現代社会が直面する多くの危機に関して、核融合発電が未来への道筋であることは疑いの余地がない。この技術は、エネルギー危機を解決できる豊富な電力を提供するだけでなく、クリーンで持続可能な方法でそれを実現する。ただし、それは重水素（H2）とヘリウム3の供給が続く限りにおいてである。最近の研究で、研究チームは重水素-重水素（DD）核融合の証拠が地球外知的生命探査（SETI）における潜在的なテクノシグネチャーとして使用できる可能性を検討した。
この研究は、University of WashingtonのDepartment of Earth & Space SciencesとVirtual Planetary Laboratory（VPL）のDavid C. CatlingとJoshua Krissansen-Totton、そしてVPLとUniversity of ArizonaのLunar & Planetary Laboratory（LPL）のTyler D. Robinsonによって実施された。Astrophysical Journalに掲載予定の論文で、研究チームは長期存続する地球外文明が重水素の供給を枯渇させる可能性について検討した。これは宇宙望遠鏡によって検出可能なものである。
SETIの核心には、人類よりもはるか以前に、銀河系に高度な文明が存在していたという結論が存在する。そこからもう一つの結論が導き出される。すなわち、人類が考え付くことができるもの（そして物理学的に妥当なもの）は、より進んだ文明がすでに構築している可能性が高いということである。実際、多くのSETI研究者や科学者によって、高度な文明は成長を続けカルダシェフ・スケールを上昇するにつれて、増大するエネルギー需要を満たすために核融合発電を採用するだろうと示唆されている。
これは理解できることである。他の形態のエネルギー（化石燃料、太陽光、風力、原子力、水力発電など）は有限であるか、効率が悪いからである。宇宙太陽光発電は、天候パターンや断続性の影響を受けない安定したエネルギー供給を提供できるため、実行可能な選択肢である。それでもなお、核融合は効率性とエネルギー密度の高さから、将来のエネルギー需要における主要な候補と考えられている。水素燃料1グラムで90,000キロワット時のエネルギーを生成できると推定されており、これは11メートルトン（12米トン）の石炭に相当する。
さらに、重水素は地球の海洋において、水素原子6,420個につき1個の割合で天然に存在する。この重水素は水分子と相互作用し、1つまたは2つの水素原子を置換して「半重水」（HODまたはDOH）、時には「重水」（D2O）を生成する。これは4.85×1013または485億メートルトン（5.346×1013米トン）の重水素に相当する。論文で主張されているように、海洋から重水素を抽出すると重水素と水素の比率（D/H）が減少し、これは大気中の水蒸気で検出可能となる。一方、核反応で生成されたヘリウムは宇宙空間に逃げていく。
近年、系外惑星の大気中の過剰な二酸化炭素や放射性同位体を、産業文明の存在を推測する手がかりとして使用できることが示唆されている。同様に、系外惑星の大気中のD/H比の低値（ヘリウムとともに）を、非常に高度で長期存続した文明を検出するために使用できる可能性がある。Catlingはphys.orgとの最近のインタビューで、この可能性について数年前から考え始めていたと説明している。
「この着想の種は、昨年West VirginiaのGreen Bank Observatoryでアストロバイオロジーの会議を共同開催するまで、あまり発展させませんでした。系外惑星の水蒸気中のD/H比を測定することは確かに容易なことではありません。しかし、空想というわけでもありません」。
核融合に依存する高度な文明がどのように見えるかをモデル化するために、Catlingとそのチームは2100年までの地球の姿を予測して検討した。この時点で、世界人口は104億人に達し、核融合発電は100テラワット（TW）を供給すると予測されている。その後、より高度な文明を想定して10倍（1,000 TW）を掛け、地球のような海洋のD/H値を星間物質（ISM）のレベルまで減少させるのに約1億7000万年かかることを発見した。
このアプローチの素晴らしい点は、系外惑星の大気中の低D/H値が、文明が絶滅した後も、惑星外へ移住した後も、あるいはさらに高度になって「超越」した後も長期間持続することである。探査戦略に関して、チームはSpectral Mapping Atmospheric Radiative Transfer（SMART）モデルを使用して、HDOとH2Oの特定の波長と放射線を特定した。これらの発見は、James Webb Space Telescope（JWST）、NASAが提案するHabitable Worlds Observatory（HWO）、およびLarge Interferometer For Exoplanets（LIFE）を使用する将来の調査に有用となるだろう。
「系外惑星のD/H測定が達成可能な目標となり得るかどうかを見極めるのは、[HWO]と[LIFE]を設計する技術者と科学者次第です。現時点で言えることは、波長8ミクロン付近のスペクトル領域で、大気中に十分な水蒸気を含む系外惑星のD/HをLIFEで探査することは実現可能に思われるということです」。
論文
参考文献
- Phys.org: A technosignature that could detect an extraterrestrial civilization’s reliance on nuclear fusion
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