Wissenschaftler diskutieren, warum wir die Technosignaturen von Solarmodulen möglicherweise nicht erkennen

Eine der wichtigsten Prioritäten der NASA ist es, das Potenzial für Leben anderswo im Universum zu verstehen. Die NASA hat keine glaubwürdigen Beweise für außerirdisches Leben gefunden – aber die NASA erforscht das Sonnensystem und darüber hinaus, um uns bei der Beantwortung grundlegender Fragen zu helfen, darunter auch, ob wir allein im Universum sind.

Für diejenigen, die das Potenzial für Leben außerhalb der Erde erforschen, besteht eine der Fragen seit langem darin, die Wahrscheinlichkeit von mikrobiellem Leben im Vergleich zu komplexem Leben im Vergleich zu einer Zivilisation zu bestimmen, die so weit fortgeschritten ist, dass wir von hier zu Hause aus Anzeichen dafür erkennen können, sogenannte Technosignaturen. Das Studium der Antworten auf solche Fragen kann dabei helfen, Vorschläge für neue Teleskope oder Missionen zu entwickeln, um die wahrscheinlichsten Orte und Wege für die Suche nach Leben hervorzuheben.

Jetzt ein aktuelles Papier veröffentlicht am 24. Mai im Astrophysikalische Zeitschrift postuliert, dass, falls es hochentwickelte außerirdische Zivilisationen gibt, diese von unserem Standpunkt aus mit Teleskopen unter anderem deshalb schwer zu entdecken sein könnten, weil ihr Energiebedarf relativ gering sein könnte. Wenn ihre Kultur, Technologie und Bevölkerungsgröße keine riesigen Energiemengen benötigen, müssten sie keine riesigen Strukturen zur Gewinnung von Sternenenergie bauen, die von aktuellen oder geplanten Teleskopen entdeckt werden könnten. Solche Strukturen könnten, basierend auf unserer eigenen irdischen Erfahrung, Solarzellenfelder sein, die einen beträchtlichen Teil der Oberfläche ihres Planeten bedecken, oder umlaufende Megastrukturen, die den Großteil der Energie ihres Muttersterns nutzen – beides könnten wir von unserem eigenen Sonnensystem aus entdecken.

„Wir haben festgestellt, dass wir, selbst wenn sich unsere derzeitige Bevölkerung von etwa 8 Milliarden bei einem hohen Lebensstandard bei 30 Milliarden stabilisiert und wir ausschließlich Sonnenenergie zur Stromerzeugung nutzen, immer noch viel weniger Energie verbrauchen, als das gesamte Sonnenlicht, das unseren Planeten erhellt, liefert“, sagte Ravi Kopparapu vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt im Bundesstaat Maryland, der Hauptautor der Studie.

Die Studie hat Auswirkungen auf die Fermi-Paradoxonpostuliert vom Physiker Enrico Fermi, das die Frage aufwirft, warum sich bisher noch keine außerirdische Zivilisation in der Galaxie ausgebreitet hat, wenn unsere Galaxie doch alt und riesig ist und interstellare Reisen zwar schwierig, aber möglich sind.

„Die Schlussfolgerung ist, dass Zivilisationen sich möglicherweise nicht gezwungen fühlen, sich über die gesamte Galaxie auszudehnen, da sie selbst bei einem sehr hohen Lebensstandard nachhaltige Bevölkerungs- und Energieverbrauchsniveaus erreichen können“, sagte Kopparapu. „Sie könnten sich innerhalb ihres eigenen Sternensystems oder sogar innerhalb nahegelegener Sternsysteme ausdehnen, aber eine die Galaxie umspannende Zivilisation könnte nicht existieren.“

Darüber hinaus sind wir mit unserem technologischen Know-how möglicherweise noch nicht in der Lage vorherzusagen, wozu fortgeschrittenere Zivilisationen in der Lage wären.

„Groß angelegte Strukturen zur Gewinnung von Sternenenergie könnten angesichts des technologischen Fortschritts besonders überholt sein“, fügt Vincent Kofman, Co-Autor der Studie von der NASA Goddard und der American University in Washington, DC, hinzu. „Eine Gesellschaft, die in der Lage ist, riesige Strukturen im Weltraum zu platzieren, hätte sicherlich auch Zugang zur Kernfusion oder anderen platzsparenden Methoden zur Energieerzeugung.“

Die Forscher verwendeten Computermodelle und NASA-Satellitendaten, um einen erdähnlichen Planeten mit unterschiedlicher Bedeckung durch Silizium-Solarpanelen zu simulieren. Anschließend modellierte das Team ein fortschrittliches Teleskop wie das von der NASA vorgeschlagene Observatorium für bewohnbare Welten um zu sehen, ob es Sonnenkollektoren auf dem etwa 30 Lichtjahre entfernten Planeten erkennen kann, der in einer Galaxie, die sich über 100.000 Lichtjahre erstreckt, relativ nahe liegt. Sie fanden heraus, dass mit diesem Teleskoptyp mehrere hundert Stunden Beobachtungszeit erforderlich wären, um Signaturen von Sonnenkollektoren zu erkennen, die etwa 23 % der Landfläche eines erdähnlichen Exoplaneten bedecken. Für 30 Milliarden Menschen mit hohem Lebensstandard wäre jedoch nur eine Sonnenkollektorbedeckung von etwa 8,9 % erforderlich.

Außerirdische Zivilisationen mit fortschrittlicher Technologie könnten anhand ihrer Technosignaturen entdeckt werden – Beobachtungsmanifestationen außerirdischer Technologie, die durch astronomische Suche entdeckt oder erschlossen werden könnten. Seit Jahrzehnten verwenden Wissenschaftler Radioteleskope, um nach möglichen außerirdischen Funkübertragungen zu suchen. In jüngster Zeit haben Astronomen vorgeschlagen, ein Teleskop wie das Habitable Worlds Observatory zu verwenden, um nach anderen Arten von Technosignaturen zu suchen, wie etwa chemischen „Fingerabdrücken“ in Exoplanetenatmosphären oder spezifischen Eigenschaften des von einem Exoplaneten reflektierten Lichts, die auf die Anwesenheit riesiger Silizium-Solaranlagen hinweisen könnten.

Die neue Studie geht davon aus, dass Außerirdische Solarmodule aus Silizium bauen würden, da es im Vergleich zu anderen in der Solarenergie verwendeten Elementen wie Germanium, Gallium oder Arsen relativ häufig vorkommt. Silizium kann außerdem das von sonnenähnlichen Sternen ausgestrahlte Licht gut in Elektrizität umwandeln und ist kostengünstig abzubauen und zu Solarzellen herzustellen.

Die Forscher gehen außerdem davon aus, dass eine hypothetische außerirdische Zivilisation ausschließlich auf Sonnenenergie angewiesen wäre. Würden jedoch andere Energiequellen wie etwa die Kernfusion genutzt, würde dies die Silizium-Technosignatur verringern, wodurch die Zivilisation noch schwerer zu entdecken wäre. Die Studie geht außerdem davon aus, dass sich die Bevölkerungszahl der Zivilisation irgendwann stabilisiert. Sollte dies aus irgendeinem Grund nicht passieren, werden sie sich vielleicht dazu drängen, sich immer weiter in den Weltraum auszudehnen. Schließlich ist es unmöglich zu wissen, ob eine hochentwickelte Zivilisation etwas nutzt, das wir uns noch nicht einmal vorgestellt haben und das enorme Energiemengen erfordert.