Il semble probable que des ETI (Intelligence Extraterrestre) utilisant l'énergie solaire largement répandue sur leur planète pourraient nous faire connaître leur présence.

Si d’autres ETI existent, elles pourraient facilement être en avance sur nous technologiquement. Les panneaux solaires en silicium pourraient être largement utilisés sur leurs surfaces planétaires. Leur mise en œuvre massive pourrait-elle constituer une technosignature détectable ?

Les auteurs d'un nouvel article publié sur arXiv Le serveur de préimpression examine cette question. L'article est intitulé "Détectabilité des panneaux solaires en tant que technosignature" et sa publication est prévue dans The Astrophysical Journal. . L'auteur principal est Ravi Kopparapu du Goddard Space Flight Center de la NASA.

Dans leur article, les auteurs évaluent la détectabilité des panneaux solaires à base de silicium sur une planète habitable semblable à la Terre. "Les cellules photovoltaïques à base de silicium ont une réflectance élevée dans l'UV-VIS et le proche IR, dans la gamme de longueurs d'onde d'un concept de mission phare basé dans l'espace comme l'Observatoire des mondes habitables (HWO)", écrivent les auteurs.

Le HWO rechercherait et imagerait des mondes semblables à la Terre dans des zones habitables. Il n'y a pas de calendrier pour la mission, mais l'enquête décennale 2020 a recommandé la construction du télescope. Cette recherche envisage la mission ou une mission similaire dans le futur.

Naturellement, les auteurs émettent un certain nombre d’hypothèses sur une hypothétique ETI utilisant l’énergie solaire. Ils supposent qu’une ETI utilise des systèmes photovoltaïques (PV) à grande échelle basés sur le silicium et que leur planète tourne autour d’une étoile semblable au soleil. Les panneaux photovoltaïques au silicium sont rentables à produire et sont bien adaptés pour exploiter l'énergie d'une étoile semblable au Soleil.

Kopparapu et ses co-auteurs ne sont pas les premiers à suggérer que les photovoltaïques au silicium pourraient constituer une technosignature. Dans un article de 2017, Avi Loeb et Manasvi Lingam du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ont écrit que les photovoltaïques à base de silicium créent un avantage artificiel dans leur spectre. Cette bordure est similaire à la « bordure rouge » détectable dans la végétation terrestre vue depuis l'espace, mais décalée vers des longueurs d'onde plus courtes.

"Les futures observations de la lumière réfléchie par les exoplanètes seraient capables de détecter photométriquement les limites naturelles et artificielles si une fraction significative de la surface de la planète est couverte par de la végétation ou des panneaux photovoltaïques, respectivement", ont écrit Lingam et Loeb.

"Le 'bord' fait référence à l'augmentation notable de la réflectance du matériau considéré lorsqu'un spectre de lumière réfléchie par la planète est pris", expliquent les auteurs de la nouvelle recherche. Les satellites surveillent le bord rouge sur Terre pour observer les cultures agricoles, et la même chose pourrait s'appliquer à la détection de PV sur d'autres mondes.

Alors que Lingam et Loeb ont suggéré cette possibilité, Kopparapu et ses co-auteurs ont creusé plus profondément. Ils soulignent que nous pourrions produire suffisamment d'énergie pour nos besoins (à partir de 2022) si seulement 2,4 % de la surface de la Terre était recouverte de panneaux photovoltaïques à base de silicium. Le chiffre de 2,4 % n’est précis que si l’emplacement choisi est optimisé. Pour la Terre, cela signifie le désert du Sahara, et quelque chose de similaire pourrait être vrai sur un monde extraterrestre.

Les auteurs expliquent :"Cette région est à la fois proche de l'équateur, où une quantité comparativement plus grande d'énergie solaire serait disponible tout au long de l'année, et a une couverture nuageuse minimale."

Les auteurs travaillent également avec un taux de couverture terrestre de 23 %. Ce chiffre reflète des recherches antérieures montrant que pour une population humaine maximale projetée de 10 milliards de personnes, une couverture terrestre de 23 % assurerait un niveau de vie élevé pour tout le monde.

Ils l’utilisent également comme limite supérieure, car tout dépassement semble hautement improbable et aurait des conséquences négatives. Sur Terre, l'ensemble du continent africain représente environ 23 % de la surface.

Les calculs des auteurs montrent qu'un télescope de 8 mètres similaire au HWO ne détecterait pas une exoplanète semblable à la Terre avec 2,4 % de sa surface recouverte de PV.

Si une ETI couvrait 23 % de sa surface de PV récupérateurs d’énergie, cela serait-il détectable ? Il serait difficile de démêler la lumière de la planète de celle de l'étoile et nécessiterait des centaines d'heures d'observation pour atteindre un rapport signal/bruit (S/N) acceptable.

"Comme nous avons choisi la plage de 0,34 µm à 0,52 µm pour calculer l'impact des panneaux de silicium sur les spectres de réflectance, la différence entre une planète avec et sans silicium n'est pas très différente, même avec 23 % de couverture terrestre", expliquent les auteurs.

Le progrès technologique ajoute une autre dimension à ces chiffres. À mesure que la technologie photovoltaïque progresse, une ETI couvrirait moins de surface de sa planète pour générer la même quantité d'énergie, ce qui rendrait la détection encore plus difficile.

L'énergie solaire se développe rapidement sur Terre. Chaque année, de plus en plus de foyers individuels, d'entreprises et d'institutions mettent en œuvre des panneaux solaires. Cela ne constitue peut-être pas des technosignatures, mais les installations individuelles ne sont pas la seule chose qui se développe.

La Chine a construit une vaste centrale solaire appelée Projet photovoltaïque Gonghe dans la province peu peuplée du Qinghai. Il génère 3 182 MW. L'Inde possède le parc solaire de Bhadla (2 245 MW) dans le désert du Thar. L’Arabie saoudite a construit plusieurs nouvelles centrales solaires et a l’intention d’en construire davantage. D'autres projets solaires innovants sont annoncés régulièrement.

Mais parviendrons-nous, de manière réaliste, à couvrir un jour 2,4 % de notre planète en panneaux solaires ? En aurons-nous besoin ? Il y a beaucoup de questions.

Produire de l’énergie solaire dans la chaleur du désert du Sahara est un défi. La chaleur extrême réduit l’efficacité. Construire l'infrastructure nécessaire pour fournir l'énergie aux centres de population constitue également un autre défi.

Considérez ensuite que les photovoltaïques à base de silicium ne constituent peut-être pas le point final du développement de panneaux solaires. Les photovoltaïques à base de pérovskite sont très prometteurs pour surpasser le silicium. Ils sont plus efficaces que le silicium, et les chercheurs battent fréquemment des records d'énergie avec eux (en laboratoire). Les photovoltaïques à base de pérovskite créeraient-ils la même « limite » dans le spectre d'une planète ?

Les auteurs n'ont pas pris en compte les avancées technologiques spécifiques comme la pérovskite, car cela dépasse le cadre de leur article.

En fin de compte, il est peu probable que les panneaux solaires à base de silicium installés sur une surface planétaire créent une technosignature facilement détectable.

"En supposant un télescope de type HWO de 8 mètres, se concentrant sur le bord de réflexion dans l'UV-VIS, et en considérant la couverture variable des panneaux solaires sur une exoplanète semblable à la Terre qui correspond aux besoins énergétiques actuels et projetés, nous estimons que plusieurs centaines "Des heures d'observation sont nécessaires pour atteindre un SNR d'environ 5 pour une couverture terrestre élevée d'environ 23 %", écrivent les auteurs.

Les auteurs se demandent également ce que cela signifie pour l’échelle de Kardashev et des choses comme les sphères de Dyson. Dans ce paradigme, les ETI ont besoin de plus en plus d’énergie et finissent par construire un méga projet d’ingénierie qui récupère toute l’énergie disponible de leur étoile. Une sphère Dyson créerait une puissante technosignature, et les astronomes les recherchent déjà.

Mais si les chiffres de cette recherche sont corrects, nous n'en verrons peut-être jamais, car ils ne sont pas nécessaires.

"Nous constatons que, même avec une croissance démographique significative, les besoins énergétiques de la civilisation humaine seraient plusieurs ordres de grandeur inférieurs au seuil énergétique d'une civilisation Kardashev de type I ou d'une sphère/essaim de Dyson qui exploite l'énergie d'une étoile", concluent-ils. .

"Cette ligne de recherche réexamine l'utilité de tels concepts et aborde potentiellement un aspect crucial du paradoxe de Fermi :nous n'avons pas encore découvert d'ingénierie à grande échelle, peut-être parce que les technologies avancées n'en ont peut-être pas besoin."