این فناوری نه تنها انرژی فراوانی ارائه میدهد که میتواند بحران انرژی را حل کند، بلکه این کار را به شیوهای پاک و پایدار انجام میدهد، البته تا زمانی که منابع دوتریوم (H₂) و هلیوم-۳ موجود باشند. در یک مطالعه جدید، تیمی از پژوهشگران بررسی کردند که چگونه شواهدی از همجوشی دوتریوم-دوتریوم (DD) میتواند به عنوان یک امضای فناورانه در جستجوی هوش فرازمینی (SETI) استفاده شود.
این مطالعه توسط دیوید سی. کتینگ و جاشوا کریسانسن-تاتون از دپارتمان علوم زمین و فضا و آزمایشگاه سیارهای مجازی (VPL) در دانشگاه واشنگتن و همچنین تایلر دی. رابینسون از VPL و آزمایشگاه قمری و سیارهای (LPL) در دانشگاه آریزونا انجام شد. در مقالهای که قرار است در Astrophysical Journal منتشر شود، این تیم بررسی کرد که تمدنهای فرازمینی طولانیعمر چگونه ممکن است منابع دوتریوم خود را تخلیه کنند – پدیدهای که توسط تلسکوپهای فضایی قابل تشخیص است.
در قلب مطالعات SETI، این فرض وجود دارد که تمدنهای پیشرفته مدتها پیش از بشریت در کهکشان ما وجود داشتهاند. فرضیه دیگر از این ایده ناشی میشود: اگر بشریت بتواند چیزی را تصور کند (و فیزیک آن صحیح باشد)، تمدنی پیشرفتهتر احتمالاً پیش از این آن را ساخته است. در واقع، بسیاری از محققان SETI و دانشمندان پیشنهاد کردهاند که تمدنهای پیشرفته از نیروی همجوشی برای برآوردن نیازهای انرژی در حال رشد خود استفاده خواهند کرد، زیرا آنها در مقیاس کارداشف پیشرفت میکنند.
این موضوع قابل درک است، زیرا دیگر منابع انرژی (مانند سوختهای فسیلی، خورشیدی، بادی، هستهای، هیدروالکتریکی و غیره) یا محدود هستند یا ناکارآمد. انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا گزینهای مناسب است، زیرا میتواند منبع پایداری از انرژی ارائه دهد که تحت تأثیر ناپایداری یا شرایط آبوهوایی نیست. با این حال، همجوشی هستهای به دلیل کارایی و تراکم انرژی خود، گزینهای اصلی برای نیازهای آینده انرژی محسوب میشود. تخمین زده میشود که یک گرم سوخت هیدروژن میتواند تا ۹۰,۰۰۰ کیلوواتساعت انرژی تولید کند – معادل ۱۱ تن متریک (۱۲ تن آمریکایی) زغالسنگ.
دوتریوم نیز به طور طبیعی در اقیانوسهای زمین وجود دارد، به طوری که از هر ۶,۴۲۰ اتم هیدروژن، یک اتم دوتریوم است. دوتریوم با مولکولهای آب واکنش میدهد و یکی یا هر دو اتم هیدروژن را جایگزین میکند تا آب نیمهسنگین (HOD یا DOH) و گاهی آب سنگین (D₂O) ایجاد کند. این میزان حدود ۴۸.۵ میلیارد تن متریک (۵۳.۴۶ میلیارد تن آمریکایی) دوتریوم را شامل میشود. طبق مقاله پژوهشگران، استخراج دوتریوم از اقیانوس میتواند نسبت دوتریوم به هیدروژن (D/H) را کاهش دهد، که این تغییر در بخار آب جوی قابل تشخیص خواهد بود. در همین حال، هلیومی که در واکنشهای هستهای تولید میشود به فضا میگریزد.
در سالهای اخیر، پیشنهاد شده است که مقادیر اضافی دیاکسیدکربن و ایزوتوپهای رادیواکتیو در جو یک سیاره فراخورشیدی میتواند نشاندهنده وجود یک تمدن صنعتی باشد. به همین منوال، مقادیر پایین D/H در جو یک سیاره فراخورشیدی (همراه با هلیوم) میتواند برای شناسایی تمدنی بسیار پیشرفته و طولانیعمر استفاده شود. همانطور که کتینگ در مصاحبهای اخیر با phys.org توضیح داده، این امکانی است که سالها پیش به آن فکر کرده بود.
او گفت: «من تا سال گذشته، زمانی که یک نشست اخترزیستشناسی را در رصدخانه گرین بنک در ویرجینیای غربی سازماندهی میکردم، چیز زیادی با این ایده اولیه انجام ندادم. اندازهگیری نسبت D/H در بخار آب روی سیارههای فراخورشیدی کار آسانی نیست. اما غیرممکن هم نیست.»
برای مدلسازی اینکه تمدنی پیشرفته که به DD وابسته است چگونه خواهد بود، کتینگ و همکارانش پیشبینیهایی را برای زمین در سال ۱۴۷۸ هجری شمسی در نظر گرفتند. در این زمان، جمعیت جهانی انتظار میرود به ۱۰.۴ میلیارد نفر برسد و انرژی همجوشی ۱۰۰ تراوات (TW) تأمین کند. آنها این مقدار را ده برابر کردند (۱,۰۰۰ TW) برای تمدنی پیشرفتهتر و دریافتند که این تمدن مقدار D/H اقیانوسی شبیه به زمین را به مقدار میانستارهای (ISM) در حدود ۱۷۰ میلیون سال کاهش میدهد.
جذابیت این روش در این است که مقادیر پایین D/H در جو یک سیاره فراخورشیدی مدتها پس از انقراض تمدن، مهاجرت آن از سیاره یا پیشرفت و «ترانسند» شدن آن باقی میماند. از نظر استراتژیهای جستجو، تیم از مدل انتقال تابش جوی طیفنگاری (SMART) استفاده کرد تا طولموجها و خطوط انتشاری خاص HDO و H₂O را شناسایی کند. این یافتهها برای بررسیهای آینده با تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، رصدخانه پیشنهادی Habitable Worlds ناسا (HWO)، و تداخلسنج بزرگ برای سیارات فراخورشیدی (LIFE) مفید خواهد بود.
«وظیفه مهندسان و دانشمندان طراحیکننده [HWO] و [LIFE] است که ببینند آیا اندازهگیری D/H در سیارههای فراخورشیدی هدفی دستیافتنی است یا خیر. چیزی که تاکنون میتوانیم بگوییم این است که جستجوی D/H از طریق LIFE برای سیارات فراخورشیدی با بخار آب جوی فراوان در ناحیه طیفی حدود ۸ میکرون طولموج ممکن به نظر میرسد.»
