Technosygnatura wskazująca na fuzję jądrową może potwierdzić istnienie obcych cywilizacji

Pozaziemskie cywilizacje techniczne potrzebowałyby ogromnych ilości energii, najbardziej wydajną z nich w ziemskim rozumieniu jest fuzja jądrowa. Astronomowie zaczęli zastanawiać się, jak wyglądałaby jej technosygnatura i czy jest możliwa do wykrycia.

.Rozwinięte cywilizacje pozaziemskie potrzebowałyby dużych ilości energii w miarę postępu w skali Kardaszewa (klasyfikacja zaawansowania technicznego cywilizacji). Paliwa kopalne są ograniczone, energia wiatrowa i słoneczna są wolne od dwutlenku węgla, ale nie tak wydajne jak paliwa kopalne, a tradycyjna energia rozszczepienia jądrowego zależy od dostaw materiałów rozszczepialnych i wiąże się z problemem odpadów. Dlatego każdy zaawansowany gatunek obcych może zdecydować się na fuzję jądrową, aby zaspokoić swoje stale rosnące potrzeby energetyczne – chyba że odkrył jeszcze lepsze procesy energetyczne, nieznane jeszcze ludzkości.

Fuzja deuteru (D – stabilny izotop wodoru) jest jedną z najprostszych jej form, w której D łączy się z trytem lub innym D. Ponieważ życie potrzebuje wody, to oceany zapewne bądą występować również na planecie cywilizacji zdolnej do wytworzenia tego procesu.

Na Ziemi woda naturalnie zawiera niewielką ilość ciężkiej wody, w której deuter zastępuje jeden lub oba atomy wodoru i występuje jako HOD lub DOH, a rzadko jako D₂O. Ekstrakcja deuteru z oceanu zmniejszyłaby stosunek deuteru do wodoru, D/H, w tym w atmosferycznej parze wodnej, podczas gdy hel wytwarzany w reakcjach jądrowych uciekłby w przestrzeń kosmiczną. Badacze z SETI zaczęli analizować, czy technosygnatura (dowolna mierzalna właściwość lub efekt, który dostarcza naukowych dowodów na istnienie pozaziemskiej technologii w przeszłości lub obecnie), wskazująca na niską zawartość D/H w atmosferze egzoplanety może dowodzić, że obecna jest tam obca cywilizacja. Badanie na ten temat zostało opublikowane w czasopiśmie Astrophysical Journal.

„Pomiar stosunku D/H w parze wodnej na egzoplanetach z pewnością nie jest łatwe, ale wydaje się, że nie jest to możliwe. Dużą zaletą poszukiwania niskich wartości D/H w atmosferze egzoplanety jest to, że utrzymywałyby się one nawet wtedy, gdyby zaawansowane życie wymarło na ich planecie lub wyemigrowało, zwiększając szanse na to, że tego typu technosygnatura mogłaby zostać wykryta” – mówi David C. Catling z University of Washington.

Jak tłumaczą naukowcy, ludzkość znajduje się obecnie na poziomie 0,73 w skali Kardaszewa, naturalny deuter w oceanie wynosi około jednego atomu na każde 6 240 atomów wodoru (35 gramów deuteru na każdą tonę wody morskiej). Stosunek D/H jest prawie taki sam w naszej atmosferze. Może on łączyć się ze sobą i w łańcuchu reakcji jądrowych, ostatecznie wytworzyć 335 gigadżuli energii na gram.

Używając Ziemi jako modelu egzoplanety z zaawansowanym życiem, astronomowie obliczyli moc syntezy jądrowej około 10 razy większą niż przewidywana możliwa dla ludzi w następnym stuleciu (około 100 TW w 2100 roku dla populacji 10,4 miliarda – pięć razy więcej niż obecnie). Te 1000 terawatów (TW) – co może być niewielką ilością dla zaawansowanego gatunku, zmniejszyłoby wartość D/H oceanu podobnego do ziemskiego do wartości występującej w lokalnym ośrodku międzygwiezdnym, około 16 części na milion, w ciągu około 170 milionów lat. Taka technosygantura potencjalnie mogłaby wskazywać na istnienie rozwiniętej cywilizacji.

„Gdyby okazało się, że stosunek D/H w wodzie egzoplanety jest znacznie poniżej wartości ośrodka międzygwiazdowego, byłoby to dziwne i anomalne” – podkreśla Catling.

Jak twierdzą badacze, gdyby obcy świat miał ocean podobny do tych występujących na Ziemi to – D/H osiągnąłby niskie wartości w ciągu około 1 do 10 milionów lat. Odpowiada to oczekiwanej długości życia gatunków ssaków od czasu, gdy uderzenie meteorytu Chicxulub położyło kres dinozaurom – przez około 3 miliony lat.

Inne planety mają wyższe wartości D/H, takie jak Wenus i Mars, ale procesy takie jak efekt cieplarniany i fizyczne procesy ucieczki sprawiły, że obie planety nie nadają się do zamieszkania. Jak tłumaczą astronomowie, wyższe D/H niż ziemskie – prawdopodobnie wskazuje na planetę, która jest raczej niezdatna do zamieszkania w geologicznych skalach czasowych.

Korzystając z modelu SMART (Spectral Mapping Atmospheric Radiative Transfer), naukwocy zaproponowali konkretne długości fal, których należy szukać wśród linii emisyjnych HDO i H2O. HDO ma silne linie w podczerwonych i bliskich podczerwonych częściach widma elektromagnetycznego, a w 2019 r. naukowcy po raz pierwszy wykryli parę wodną w atmosferze potencjalnie nadającej się do zamieszkania planety.

.Dwie misje będące w fazie projektowania, prowadzona przez NASA – Habitable Worlds Observatory (HWO), która miałaby podążać za Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba, oraz kierowana przez ESA – Large Interferometer For Exoplanets (LIFE), mogłyby mierzyć D/H i stwierdzić, że taka technosygnatura może wskazywać na przyjazny życiu świat.

Oprac. EG