Cómo medir la energía de las civilizaciones extraterrestres utilizando la escala Kardashev

Cómo medir la energía de las civilizaciones extraterrestres utilizando la escala Kardashev
por George Dvorsky

Nikolai S. Kardashev (Crédito: ufn.ru)

Todavía tenemos que hacer contacto con una civilización extraterrestre. Si están ahí fuera -y así seguramente debe ser- no tenemos ni la más remota idea de lo que podrían ser. ¿O la tenemos?

Dado lo que sabemos sobre el universo y nuestra propia civilización, debemos ser capaces de hacer algunas conjeturas. Y, de hecho, varias décadas atrás, un astrofísico ruso aportó un sistema de clasificación para describir a hipotéticos alienígenas. Así es como la Escala de Kardashev funciona. 

La escala fue diseñada por Nikolai S. Kardashev, cosmólogo de la era soviética que sigue activo hoy en día. Aunque tiene 81 años, Kardashev trabaja como director adjunto del Instituto de Investigación Espacial de Rusia en la Academia Rusa de Ciencias de Moscú. Durante la década de 1950, mientras sus padres estaban en campos de trabajos forzados de Stalin, se convirtió en un estudiante de astronomía en el departamento de Mecánica y Matemáticas de la Universidad de Moscú. Su interés principal estaba en la astrofísica y el potencial teórico de los agujeros de gusano, pero también compartió una fascinación por la búsqueda de inteligencia extraterrestre (IET).

Fue en ese momento que Frank Drake lanzó el Proyecto Ozma, un intento pionero para localizar IET mediante el escaneo del cielo buscando emisiones de radio. En consecuencia, Kardashev empezó a preguntarse si un buen número de civilizaciones extraterrestres podrían estar millones de años por delante de nosotros, y si es así cuáles podrían ser sus firmas de radio. ¿Qué tan "fuerte", conjeturó, podrían ser las transmisiones extraterrestres?

Esto impulsó a escribir a Kardashev su influyente documento de 1963, "Transmission of Information by Extraterrestrial Civilizations". En él, se propone un sencillo sistema de numeración -de uno a tres- que podría ser utilizado para clasificar hipotéticas civilizaciones extraterrestres de acuerdo con la cantidad de energía a su disposición. En concreto, quería cuantificar la energía disponible para sus transmisiones de radio.

Escala de Kardashev (Crédito: home.fnal.gov)

Hoy en día, la escala de Kardashev se ha ampliado y re-interpretado para incluir algo más que la capacidad para las comunicaciones tecnológicas. Los astrobiólogos y cosmólogos ahora utilizar la escala para describir simplemente la cantidad de energía disponible para una IET para cualquier tipo de propósito. Como resultado, la escala se utiliza a menudo para especular acerca de los tipos de tecnologías y modalidades existenciales que caracterizan a las civilizaciones avanzadas.

Así es como funciona.

Kardashev Tipo I

En su documento, Kardashev escribió que una civilización de Tipo I estaría en un "nivel cercano al nivel tecnológico alcanzado en la actualidad en la Tierra, con un consumo de energía ~ 4 x 1019 erg/seg". Eso es alrededor de 4 x 1012 vatios.

La intención inicial de Kardashev fue describir una civilización no muy lejos de la nuestra (de nuevo, a los efectos de la calificación de sus capacidades comunicativas), pero que aún tiene que explotar todos los recursos del sistema solar (es decir, una IET pre-estelar).

Michio Kaku (Crédito: disclose.tv)

Un tipo I se asocia típicamente con una hipotética civilización que ha aprovechado toda la energía que dispone en su planeta de origen. Como el físico Michio Kaku ha dicho, es una civilización a escala planetaria que puede "controlar los terremotos, el clima, e incluso los volcanes". Habrán aprovechado cada centímetro de espacio y construido "ciudades en los océanos".

Para que una civilización de Tipo I alcance ese estado, por lo tanto, tiene que capturar toda la energía solar que llega al planeta, y todas las demás formas de energía que este produce, como la térmica, hidráulica, eólica, oceánica, y así sucesivamente.  

Más radicalmente, el estado Tipo I sólo se logra una vez que el planeta entero está físicamente reconfigurado para maximizar su potencial de producción de energía. Por ejemplo, toda la masa de un planeta podría ser reconstituida para tomar la forma de un panel solar masivo para energizar una civilización con maquinaria hambrienta de energía.  

Obviamente, no somos una civilización de Tipo I (al menos no por esta re-imaginación de la descripción original de Kardashev). Ni siquiera cerca. Pero Kaku prevé que vamos a llegar con el tiempo, tal vez en un siglo o dos.  

Pero podría suceder antes si el crecimiento computacional continúa al ritmo vertiginoso actual (véase Moravec, Kurzweil y Bostrom). Hipotéticamente hablando, una super-inteligencia artificial (SIA) podría empezar en unas tres o cuatro décadas (ya sea de manera unilateral o por diseño).

Kardashev Tipo II

El siguiente paso es un gran salto. Y de hecho, cada incremento de la escala de Kardashev es un orden de magnitud mayor que el anterior.

Anterior a la Ley de Moore y a la Ley de Kurzweil de Retornos Acelerados, Kardashev advierte que la tasa de consumo de energía de la humanidad fue aumentando constantemente. Él escribió: "... el aumento anual de este gasto de energía se sitúa en el 3-4% en los próximos 60 años, sobre la base de los resultados estadísticos". Por consiguiente, se prevé que, en unos 3.200 años, "el consumo de energía será igual a la salida del Sol por segundo ... es decir, 4 x 1033 erg/seg".

Esto le llevó a especular sobre una civilización de Tipo II. Para que una IET llegue a K2, tendría que capturar la salida total de energía de su estrella madre.

La mejor manera de lograr esto, por supuesto, es la construcción de una Esfera de Dyson.

Esfera de Dyson (Crédito: home.fnal.gov)

Pensada por Freeman Dyson en 1959, esta megaestructura hipotética envolvería una estrella a una distancia de 1 UA y cubriría un área inconcebiblemente grande de 2,72 x 1017 km2, que es alrededor de 600 millones de veces la superficie de la Tierra. El Sol tiene una producción de energía de alrededor de 4 x 1026 vatios, de los cuales la mayoría estaría disponible para realizar trabajo útil.

Es difícil predecir cuándo podríamos convertirnos en una Tipo II, pero el físico Stuart Armstrong dice que podría iniciarse el proyecto en unas cuantas décadas. Y una vez en marcha, estaría sujeto a velocidades rápidamente crecientes de construcción (flotas de robots estarían alimentadas por porciones de reciente construcción de la Esfera de Dyson).

Con toda esta energía, una civilización avanzada -probablemente una que es postbiológica en su naturaleza- lo utilizaría para alimentar sus supercomputadoras y alimentar sus otras actividades (como las olas de colonización interestelar).

Kardashev Tipo III 
 
Lo que nos lleva al siguiente incremento de la escala. Kardashev describe un tipo III de esta manera: "Una civilización en posesión de energía en la escala de su propia galaxia, con un consumo de energía de ~ 4 x 1044 erg/seg". No hace falta decir que es una cantidad enorme de energía, en algún lugar entre 1036 a 1037 Watts (más o menos). 

Cada centímetro de una galaxia K3 estaría colonizado, con cada trozo de materia -y todos sus miles de millones de estrellas- explotado para obtener energía. Desde el punto de vista de un observador externo, una galaxia ocupada por una civilización K3 parece completamente invisible, salvo por la fuga de calor que se registra en el infrarrojo lejano (alrededor de 10 micras de longitud de onda). 

Se necesitaría una civilización entre 100.000 y un millón de años para hacer la transición desde un mismo Tipo II a un Tipo III. Incluso a velocidades modestas, no le tomaría mucho a una civilización (desde el punto de vista cosmológico) para colonizar completamente una galaxia.

Desde nuestro punto de vista, esto podría parecer un agujero en una galaxia, o una franja inexplicablemente grande de espacio abierto.

Tome el Vacío de Boötes, por ejemplo, una gran parte del universo que está casi totalmente desprovista de estrellas y galaxias. Especulativamente hablando, esto podría ser una gran parte del universo que se ha visto superada por civilizaciones K3.

Curiosamente, Richard Carrigan, del Fermilab, ha argumentado que deberíamos buscar señales de civilizaciones extraterrestres que no están en nuestra propia galaxia, sino en galaxias vecinas. Su idea es que debemos buscar civilizaciones que están haciendo la transición del Tipo II al Tipo III. Estas olas de colonización se verían como una gran burbuja que se está extendiendo hacia el exterior de la estrella de origen.

Ray Villard, de Discovery, explica:

Es imaginable que una súper civilización comenzaría una ola de colonización extendida a vecinos estelares tipo solar a partir de su base de origen. Cada rama "astro-formaría" el sistema planetario colonizado mediante la construcción de una esfera de Dyson alrededor de la estrella anfitriona.

Carrigan imagina ver "burbujas Dyson" en galaxias cercanas. Estas serían los racimos de esferas de Dyson que encerraban una agrupación de estrellas colonizadas por una civilización de Tipo II Kardashev. La lógica es que después de haber construido una cerca del patio trasero se puede empezar a conceptualizar la construcción de la Gran Muralla de China y aún esperar a ganar perspectiva sobre el proceso, escribe Carrigan.

Estas serían detectadas como huecos oscuros anómalos en el disco de una galaxia. Cuando estos vacíos se observaran a la luz infrarroja, brillarían con la radiación del calor de las superficies de las esferas de Dyson. Esto demostraría que no son simples huecos donde estrellas de tipo solar están notoriamente ausentes.

Un buen candidato para esa búsqueda sería la galaxia de Andrómeda, que está a sólo 2,5 millones de años luz de distancia. A lo sumo, estaríamos mirando hacia atrás un par de millones de años en el pasado, lo cual no es significativo desde el punto de vista cosmológico.

¿Qué haría una civilización avanzada con toda esta energía? Bueno, si muchos futuristas están en lo cierto, cambiando de uno y de cero. Una civilización de Tipo II y III pueden estar completamente basadas en un sustrato digital.

Kardashev Tipo IV? V?

Aunque nunca fue más allá de un Kardashev Tipo III, otros han tomado su idea al siguiente nivel. Un Tipo IV sería una IET (o la fusión de grupos de IETs), que ha aprovechado todo el poder de un supercúmulo galáctico, y un Tipo V tendría -usted lo adivinó- todo el poder del universo a su disposición.

¿Suposiciones infundadas?

Si bien la escala Kardashev ofrece alimento considerable para el pensamiento, no está exenta de problemas.

En primer lugar, y afirmando lo obvio, no existe evidencia empírica que indique la presencia de civilizaciones K2 o K3 en nuestra galaxia y/o en el vecindario galáctico. De hecho, la paradoja Fermi -que ha sido denominada "El Gran Silencio"- indicaría que las civilizaciones nunca llegan a ser migratorias, lo que hace a un Tipo III muy poco probable. Si las civilizaciones Kardashev existen, deberíamos esperar ver grandes extensiones de galaxias vecinas "desaparecer" del espectro visual, pero no lo hacemos.

Esfera de Dyson (Crédito: encyclopedia.com)

No hemos tampoco encontrado ninguna esfera de Dyson. Pero eso no significa que no existan. Los dysonianos de SETI están en eso, intentando encontrar las "lagunas" en las estrellas.

Otro problema con la Escala de Kardashev es la suposición de que las civilizaciones avanzadas tienen un apetito insaciable de energía. Sin duda, una civilización K3 parece un poco excesiva. No es una exageración sugerir que una civilización de Tipo II podría ser como se propone. Incluso una tipo I para el caso. En última instancia, todo se reduce a las necesidades de consumo de una civilización en su "etapa final", una que ha sabido adaptarse a una existencia post-biológica y post-SIA.

Alternativamente, las civilizaciones pueden optar por evitar estas trayectorias, ya sea para honrar a algún tipo de directriz suprema o para sus propios propósitos preservacionales.

En efecto, convertir una galaxia en una masiva supercomputadora puede ser la última cosa que una civilización avanzada quisiera hacer. IETs pueden tener otros deseos y metas que se excluyan de este tipo de imperialismo intergaláctico.

Pero nosotros no lo sabemos con certeza. Así que, mientras tanto, vamos a estar seguros de seguir escuchando y mirando.

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Modificado por orbitaceromendoza