La escala de Kardashov y la esfera de Dyson

En alguna ocasión he hablado aquí sobre la vida extraterrestre, y sobre muchos de los aspectos que podrían rodearla (como la posibilidad de que exista, de que contactemos con ellos, y un largo etcétera). Pero, si queremos hablar con propiedad de la vida extraterrestre, no nos queda más remedio que adentrarnos en el mundo de la ciencia ficción y las hipótesis. No hay otra opción, porque no tenemos ninguna base sobre la que comparar lo que podemos plantearnos. Así qué… ¿por dónde empezar?

Una escala para medirlos a todos

En 1964, el astrónomo ruso Nikolai Kardashov propuso utilizar una escala hipotética para identificar las posibles civilizaciones que podrían habitar nuestra galaxia y otros rincones del universo. En ella, medimos el avance tecnológico de una civilización en función de la cantidad de energía que pueden usar, y planteamos tres categorías a tal fin. Los Tipos I, II y III. Una civilización de tipo I usaría todos los recursos disponibles en su planeta natal, una de tipo II sería capaz de usar toda la energía que emite su estrella, y una de tipo III toda la energía de su galaxia.

Por tanto, cada definición quedaría de una manera similar a ésta:

Tipo I: Una civilización con un nivel tecnológico similar al obtenido en la actualidad en la Tierra, con un consumo de energía, aproximadamente, equivalente a la cantidad de energía que recibimos del Sol (toda la superficie de la Tierra). En realidad, en esta escala, nosotros no habríamos llegado todavía al Tipo I.

Tipo II: Una civilización con un nivel tecnológico capaz de controlar la energía radiada por su propia estrella (por ejemplo, con una esfera de Dyson, de la que hablaré más adelante). El uso de energía de una civilización así sería comparable a la luminosidad del Sol.

Tipo III: Una civilización con un nivel tecnológico que le permite estar en posesión de la energía a nivel galáctico. Una civlización así tendría acceso a una potencia comparable a la luminosidad de toda la Vía Láctea. Es decir, unos 4 x 10^37 (elevado a) vatios…

¿Cómo conseguir llegar a cada nivel?

Como habrás visto, la escala de Kardashov se centra específicamente en cuanta energía puede producir o consumir una hipotética civilización, así que podemos centrarnos en ese aspecto en particular para intentar entender cómo podría funcionar algo así. Puede parecer todo muy arbitrario, pero como verás, en realidad hace falta un cierto nivel tecnológico para poder hacer las cosas que se describen en cada nivel.

Una civilización de tipo I podría conseguirlo por varias vías. Por ejemplo, por medio de la fusión de energía, para lo que haría falta transformar 2 kilos de materia en energía por segundo, algo que, al menos en teoría, se podría conseguir fusionando 280 kg de hidrógeno a helio por segundo. Este método en particular podría ser sostenible en nuestro planeta en una escala de tiempo geológica.

Otra posibilidad sería la de tener grandes cantidades de antimateria, que en colisiones con materia produciría muchísima energía. Sin embargo, hoy por hoy nuestro conocimiento de la antimateria nos impediría utilizarla como fuente de energía. Por último, también se podría utilizar la energía renovable, convirtiendo la luz del sol que recibimos en electricidad. Ésta última suena bien, ¿no? El problema es que, ciñéndonos a la descripción propuesta por Kardashov, necesitaríamos absorber toda la energía solar que recibe el planeta, y no hay forma conocida de hacerlo sin recubrir toda la superficie de placas solares… océanos incluidos.

Si saltamos al Tipo II, nos encontraremos con que los métodos planteados en el Tipo I podrían seguir siendo factibles si una hipotética civilización las aplicase a una gran cantidad de planetas en muchos sistemas solares. Del mismo modo, se podría conseguir con una esfera de Dyson, o una construcción hipotética similar, que permita capturar toda la energía de una estrella. La esfera de Dyson es un concepto ya de por sí bastante exótico si tenemos en cuenta nuestros conocimientos actuales, ¿verdad? Pues espera, que viene lo mejor.

Otras vías posibles serían: lanzar masa estelar a un agujero negro y recoger los fotones emitidos en el disco de acreción, o por medio de cirugía estelar (a falta de una traducción mejor para el término anglosajón star lifting) que consiste, literalmente, en eliminar porciones sustanciales de materia de una estrella de manera controlada para destinarla a otros usos…

Finalmente, en el Tipo III, encontraríamos que las técnicas del Tipo II podrían seguir siendo válidas si se aplican a todas las estrellas posibles de una o varias galaxias, u otros métodos, como por ejemplo, utilizar la energía liberada por los agujeros negros supermasivos que, creemos, existen en el centro de todas las galaxias. Los agujeros blancos, si es que existen, podrían proporcionar cantidades descomunales de energía si se recogiese toda la materia expulsada.

Así mismo, se podría capturar la energía de las ráfagas de rayos gamma, o las emisiones de los quásares, suponiendo que fuesen recoleccionables.

Hay muchas variantes de la escala

Con el paso del tiempo, ha habido variaciones y sugerencias para ampliar y expandir la escala de Kardashov, bien con más niveles (desde el Tipo 0 al V), o bien con otros aspectos no relacionados con la cantidad de energía utilizable. Por ejemplo, Carl Sagan propuso añadir también la cantidad de información disponible para una civilización.

En esa escala, Sagan utilizaba la letra A para representar 1.000.000 de bits únicos de información (menos de lo registrado en cualquier cultura humana) y cada letra sucesiva representaba un orden de magnitud superior. Es decir, desde el 106, del nivel A, al 1031 del nivel Z (recuerda que usamos el alfabeto inglés en este ejemplo). En este caso, la Tierra, en 1973, hubiera sido representada como una civilización 0.7 H, con acceso a 1013 bits de información. A día de hoy, si utilizásemos el dato de toda la información disponible (que no es lo mismo que todo el conocimiento), tendríamos acceso a 10¹⁸ bits de información, y por tanto seríamos una civilización 0.7 M.

El propio Carl Sagan creía que no existe ninguna civilización que haya alcanzado el nivel Z, argumentando que tanta información sobrepasaría a la de todas las especies inteligentes de un supercúmulo galático, y añadiendo que el universo no es lo suficientemente viejo para poder intercambiar información a distancias mayores. Como habrás imaginado ya, además, la escala de Carl Sagan no está ligada a la de Kardashov, podría existir una civilización de Tipo II y nivel H, por ejemplo, o una de Tipo III que no fuese Z.

La esfera de Dyson

Ya hemos hablado de la escala de Kardashov, y de cómo podríamos clasificar las hipotéticas civilizaciones que existan ahí fuera. Uno de los mecanismos más populares es el de una esfera de Dyson, propuesta por el astrónomo (y físico téorico entre muchas otras cosas) británico, Freeman Dyson. Especuló que este tipo de estructuras deberían ser, eventualmente, la consecuencia lógica de la supervivencia a largo plazo de una civilización, y sus crecientes necesidades de energía (como puede que esto sea un tanto denso, no pierdas la perspectiva: si una civilización crece de manera ilimitada, cuanto más viva, mayor será su necesidad de energía; tarde o temprano, su propio planeta no sería suficiente para darle la energía que necesita, así que Dyson razonaba que, por fuerza, el siguiente paso lógico era plantearse cómo utilizar la energía de su estrella).

El físico británico llegó a proponer que buscar la evidencia de la existencia de este tipo de estructuras podrían permitirnos detectar vida avanzada inteligente. Al igual que con la escala de Kardashov, se han propuesto muchas variantes de la esfera. En la mayoría de los casos, sin embargo, la descripción más habitual es la de una carcasa sólida de materia que encierre a la estrella (es decir, si hubiese una en el Sistema Solar que tuviese un tamaño algo superior a la órbita de la Tierra, todo lo que quedase más allá de nuestra órbita dejaría de recibir la luz del Sol), y es, irónicamente, la variante menos plausible.

En la versión original de Freeman Dyson, el sistema que proponía era el de estructuras en órbita (a las que describió como un cascarón) diseñadas para interceptar y recoger toda la energía producida por el Sol. Dyson no detallaba cómo podría construirse un sistema así, y sólo se centró en el problema de la recolección de energía, destacando que una estructura así sería reconocible por que emitiría su energía en un espectro muy inusual comparado con el de una estrella.

Por ahora, todo es ciencia ficción y teoría

Aunque sí es posible construir una esfera de Dyson (en cuanto a la física concierne), evidentemente nuestra civilización está muy lejos de poder conseguir algo así. Incluso llegar a ser una civilización de Tipo I está todavía muy lejos de nuestro alcance (pero sin duda terminaremos llegando a ese nivel si perduramos lo suficiente en este planeta), y por tanto todo esto es un ejercicio teórico más que práctico.

Para aquellos que buscan vida extraterrestre, o que gustan de teorizar sobre su existencia, sin embargo, es una herramienta que puede ser de lo más interesante. Lo bueno de que sea teórico es que no hay nada que te impida crear tu propia escalar, o proponer tu propia alternativa a la esfera. Quién sabe, quizá un día encontremos vida extraterrestre gracias a un sistema alternativo, desarrollado en base a las teorías propuestas por Kardashov y Dyson…

Referencias: Wikipedia I y Wikipedia II