Uno degli aspetti più complessi dell’astrobiologia e della Ricerca di Intelligenza Extraterrestre (SETI) consiste nell’anticipare quale forma avrà la vita e quali caratteristiche potranno avere le civiltà extraterrestri. Siamo vincolati a un unico esempio di pianeta che sostiene la vita (la Terra) e a un solo esempio di civiltà tecnologicamente avanzata (l’umanità) su cui fondare le nostre teorie. In relazione a civiltà più avanzate, che statisticamente sembrano più probabili, gli scienziati si trovano a dover fare proiezioni basate sul nostro stesso sviluppo. Tuttavia, tali proiezioni possono anche stabilire dei vincoli su cosa dovrebbero cercare i ricercatori del SETI, fornendo spunti sul nostro possibile sviluppo futuro.
In una serie di articoli condotti dal Blue Marble Space Institute of Science (BMSIS), un team di ricercatori esamina come apparirà il livello di sviluppo tecnologico della Terra (conosciuto come “tecnosfera”) in futuro. Nell’ultimo studio, propongono una reinterpretazione della Scala di Kardashev, che suggerisce che le civiltà si espandano per sfruttare livelli di energia sempre maggiori (pianeta, stella madre e galassia). Invece, suggeriscono 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 eludere questo sfruttando direttamente la massa stellare.
Come nel precedente studio di questa serie, la ricerca è stata guidata da Jacob Haqq-Misra, il Ricercatore Senior al Blue Marble Space Institute of Science. Ha collaborato con George Profitiliotis, un Ricercatore Associato al BMSIS e Membro del Gruppo di Lavoro su SETI e Legge presso l’International Institute of Space Law (IISL), e Clement Vidal, un ricercatore del Centro Leo Apostel (CLEO) della Vrije Universiteit Brussel. Il documento “Proiezioni della Tecnospfera terrestre: Luminosità e Massa come Limiti di Crescita” è attualmente in fase di revisione per la pubblicazione su Acta Astronautica.
Il consumo energetico è stimato in tre tipi di civiltà definite dalla Scala di Kardashev. Crediti: Wikimedia Commons
La Scala di Kardashev, così chiamata in onore dell’astrofisico e radioastronomo sovietico-russo Nikolai Kardashev (1932 – 2019), è stata proposta per la prima volta nel suo articolo seminale, “Trasmissione di Informazioni da parte di Civiltà Extraterrestri”, pubblicato nel 1964. In questo lavoro, Kardashev ipotizzava quali tipi di frequenze radio (e a quali energie) gli scienziati dovrebbero cercare per distinguere possibili trasmissioni da una civiltà extraterrestre (ETC). Coerente con l’idea che possano esistere civiltà miliardi di anni più antiche dell’umanità, ragionò che queste civiltà potrebbero sfruttare livelli di energia superiori a quelli umani.
Per caratterizzare il livello di sviluppo di un’ETC, Kardashev propose 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 raccogliere e stoccare tutta l’energia del loro pianeta d’origine, stimata in 4×1019 erg/sec.
- Tipo II – Civiltà Stellari: ETC che sono evolute fino al punto di 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.
Tuttavia, questa scala rifletteva l’assunzione che le civiltà e le loro necessità energetiche crescano in modo esponenziale. Ciò è in linea con le osservazioni della “tecnosfera” umana, che si riferisce all’infrastruttura, macchinari, comunicazioni, e altre indicazioni di attività tecnologica (conosciute come “tecnosignature”). Fondamentalmente, riflette la nostra prospettiva limitata riguardo ai comportamenti che civiltà extraterrestri avanzate potrebbero adottare. Come osservato da Haqq-Misra, “La Terra è il nostro unico esempio conosciuto di un pianeta con tecnologia, quindi la ricerca di civiltà extraterrestri deve iniziare pensando a come cercare analoghi delle tecnosignature della Terra oggi e possibili tecnosignature che potrebbero emergere nel futuro della Terra. Dovremmo anche cercare di ampliare la nostra immaginazione per considerare altre possibilità, non terrestri e più esotiche, ma anche tali possibilità dovrebbero sempre partire (o contrapporsi) a ciò che sappiamo sia possibile in base alla fisica attuale sulla Terra.”
Impressione artistica di una Sfera di Dyson, una proposta di megastruttura aliena che è oggetto delle indagini del SETI. Trovare una di queste rientrerebbe in uno scenario di “primo contatto”. Credito: Breakthrough Listen/Danielle Futselaar
Le applicazioni tradizionali della Scala di Kardashev prevedono una crescita esponenziale e hanno persino considerato come questo potrebbe portare alla nascita di una civiltà in grado di sfruttare l’energia di tutte le stelle dell’Universo – una Civiltà Cosmica di Tipo IV! Questa applicazione ha stimolato molte ricerche di civiltà che hanno raggiunto queste scale di utilizzo energetico vasto, come indicato dalle megastrutture (ad es., Sferoidi di Dyson, bande di Clarke, ecc.) e altre tecnosfere avanzate. Per il loro studio, Haqq-Misra e i suoi colleghi hanno adottato un approccio differente:
“Il nostro studio riesamina queste assunzioni evidenziando che le civiltà possono seguire traiettorie diverse per la loro espansione nello spazio e il loro consumo energetico. Questo implica scambi tra ‘esplorazione’ e ‘sfruttamento’, e ci sono molte possibilità su come una civiltà possa svilupparsi lungo queste due dimensioni. Alcune civiltà potrebbero dare la priorità all’esplorazione in termini di distanza fisica senza mai necessitare di espandere il loro consumo energetico a scale di Tipo I o Tipo II di Kardashev. Altre civiltà potrebbero focalizzarsi sullo sfruttamento e aumentare il loro utilizzo di energia a livello locale. Alcune civiltà potrebbero tentare di trovare un equilibrio ottimale tra esplorazione e sfruttamento.
“Sottolineiamo 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 in distanza fisica, ma un limite che potrebbe non essere mai effettivamente raggiunto a causa dei vincoli dell’efficienza termodinamica. In altre parole, la scala di Kardashev descrive un limite supremo agli scambi tra esplorazione e sfruttamento, e una civiltà che dipende dalla luminosità stellare per le sue necessità energetiche cadrà sempre al di sotto dei limiti energetici e spaziali descritti dalla scala di Kardashev.”
Lo scenario proposto da Haqq-Misra e colleghi presenta nuove e interessanti possibilità per le civiltà avanzate. Ad esempio, nel caso in cui l’umanità riesca mai a raggiungere il limite di quanta energia può raccogliere dal nostro Sole, potrebbe non scegliere di esplorare e colonizzare altri sistemi stellari (con l’intento di sfruttare l’energia di più pianeti e stelle). Invece, potrebbe optare per raccogliere direttamente la massa stellare.
Illustrazione di una nana bianca che accumula massa strappandola al suo compagno non degenerato. Credito: ESO/Kornmesser
“Civiltà di questo tipo che consumano stelle, che chiamiamo ‘stellivori’, sarebbero in grado di espandere il loro utilizzo energetico oltre i limiti di luminosità della scala di Kardashev,” ha affermato Haqq-Misra. “Ora come civiltà sulla Terra non siamo ancora a questo livello, ma possiamo almeno riflettere sulla possibilità che raccogliere massa e convertirla in energia (come descritto dalla famosa equazione di Einstein) offra un modo per una civiltà di raggiungere scale di utilizzo energetico oltre quelle immaginate dalla scala di Kardashev.”
Come tutte le proiezioni sullo sviluppo futuro dell’umanità, anche questo studio ha implicazioni per le future indagini SETI. Ciò è coerente con l’assunzione che le ETC nella nostra galassia siano più antiche e avanzate dell’umanità in questo momento. È anche in linea con il principio che “se possiamo concepirlo, altri probabilmente lo hanno già fatto.” Come ha spiegato Haqq-Misra, le future indagini SETI dovrebbero esaminare “binari accrescenti”, stelle binarie a stretto contatto 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 effettivamente evolvono in stellivori, allora alcune di queste potrebbero assomigliare a sistemi stellari binari accrescenti. Non possiamo affermare che tutte, o persino la maggior parte, delle stelle binarie accrescenti siano realmente civiltà tecnologiche, ma non possiamo nemmeno escludere la possibilità che alcune di esse possano effettivamente essere tecnologiche. È importante mantenere la mente aperta e cercare prove di civiltà avanzate ed esotiche piuttosto che scartarle prima di averle realmente considerate.”
Approfondimenti: arXiv