Uno degli aspetti più impegnativi dell’astrobiologia e della Ricerca di Intelligenza Extraterrestre (SETI) consiste nell’anticipare in che modo si presenteranno la vita e le civiltà extraterrestri. In effetti, abbiamo a disposizione un solo esempio di pianeta che supporta la vita (la Terra) e un solo esempio di civiltà tecnologicamente avanzata (l’umanità) su cui basare le nostre teorie. Per quanto riguarda le civiltà più avanzate, che statisticamente sembrano più probabili, gli scienziati sono limitati a proiezioni del nostro stesso sviluppo. Tuttavia, queste stesse proiezioni forniscono vincoli su ciò che i ricercatori SETI dovrebbero cercare, dando indicazioni sul nostro sviluppo futuro.

In una serie di articoli condotti dal Blue Marble Space Institute of Science (BMSIS), un team di ricercatori esamina come potrebbe apparire il livello di sviluppo tecnologico della Terra (noto anche come “tecnosfera”) in futuro. Nell’ultimo studio, viene proposta una reinterpretazione della Scala di Kardashev, che suggerisce che le civiltà si espandano per utilizzare livelli crescenti di energia (pianeta, stella madre e galassia). Tuttavia, viene proposto che la Scala di Kardashev stabilisca limiti superiori sulla quantità di energia stellare che una civiltà può sfruttare (un “limite di luminosità”) e che le civiltà potrebbero aggirare questo limite utilizzando direttamente la massa stellare.

Come nel precedente studio di questa serie, la ricerca è stata guidata da Jacob Haqq-Misra, il Ricercatore Principale al Blue Marble Space Institute of Science. Era accompagnato da George Profitiliotis, uno scienziato di ricerca affiliato presso il BMSIS e membro della Gruppo di Lavoro su SETI e Diritto presso il International Institute of Space Law (IISL), e Clement Vidal, un ricercatore del Center Leo Apostel (CLEO) presso la Vrije Universiteit Brussel. L’articolo “Proiezioni della Tecnoposfera della Terra: Luminosità e Massa come Limiti alla Crescita” è attualmente in fase di revisione per la pubblicazione in Acta Astronautica.

La Scala di Kardashev, nominata in onore dell’astrofisico sovietico-russo Nikolai Kardashev (1932 – 2019), è stata proposta per la prima volta nel suo articolo fondamentale, “Trasmissione di Informazioni da Parte di Civiltà Extraterrestri,” pubblicato nel 1964. In esso, Kardashev suggeriva quali tipi di frequenze radio (e a quali energie) gli scienziati dovrebbero cercare per discernere possibili trasmissioni da una civiltà extraterrestre (ETC). Tenendo conto dell’idea che potrebbero esistere civiltà miliardi di anni più anziane dell’umanità, ha ragionato che queste civiltà potrebbero sfruttare livelli di energia al di là delle capacità umane.

Per caratterizzare il livello di sviluppo di un’ETC, Kardashev ha proposto una scala a tre livelli basata sulla quantità di energia che potrebbero sfruttare. Questa includeva:

• Tipo I – Civiltà Planetarie: ETC che hanno sviluppato i mezzi per sfruttare e immagazzinare tutta l’energia del loro pianeta, stimata in 4×10¹⁹ erg/sec.
• Tipo II – Civiltà Stellari: ETC che si sono evolute al punto da poter raccogliere tutta l’energia emessa dalla loro stella – 4×10³³ erg/sec.
• Tipo III – Civiltà Galattiche: ETC in grado di sfruttare l’energia di un’intera galassia – 4×10⁴⁴ erg/sec.

Questa scala, tuttavia, rifletteva l’assunzione che le civiltà e le loro esigenze energetiche crescano in modo esponenziale. Ciò è coerente con le osservazioni della “tecnosfera” umana, che si riferisce all’infrastruttura realizzata dall’uomo, macchinari, comunicazioni e altre indicazioni di attività tecnologica (note anche come “tecnosignature”). In sostanza, riflette la nostra prospettiva limitata riguardo ai comportamenti che potrebbero manifestare civiltà avanzate. Come ha dichiarato Haqq-Misra:

“La Terra è il nostro unico esempio conosciuto di pianeta con tecnologia, quindi la ricerca di civiltà extraterrestri deve iniziare pensando a come cercare analoghi alle tecnosignature della Terra attuale e possibili tecnosignature che potrebbero sorgere nel futuro della Terra. Dobbiamo anche sforzarci di considerare altre possibilità non terrestri e più esotiche, ma anche tali possibilità imaginative inizieranno sempre (o si confronteranno) con ciò che sappiamo essere possibile sulla base della fisica esistente o nota sulla Terra.”

Illustrazione di una Sfera di Dyson, una megastruttura aliena proposta che è oggetto di indagini SETI. Trovare una di queste qualificherebbe in uno scenario di “primo contatto”. Credito: Breakthrough Listen/Danielle Futselaar

Le applicazioni tradizionali della Scala di Kardashev prevedono una crescita esponenziale, considerando anche come questa possa dare origine a una civiltà in grado di utilizzare l’energia emessa da tutte le stelle dell’Universo – una Civiltà Cosmica di Tipo IV! Questa applicazione ha motivato molte ricerche per civiltà che hanno raggiunto questi scaloni di vasto utilizzo energetico, come indicato da megastrutture (ad es. Sferre di Dyson, Bande di Clarke, ecc.) e altre tecnosfere avanzate. Per il loro studio, Haqq-Misra e i suoi colleghi hanno intrapreso un approccio diverso:

“Il nostro studio riesamina queste assunzioni notando che le civiltà possono seguire traiettorie diverse per la loro espansione nello spazio e il loro consumo energetico. Ciò comporta dei compromessi tra ‘esplorazione’ e ‘sfruttamento’, e ci sono molte possibilità per come una civiltà possa svilupparsi lungo queste due dimensioni. Alcune civiltà potrebbero dare priorità all’esplorazione della distanza fisica senza mai sentirne la necessità di espandere il loro consumo energetico a scale di Tipo I o Tipo II della Scala di Kardashev. Altre civiltà potrebbero concentrarsi sull’esplorazione e aumentare il loro uso energetico in modo più localizzato. Alcune civiltà potrebbero cercare di trovare un equilibrio ottimale tra esplorazione e sfruttamento.

“Indichiamo anche che la scala di Kardashev è meglio considerata come un limite teorico per una civiltà che utilizza energia stellare (luminosità). Piuttosto che descrivere una traiettoria che le civiltà avanzate seguiranno, la scala di Kardashev rappresenta il limite massimo per l’uso energetico di una civiltà, in relazione all’espansione nella distanza fisica, ma un limite che potrebbe non essere mai raggiunto a causa dei limiti di efficienza termodinamica. In altre parole, la scala di Kardashev descrive un limite superiore ai compromessi tra esplorazione e sfruttamento, e una civiltà che dipende dalla luminosità stellare per le sue esigenze energetiche cadrà sempre al di sotto dei limiti energetici e spaziali descritti dalla scala di Kardashev.”

Lo scenario proposto da Haqq-Misra e dai suoi colleghi presenta possibilità nuove e interessanti per civiltà avanzate. Ad esempio, supponiamo che l’umanità raggiunga mai il limite di quanto energia può sfruttare dal nostro Sole. In tal caso, potrebbe decidere di non esplorare e colonizzare altri sistemi stellari (con l’intento di sfruttare l’energia di più pianeti e stelle). Invece, potrebbe rivolgersi a raccogliere direttamente la massa stellare.

Illustrazione di una nana bianca che accresce massa strappando il suo compagno non degenerato. Credito: ESO/Kornmesser

“Civiltà come questa che consumano stelle, che chiamiamo ‘stellivori,’ sarebbero in grado di espandere l’uso energetico oltre i limiti di luminosità della scala di Kardashev,” ha affermato Haqq-Misra. “Non siamo ancora a questo livello come civiltà sulla Terra, ma possiamo almeno considerare la possibilità che raccogliere massa e convertirla in energia (come descrive la famosa equazione di Einstein) fornisca un modo per una civiltà di raggiungere scale di utilizzo energetico al di là di quelle previste dalla scala di Kardashev.”

Come tutte le proiezioni sul futuro sviluppo dell’umanità, questo studio ha implicazioni anche per le future indagini SETI. Ciò è coerente con l’assunzione che le ETC nella nostra galassia siano più antiche e avanzate rispetto all’umanità in questo momento. È anche in linea con il principio che “se possiamo concepirlo, qualcun altro probabilmente lo ha già fatto.” Come ha spiegato Haqq-Misra, le future indagini SETI dovrebbero esaminare “binari accrescenti,” stelle binarie che orbitano strettamente con massa che fluisce da una stella all’altra.

Haqq-Misra e i suoi colleghi raccomandano che gli scienziati osservino i binari accrescenti per cercare comportamenti anomali, che potrebbero indicare attività tecnologica:

“Se alcune civiltà evolvono effettivamente in stellivori, allora alcune di queste potrebbero apparire come tali sistemi stellari binari accrescenti. Non possiamo affermare che tutti, o anche la maggior parte, dei binari accrescenti siano effettivamente civiltà tecnologiche, ma non possiamo neppure escludere la possibilità che alcune di esse possano infatti essere tecnologiche. Vale la pena mantenere la mente aperta e cercare effettivamente prove di civiltà avanzate ed esotiche piuttosto che escluderle prima di cercare.”

Ulteriori letture: arXiv

Così:

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