Tipos posibles de civilizaciones: Escala de Kardashov

Aunque hay quien ha argumentado que no podemos entender a las civilizaciones avanzadas y por lo tanto, no podemos predecir su comportamiento. A la hora de plantearnos qué futuro tenemos como civilización dentro de un universo prácticamente desconocido y del que, a día de hoy, no tenemos noticias de ninguna otra, aunque si estamos descubriendo planetas en los cuales eventualmente podrían tener condiciones para desarrollar algún tipo de vida.

Con las condiciones climáticas de efecto invernadero que, según nos están diciendo, está llegando a un punto irreversible. Nos estamos planteando cual es nuestra capacidad de supervivencia como especie y si podríamos llegar a autodestruirnos, y hasta que punto la utilización de recursos energéticos tiene un límite, tanto para desarrollarnos, como para autodestruirnos. Esto podría no ser un problema con la evolución de la tecnología.

Civilizaciones eventualmente de miles de millones de años en otras estrellas o galaxias podrían tener avances que para nosotros hoy serían incomprensibles. Paradójicamente podríamos estar en condiciones en breve de crear un cilindro de O’Neill en otro planeta, para tener más posibilidades de supervivencia y al mismo tiempo lo contrario, autodestruirnos.

La Escala de Kardashov es un método propuesto en 1964 por el astrofísico ruso Nikolái Kardashov para medir el grado de evolución tecnológica de una civilización por la cantidad de energía que utilizan. Tiene tres categorías, llamadas Tipo I, II y III, basadas en la cantidad de energía utilizable que una civilización tiene a su disposición, que se incrementan de manera exponencial. Estas categorías también están basadas en el grado de colonización del espacio. En términos generales, una civilización de Tipo I ha logrado el dominio de los recursos de su planeta de origen, Tipo II de su sistema planetario, y Tipo III de su galaxia.

La civilización humana se encuentra actualmente alrededor de 0,72, con los cálculos que sugieren que podemos alcanzar el estado de Tipo I en unos 100-200 años, de Tipo II en unos cuantos miles de años, y de Tipo III entre unos 100.000 a un millón de años. Son cifras enormes, aunque comparadas con la edad del universo son apenas un estornudo. La cuestión es si seremos capaces de sobrevivir, eso lo veremos en siguientes post.

La energía es una cantidad estática y se denota en julios. La potencia es una medida de transferencia de energía a través del tiempo, y se denota en vatios (julios por segundo). Los tres niveles de la Escala de Kardashov se pueden cuantificar en unidades de potencia (vatios) y se representan en una escala creciente logarítmica.

• Tipo I – La potencia disponible en un único planeta, aproximadamente 10¹⁶ W. La Tierra tiene una energía disponible de 1,74×10¹⁷ W.

• Tipo II – La potencia disponible de una única estrella, aproximadamente 10²⁶ W. El Sol emite aproximadamente 3,86×10²⁶ W.

• Tipo III – La potencia disponible de una sola galaxia, aproximadamente 10³⁶ W. Es variable, ya que tienen un rango de tamaños muy amplio. La cifra original de Kardashov fue de 4×10³⁷ W.

 

Civilización Tipo I

Imposible con el actual estilo de vida de la humanidad. Si no se elige sustituir completamente el modelo natural por medios sintéticos, aún se puede conseguir el Tipo I asegurando que los ecosistemas de la Tierra funcionan eficientemente y a su máximo rendimiento. Otra manera de conseguir el Tipo I sería no aprovechar toda la energía de la Tierra, sino sumar a ésta las aportaciones de otros planetas del mismo sistema solar.

• Aplicación a gran escala de la energía de fusión: De acuerdo a la equivalencia entre masa y energía, el Tipo I implica la conversión de 2 kg. de materia en energía por segundo, que podría ser alcanzada por la fusión de aproximadamente 280 kg de hidrógeno en helio por segundo, es decir, a una tasa equivalente a 8.9×109 kg/año. Un kilómetro cúbico de agua contiene 1011 kg de hidrógeno, y los océanos de la Tierra contienen 1.3×10⁹ km cúbicos de agua, en la Tierra se puede sostener por escalas de tiempo geológicas.
• La antimateria en grandes cantidades en las colisiones de antimateria-materia, la masa invariante de las partículas es convertida en energía electromagnética. Su densidad energética (energía liberada por masa) es casi 4 veces más grande que la usada por la fisión nuclear y 2 veces la magnitud del mejor rendimiento posible de una fusión nuclear. La reacción de 1 kg de antimateria con un 1 kg de materia produciría 1.8×10¹⁷ J (180 petajulios) de energía. La antimateria artificial implica primero la conversión de energía en masa, sin resultados netos de ganancia, solo utilizable como medio de almacenamiento de energía, a menos que el futuro desarrollo tecnológico (contrario a la conservación del número bariónico, y una violación CP a favor de la antimateria) permita la conversión de materia ordinaria a antimateria.
• La Energía renovable convirtiendo luz solar en electricidad con células fotoeléctricas o energía termosolar de concentración o indirectamente a través del viento o la energía hidroeléctrica o el uso intensivo de la conversión del gradiente térmico oceánico, aerogeneradores y energía maremotriz para extraer y aprovechar la energía recibida por el océano terrestre por parte del Sol. La única forma de extraer el equivalente de energía solar absorbida por la Tierra sin recubrir completamente la superficie con estructuras, es grandes satélites de energía solar espacial, lo que no es posible con la tecnología actual.

 

Civilización Tipo II

Las civilizaciones del Tipo II pueden utilizar las mismas técnicas usadas por las civilizaciones Tipo I, pero aplicadas a una gran número de planetas en muchos sistemas solares.

• Una esfera de Dyson y construcciones similares son megaestructuras hipotéticas como un sistema de satélites de energía solar destinados a encerrar a una estrella y capturar la mayor parte o la totalidad de su producción de energía.
• Una forma más exótica sería alimentar una masa estelar en un agujero negro con masa estelar para generar energía reutilizable, y recoger los fotones emitidos por el disco de acrecimiento. Un poco menos raro sería simplemente capturar los fotones que escapan del disco de acrecimiento, reduciendo así el momento angular de un agujero negro, mas conocido como el proceso Penrose.
• La elevación de las estrellas es un proceso donde una civilización avanzada podría eliminar una parte sustancial de la materia de una estrella de una manera controlada para otros usos, es decir utilizar toda la emisión de energía de una estrella.
• La antimateria es la mayoría de las veces producida como un subproducto de una serie de procesos de ingeniería de gran escala (como la ya mencionada elevación de una estrella), y por lo tanto puede ser reciclada.
• En múltiples sistemas estelares con un número suficiente estrellas, que absorban una pequeña pero significativa fracción de la emisión de cada estrella individual.

 

Civilización Tipo III

Un ejemplo común de una civilización ficticia capaz de alcanzar el Tipo III es el Imperio Galáctico. Estas civilizaciones utilizan la energía de una manera masiva, generalmente entre el Tipo II y III. Las civilizaciones del Tipo III pueden utilizar las mismas técnicas usadas por las civilizaciones Tipo II, pero aplicadas a todas las estrellas posibles en una o mas galaxias individuales.

• Además son capaces de aprovechar la energía liberada de un agujero negro supermasivo los cuales se cree que existen en el centro de la mayoría de las galaxias.
• Los agujeros blancos, si existiesen, teóricamente podrían proporcionar grandes cantidades de energía de la recolección de la materia expulsada al exterior.
• La captura de energía del brote de rayos gamma es otra fuente, teórica, posible de energía para una civilización altamente avanzada.
• La emisión de los cuásar puede ser fácilmente comparable a las pequeñas galaxias activas, y podrían proveer una fuente masiva de energía.

 

Nuestros cerebros actualmente apenas pueden imaginar cómo hacer algo así, si algún ser capaz de hacerlo intentara explicárnoslo, puede ser que sea lo mismo que explicarle a una hormiga como hacemos una autovía que pasa por su lado.

Una hipótesis en cuanto a cómo la colonización galáctica podría pasar es mediante la creación de máquinas que pueden viajar a otros planetas, pasar 500 años más o menos auto-replicándose utilizando las materias primas en su nuevo planeta, y luego enviar otras réplicas para hacer lo mismo. Incluso poder viajar a cualquier lugar cerca de la velocidad de la luz, este proceso sería colonizar toda la galaxia en 3,75 millones de años, que aunque nos parezca mucho tiempo, no es más que un parpadeo en relación a la escala de miles de millones de años del universo.

Si el 1% de la vida inteligente sobrevive el tiempo suficiente para convertirse en un potencial colonizador de la galaxia de Tipo III, nuestros cálculos sugieren que debe haber por lo menos 1.000 civilizaciones de tipo III en nuestra galaxia, y dado el poder de tal civilización, su presencia sería probablemente bastante notable. Y, sin embargo, no vemos nada, ni escuchamos nada, ni somos visitados por nadie, que sepamos.

Para terminar sí quisiera hacer una observación: en esta clasificación hay una suposición muy fuerte del hecho de que, si hubiese por ahí alguna civilización paseando por el espacio, harían y actuarían como nosotros suponemos a día de hoy, es decir, con un uso cada vez mayor de la energía sin haber descubierto otros sistemas de eficiencia energética.

Placa del satélite Pionner 10

En próximos post hablaremos del silencio abrumador que encontramos al intentar «oir» algo en el espacio exterior. Nosotros queremos que nos encuentren, aunque últimamente parece ser que no, sabiendo lo que le pasó a los indígenas cuando conquistamos nuevos territorios. Pero puede ser que civilizaciones que existan quieran ocultarse por múltiples razones. Teniendo en cuenta que la Vía Láctea mide más de 100.000 años luz, y cualquiera que nos observara a nosotros, por ejemplo, desde 2.000 años luz lo que vería sería la civilización romana (no estaría mal escribir la historia desde allí en tiempo real), puede que no les resultemos tan interesantes para visitar.

Referencias.

https://es.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Kardashov

http://estudiarfisica.com/2010/10/15/civilizacion-y-energia-la-escala-de-kardashov-y-las-civilizaciones-tipo-i-ii-y-iii/

http://www.astrobitacora.com/la-escala-de-kardashov-y-la-esfera-de-dyson/

Dyson, Freeman J. Energy in the Universe Article in September 1971 Scientific American magazine