NASAの科学者が太陽光パネルのテクノシグネチャーが発見できない理由を語る

小学生低学年の頃サンダーバードとスタートレック見て育った爺としては、何故300億総自宅警備員みたいな異星人しか想像できないのか信じられへんけど、１００人のマッドサイエンティストと星一徹みたいな教祖様一人居れば50年でガス惑星までは開発できると思うけど。地球近傍では太陽電池パネルが流行ってないのか検出できないということらしい。以下、機械翻訳。
NASAの科学者が太陽光パネルのテクノシグネチャーが発見できない理由を語る

2024年8月2日
記事
NASA の重要な優先事項の 1 つは、宇宙のどこかに生命が存在する可能性を理解することです。NASA は地球外生命の確かな証拠をまだ発見していませんが、NASA は太陽系とその外側の探査を行い、宇宙で人間だけが存在しているかどうかなど、基本的な疑問に答える手助けをしています。

地球外生命の可能性を研究する人々にとって、微生物生命と複雑な生命のどちらが可能性が高いのか、それとも地球からテクノシグネチャーと呼ばれるその兆候を発見できるほど高度な文明が存在するのか、という疑問は長年の課題の 1 つだった。こうした疑問の答えを研究することで、生命を探すのに最も可能性の高い場所や方法に重点を置いた新しい望遠鏡やミッションに関する提案を導くことができる。

5月24日にAstrophysical Journalに掲載された最近の論文では、高度な地球外文明が存在する場合、地球から望遠鏡でその文明を発見するのが難しい理由の 1 つは、その文明のエネルギー要件が比較的控えめである可能性があるからだと仮定しています。その文明の文化、技術、人口規模に膨大な電力が必要ない場合、現在の望遠鏡や計画中の望遠鏡で発見できるような巨大な恒星エネルギー収集構造物を建設する必要はありません。そのような構造物は、地球での経験に基づくと、その惑星の表面の大部分を覆う太陽電池パネル アレイか、親星のエネルギーのほとんどを利用する軌道上の巨大構造物である可能性があり、どちらも太陽系から発見できる可能性があります。


高度な地球外文明が存在する太陽系外惑星の概念図。
高度な地球外文明を持つ太陽系外惑星の概念図。右側の構造物は、親星からの光を収集して電気に変換し、マイクロ波を介して表面に送る軌道上の太陽電池パネルアレイです。左側の太陽系外惑星には、他の潜在的な技術的特徴が示されています。夜側には街の明かり（輝く円形構造物）、昼側には化石燃料の燃焼による二酸化窒素ガスや冷凍に使用されるクロロフルオロカーボンなど、さまざまな形態の汚染を表す多色の雲があります。
NASA/ジェイ・フリードランダー
「現在の人口約80億人が生活水準の高い300億人で安定し、電力は太陽エネルギーだけを使ったとしても、地球を照らす太陽光の総量よりはるかに少ないエネルギーしか使わないことがわかった」と、論文の筆頭著者でメリーランド州グリーンベルトにあるNASAゴダード宇宙飛行センターのラビ・コッパラプ氏は述べた。

この研究は、物理学者エンリコ・フェルミが提唱したフェルミのパラドックスに影響を与えるもので、我々の銀河は古く広大であり、恒星間旅行は困難だが可能なのに、なぜ今までに地球外文明が銀河中に広がらなかったのかという疑問を投げかけるものである。

「このことが示唆するのは、文明はたとえ非常に高い生活水準を選んだとしても、持続可能な人口とエネルギー使用レベルを達成できるため、銀河全体に拡大する必要性を感じないかもしれないということだ」とコッパラプ氏は述べた。「文明は自身の恒星系内、あるいは近隣の恒星系内で拡大するかもしれないが、銀河全体に広がる文明は存在しないかもしれない」

さらに、私たち自身の技術的専門知識では、より高度な文明が何を実現できるかをまだ予測できないかもしれません。

「大規模な恒星エネルギー収集構造物は、技術の進歩を考慮すると特に時代遅れになる可能性がある」と、NASAゴダード宇宙センターとワシントンDCのアメリカン大学の論文共著者であるヴィンセント・コフマン氏は付け加える。「宇宙に巨大な構造物を設置できる社会は、核融合やその他の宇宙効率の高い発電方法を利用できるはずだ。」

研究者らはコンピューターモデルとNASAの衛星データを使い、シリコン太陽電池パネルの覆い具合が異なる地球型惑星をシミュレートした。次に研究チームは、NASAが提案しているハビタブル・ワールド・オブザーバトリーのような先進的な望遠鏡をモデル化し、約30光年離れた惑星の太陽電池パネルを検出できるかどうかを調べた。この惑星は、10万光年以上にわたる銀河の中では比較的近い位置にある。研究者らは、地球型太陽系外惑星の陸地面積の約23%を覆う太陽電池パネルの痕跡を検出するには、このタイプの望遠鏡で数百時間の観測時間が必要であることを突き止めた。しかし、高い生活水準を保つ300億人の人類に必要な太陽電池パネルの覆い率は、わずか約8.9%だった。

高度な技術を持つ地球外文明は、そのテクノシグネチャー（天文調査によって検出または推測できる地球外技術の観測的兆候）によって発見される可能性があります。何十年もの間、科学者は電波望遠鏡を使用して、地球外からの潜在的な無線送信を探してきました。最近では、天文学者は、ハビタブルワールド観測衛星のような望遠鏡を使用して、太陽系外惑星の大気中の化学的な「指紋」や、太陽系外惑星が反射する光の特定の特徴（巨大なシリコン太陽電池の存在を知らせる可能性がある）など、他の種類のテクノシグネチャーを探すことを提案しています。

この新たな研究では、シリコンは太陽光発電に使われるゲルマニウム、ガリウム、ヒ素などの他の元素に比べて比較的豊富であるため、地球外生命体がシリコンで太陽電池パネルを作るだろうと推測している。また、シリコンは太陽のような恒星が発する光を電気に変換するのに優れており、採掘して太陽電池に製造するコスト効率もよい。

研究者たちはまた、仮想の地球外文明は太陽エネルギーのみに頼るだろうと想定している。しかし、核融合などの他のエネルギー源が使用されると、シリコンの技術的特徴が減り、文明の発見がさらに困難になる。さらに、この研究では、文明の人口がいつかは安定すると想定している。何らかの理由でこれが起こらなければ、彼らは永遠に深宇宙へと拡大することになるかもしれない。最後に、高度な文明が、私たちがまだ想像もしていない、膨大な量の電力を必要とする何かを使用しているかどうかを知ることは不可能だ。