3182 MW. A Índia tem o Parque Solar Bhadla no deserto de Thar, gerando 2.245 MW. A Arábia Saudita construiu várias novas usinas solares e pretende construir mais. Outros projetos solares inovadores são anunciados regularmente.
Chegaremos a cobrir 2,4% do nosso planeta com painéis solares? Ainda mais no Saara? Isso, claramente, seria um desafio gigantesco. O calor extremo reduz a eficiência. E construir a infraestrutura necessária para levar a energia aos centros populacionais é um desafio a parte.
Além disso, PVs baseados em silício podem não ser o ponto final no desenvolvimento de painéis solares. PVs baseados em perovskita são muito promissores, mais eficientes e pesquisadores frequentemente batem recordes energéticos com eles em laboratórios. Os autores não consideraram avanços tecnológicos específicos, como a perovskita, porque isso está além do escopo de seu artigo.
A conclusão é que é improvável que os conjuntos solares baseados em silício em uma superfície planetária criem uma tecnoassinatura facilmente detectável. “Supondo um telescópio do tipo HWO de 8 metros, com foco na borda de reflexão no UV-VIS, e considerando uma cobertura de terra variável de painéis solares em um exoplaneta semelhante à Terra que corresponda às necessidades de energia atuais e projetadas, estimamos que várias centenas de horas de tempo de observação são necessárias para atingir uma SNR [relação sinal/ruído] 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 requerem cada vez mais energia e constroem um megaprojeto de engenharia que coleta toda a energia disponível de sua estrela. Uma Esfera de Dyson criaria uma poderosa tecnoassinatura, e os astrônomos já estão procurando por elas.
Leia mais sobre Esferas de Dyson: “Cientistas acreditam ter encontrado Esferas de Dyson”, 15/05/2024.
Mas, se os números dessa pesquisa estiverem corretos, talvez nunca vejamos uma, pois ela não é necessária. “Descobrimos que, mesmo com um crescimento populacional significativo, as necessidades de energia da civilização humana estariam várias ordens de magnitude abaixo do limiar de energia para uma civilização Kardashev Tipo I ou uma esfera/enxame de Dyson que aproveita a energia de uma estrela”, concluem.
“Essa 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 larga escala, possivelmente porque as tecnologias avançadas podem não precisar delas.”
Blog do Astrônomo 