Ei jälkeäkään KIII-sivilisaatiosta

Kaukaisessa avaruudessa, sen viimeisen korpimaan toisella
puolella, voi asustaa supersivilisaatio, joka käyttää energiaa
saman verran kuin mitä galaktinen superklusteri voi tuottaa.
Kuva  ESA/Hubble & NASA/ Josh Barrington.

Penn State yliopiston tutkijat ovat kartoittaneet 100 000 galaksia, etsien merkkejä teknisestä supersivilisaatiosta, joka tunnetaan KIII- tai Kardashev’in tyypin III sivilisaationa. Tutkijat käyttivät kartoitukseen Nasan WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) avaruuskaukoputkea, joka havaitsee galaksien säteilemää infrapunaista valoa.

Kuinka infrapunainen valo voi paljastaa supersivilisaation? Kaikki perustuu eri kehitysasteilla olevien sivilisaatioiden käyttämään energian määrää.

Termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan käytetty energia muuttuu lämmöksi, joten jos teknisesti kehittynyt supersivilisaatio käyttää runsaasti energiaa, sen pitäisi näkyä galaksien ylimääräisenä lämpösäteilynä.

Ajatus sivilisaatioiden luokittelusta niiden käyttämän energian perusteella on peräisin vuodelta 1964, jolloin venäläinen astrofyysikko Nikolai Semjonovitš Kardašev (s. 1932) julkaisi aiheesta tutkielman^[1].  Hän määritteli sivilisaatiot kolmeen ryhmään:

Tyyppi I tuottaa käyttämänsä energia pääosin ydinfuusiolla. Kardashevin alkuperäisen määritelmän mukaan energian tuottoteho olisi tällöin 4×10¹² W ja tarvittava vetymäärä olisi noin 9×10⁹ kg vuodessa. Tarvittava vetymäärä saattaa tuntua suurelta, mutta vetyä maapallolla riittää. Kuutiokilometri (meri)vettä sisältää 10¹¹ kg vetyä ja maapallolla on 1,3×10⁹ km³ vettä. Näin ollen tyypin I energiatuotantoa ihmiskunta voisi pitää yllä ainakin kymmenkunta miljardia vuotta.

Maapallon vastaanottaman auringonsäteilyn teho on 174×10¹⁵ W (342 W/m²), joka on alkuperäistä Kardashevin energiatuotantorajaa merkittävästi suurempi. Lisäksi maapallon satelliittiradalle voitaisiin varustaa energia keräävien satelliittien verkosto, jonka kokoama energia siirrettäisiin maapallolle mikroaaltoteknologiaa hyväksi käyttäen. Näin ollen ihmiskunnalla on saatavissa merkittävät energiavarat, joiden turvin tyypin I sivilisaatio voitaisiin luoda.

Dysonin pallo koostuisi hirvittävästä määrästä energiaa
keräävistä satelliiteista. Kuva Wikimedia Commons.

Tyyppi II sivilisaatiot käyttävät energiaa Auringon säteilyteholla, siis noin 4×10²⁶ W. Näin suuren energiamäärän käyttäminen edellyttäisi, että keskustähden kaikki energia saataisiin kerättyä hyötykäyttöön. Teknisesti tämä voitaisiin tehdä siten, että tähden ympärille rakennettaisiin Freeman Dysonin (s. 1923) pallo energiaa keräävistä satelliiteista. Teoreettisesti Dysonin pallo olisi rakennettavissa, mutta käytännössä tekniset ongelmat estävät sen.

Energialähteenä voisi tietysti käyttää muitakin lähteitä kuin keskustähteä. Vaihtoehtoinen energialähde olisi esimerkiksi pyörivä musta aukko tai teollisessa toiminnassa syntynyttä antimateriaa.

Tyyppi III sivilisaatiot käyttävät energiaa koko galaksin verran, eli noin 4×10³⁷ W teholla. Koko galaksin tuottaman energian talteen ottaminen voi olla teknisesti mahdotonta, mutta supermassiivinen musta aukko tai kvasaarien emittoima energia voisi tällaiselle sivilisaatiolla olla oiva energianlähde.

Kardashevin asteikko ei sisällä tyypin 0 sivilisaatioita, mutta ryhmitys on ekstrapoloitavissa tähän suuntaan. Ihmiskunta voitaisiin näin ollen luokitella tyypin 0 sivilisaatioksi. Tunnettu fyysikko Michio Kaku (s. 1947) pitää mahdollisena, että ihmiskunta saavuttaa tyypin I tason 100–200 vuoden kuluessa. Tyypin II taso saavutetaan muutamassa tuhannessa vuodessa ja tyyppi III 100 000 – 1 000 000 vuodessa.

Astronomi Carl Sagan (1934–1996) puolestaan on kehittänyt matemaattisen kaavan, joka perusteella voidaan määrittää Kardashevin luokituksen mukainen sivilisaation taso desimaalilukuna. Saganin kaavalla laskettuna ihmiskunnan taso oli vuonna 2012 noin 0,724.

Sivilisaation siirtyessä tyypistä 0 tyyppiin I liittyy riski, että populaatio kasvaa planeetan kantokyvyn yli. Tällöin talousjärjestelmät, tuotanto ja populaationmäärä romahtavat tai jopa tuhoutuu täysin. Skenaario tunnetaan Malthusialaisena katastrofina 1700-luvulla eläneen väestötieteilijä Thomas Robert Malthusin (1766–1834) mukaan.

Kardashevin luokittelu on innostanut muitakin tutkijoita jo mainittujen Kakun ja Saganin lisäksi muokkaan siitä omat versionsa. Näitä jatkokehittelymalleja on ainakin viisi (+2) erilaista. Serbialainen tähtitieteilijä Milan Ćirković (s. 1971) on esittänyt, että tyyppi IV olisi sivilisaatio, jonka energiakäyttö olisi samaa luokkaa kuin koko galaksien superjoukon tuottama energia.

Yhteistä luokittelumalleille Kardashevin luokittelun kanssa on se, että kaikki edellyttävät sivilisaation muistuttavan meitä energian käytön ja kasvuun suuntautuneella kehityksellään. Vaikka oletus saattaa tuntua varsin ihmiskeskeiseltä, niin maailmankaikkeuden ikä ja galaksien määrä mahdollistaisi monen omamme kaltaisen ekpansiivisen kulttuurin olemassa olon rajalliseen ja tasapainoiseen kehittymiseen suuntautuneiden kulttuurien lisäksi.

Huomautukset

[1] Kardashev, Nikolai (1964). "Transmission of Information by Extraterrestrial Civilizations". Soviet Astronomy 8: 217.