Коли йдеться про наше сучасне суспільство та численні кризи, з якими ми стикаємося, немає жодних сумнівів, що термоядерна енергетика — це шлях майбутнього. Ця технологія не тільки забезпечує велику кількість енергії, яка може вирішити енергетичну кризу, але й робить це чистим і екологічним способом. Принаймні, поки вистачає наших запасів дейтерію (H2) і гелію-3. У недавньому дослідженні група науковців розглядала, як дані про наявність синтезу дейтерію з дейтерієм (deuterium-deuterium, DD) можна використати для пошуку позаземного розуму (Search for Extraterrestrial Intelligence, SETI).
Дослідження виконали Девід К. Кетлінґ (David C. Catling) і Джошуа Кріссансен-Тоттон (Joshua Krissansen-Totton) з факультету наук про Землю та космос і Віртуальної планетарної лабораторії (Virtual Planetary Laboratory, VPL) Вашингтонського університету (відповідно) і Тайлер Д. Робінсон (Tyler D. Robinson) з VPL і Місячної та планетної лабораторії (Lunar & Planetary Laboratory, LPL) в Аризонського університету. В статті, яку має опублікувати Astrophysical Journal, наукова група розглянула, як позаземні цивілізації, що існують тривалий час, можуть виснажити свої запаси дейтерію — те, що можна було б виявити за допомогою космічних телескопів.
В основі SETI лежить передбачуваний висновок про те, що розвинені цивілізації існували в нашій галактиці задовго до людства. З цього випливає ще один висновок: якщо людство може щось уявити (за умов правильної фізики), то більш розвинена цивілізація, найімовірніше, це вже створила. Насправді багато дослідників і вчених SETI припустили, що розвинуті цивілізації засвоять термоядерну енергію для задоволення своїх постійно збільшуваних енергетичних потреб у міру того, як вони еволюціонуватимуть.
Сферичний токамак MAST в Калхемському центрі термоядерної енергії (Culham Centre for Fusion Energy, CCFE) у Великобританії. Авторські права на зображення: CCFE. Фото з сайту www.universetoday.com.
Це зрозуміло, зважаючи на те, що інші види енергії (викопне паливо, сонячна енергія, енергія вітру, ядерна енергія, гідроелектростанція тощо) є обмеженими або неефективними. Хороший варіант — космічна сонячна енергія, бо можна забезпечити її постійне постачання, що не залежить від погодних умов. Проте, ядерний синтез багато науковців вважають головним претендентом на майбутні енергетичні потреби через його ефективність і щільність енергії. За оцінками, один грам водневого палива може генерувати до 90 000 кіловат-годин енергії, що еквівалентно 11 тоннам вугілля.
Крім того, дейтерій має природний надлишок в океанах Землі: приблизно один атом дейтерію на кожні 6420 атомів водню. Цей дейтерій взаємодіє з молекулами води і замінює один або обидва атоми водню, створюючи «напівважку воду» (HOD або DOH), а іноді й «важку воду» (D2O). Це означає 4,85×1013 або 48,5 мільярдів тонн дейтерію. Як стверджують дослідники у статті, вилучення дейтерію з океану зменшить співвідношення дейтерію до водню (D/H), яке можна буде виявити в атмосферній водяній парі. Тим часом гелій, що утворюється внаслідок ядерних реакцій, вилетить у космос.
В останні роки було висунуто припущення, що надлишок вуглекислого газу та радіоактивних ізотопів в атмосфері екзопланети можна використати для висновку про наявність промислової цивілізації. В такому ж сенсі низькі значення D/H в атмосфері екзопланети (разом з гелієм) можуть бути використані для виявлення високорозвиненої старої цивілізації. Як пояснив Кетлінґ у нещодавньому інтерв’ю сайту phys.org, він почав розмірковувати про цю можливість кілька років тому.
«Я мало займався цією ідеєю, доки минулого року не став співорганізатором зустрічі з астробіології в обсерваторії Ґрін-Бенк у Західній Вірджинії», — сказав він. «Виміряти відношення D/H у водяній парі на екзопланетах, звичайно, не просто. Але це не така вже і нездійсненна мрія».
Модель спектра пропускання для планети, схожої на Землю, що показує довжини хвиль сонячного світла, яке поглинають такі молекули, як озон (O3), вода (H2O), вуглекислий газ (CO2) і метан (CH4). Авторські права на зображення: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI). Фото з сайту www.universetoday.com.
Щоб змоделювати, який вигляд мала б розвинена цивілізація, яка залежить від термоядерного синтезу, Кетлінґ і його колеги розглянули прогнози щодо того, який вигляд матиме Земля до 2100 року. Згідно з очікуваннми, на цей момент населення планети досягне 10,4 мільярда, а термоядерна потужність, за прогнозами, забезпечить 100 терават (ТВт). Потім вони помножили це значення на коефіцієнт десять (1000 ТВт) для більш розвиненої цивілізації та виявили, що за такого рівня термоядерної енергетики значення D/H земного океану зменшиться до значення міжзоряного середовища (interstellar medium, ISM) приблизно через 170 мільйонів років.
Принадність цього підходу полягає в тому, що низькі значення D/H в атмосфері екзопланети зберігатимуться довго після того, як цивілізація вимре, мігрує за межі планети чи стане ще більш розвиненою. Що стосується стратегій пошуку, наукова група використовувала модель спектрального картографування атмосферного радіаційного переносу (Spectral Mapping Atmospheric Radiative Transfer, SMART), щоб визначити конкретні довжини хвиль і лінії випромінювання для HDO та H2O. Ці висновки будуть корисні для майбутніх досліджень за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST), запропонованої NASA Обсерваторії придатних для життя планет (Habitable Worlds Observatory, HWO) і Великого інтерферометра для екзопланет (Large Interferometer For Exoplanets, LIFE).
«Це залежить від інженерів і науковців, які розробляють [HWO] і [LIFE], щоб побачити, чи може бути вимірювання D/H на екзопланетах досяжною метою. Поки що ми можемо сказати, що шукати значення відношення D/H за допомогою LIFE видається можливим для екзопланет з великою кількістю атмосферної водяної пари в ділянці спектра з довжиною хвилі близько 8 мікрон».
За інф. з сайту www.universetoday.com
