W 1961 roku słynny astronom Frank Drake stworzył formułę szacowania liczby inteligencji pozaziemskich (ETI), które mogłyby istnieć w naszej galaktyce. Znana jako „równanie Drake'a”, ta formuła wykazała, że nawet według najbardziej konserwatywnych szacunków, nasza galaktyka prawdopodobnie gościłaby co najmniej kilka zaawansowanych cywilizacji w danym momencie. Około dekady później NASA oficjalnie rozpoczęła poszukiwania programu wywiadu pozaziemskiego (SETI).
Wysiłki te spotkały się z dużym zainteresowaniem w ostatnich dziesięcioleciach dzięki odkryciu tysięcy planet pozasłonecznych. Aby zająć się możliwością istnienia życia, naukowcy polegają również na wyrafinowanych narzędziach do wyszukiwania charakterystycznych wskaźników procesów biologicznych (aka biosignatures) i aktywności technologicznej (technosignatures), które mogą wskazywać nie tylko życie, ale zaawansowaną inteligencję.
Aby zaspokoić rosnące zainteresowanie tą dziedziną, NASA zorganizowała we wrześniu warsztaty techniczne NASA. Celem tych warsztatów była ocena obecnego stanu badań nad technosignaturą, w którym znajdują się najbardziej obiecujące ścieżki i gdzie można dokonać postępu. Niedawno opublikowano raport z warsztatów, który zawierał wszystkie ich ustalenia i zalecenia dotyczące przyszłości tej dziedziny.
Warsztaty te powstały w wyniku uchwalonej w kwietniu 2018 r. Ustawy o środkach na kongres, w której NASA została skierowana na rozpoczęcie badań naukowych nad technosignaturami w ramach większych poszukiwań życia pozaziemskiego. Wydarzenie zgromadziło naukowców i głównych badaczy z różnych dziedzin w Lunar and Planetary Institute (LPI) w Houston, podczas gdy wielu innych uczestniczyło za pośrednictwem Adobe Connect.
Podczas trwających trzy i pół dnia warsztatów odbyło się wiele prezentacji dotyczących wielu istotnych tematów. Obejmowały one różne rodzaje znaków technicznych, wyszukiwanie radiowe inteligencji pozaziemskiej (SETI), SETI układu słonecznego, megastruktury, eksplorację danych oraz wyszukiwania światła optycznego i bliskiej podczerwieni (NIL). Zgodnie z ustawą o środkach mieszkaniowych wyniki warsztatów zostały zebrane w raporcie przedłożonym 28 listopada 2018 r.
Ostatecznie cel warsztatów był czterokrotnie:
- Zdefiniuj aktualny stan pola technosignature. Jakie eksperymenty miały miejsce? Jaka jest najnowocześniejsza technologia wykrywania sygnatur technicznych? Jakie mamy obecnie ograniczenia w zakresie znaków technicznych?
- Zapoznaj się z nadchodzącymi postępami w dziedzinie technosignature. Jakie są dostępne zasoby, które można zastosować do wyszukiwania znaków technicznych? Jakie planowane i finansowane projekty przyczynią się do postępu w nadchodzących latach i jaki jest charakter tego postępu?
- Poznaj przyszły potencjał pola technosignature. Jakie nowe ankiety, nowe instrumenty, rozwój technologii, nowe algorytmy eksploracji danych, nowa teoria i modelowanie itp. Byłyby ważne dla przyszłych postępów w tej dziedzinie?
- Jaką rolę mogą odgrywać partnerstwa NASA z sektorem prywatnym i organizacjami charytatywnymi w pogłębianiu naszego zrozumienia dziedziny znaków technicznych?
Raport rozpoczyna się od dostarczenia podstawowych informacji na temat polowania na podpisy techniczne i oferowania definicji tego terminu. W tym celu autorzy cytują Jill Tarter, jednego z czołowych liderów w dziedzinie badań SETI i osobę, która sama ukuła ten termin. Oprócz tego, że przez 35 lat była dyrektorką Centrum Badań SETI (część Instytutu SETI), była również naukowcem projektu programu SETI NASA, zanim został on anulowany w 1993 roku.
Jak wskazała w artykule z 2007 roku zatytułowanym „Ewolucja życia we Wszechświecie: czy jesteśmy sami?”:
„Jeśli uda nam się znaleźć znaki techniczne - dowód na to, że niektóre technologie modyfikują środowisko w sposób wykrywalny - wówczas będziemy mogli wnioskować o istnieniu, przynajmniej w pewnym momencie, inteligentnych technologów. Podobnie jak w przypadku biosignature, nie jest możliwe wyliczenie wszystkich potencjalnych technosignature technologii, ponieważ jeszcze nie wiemy, ale możemy zdefiniować systematyczne strategie wyszukiwania odpowiedników niektórych technologii naziemnych XXI wieku ”.
Innymi słowy, znaki techniczne są tym, co my, ludzie, uznalibyśmy za oznaki zaawansowanej technologicznie działalności. Najbardziej znanym przykładem są sygnały radiowe, których naukowcy z SETI spędzili w ostatnich dziesięcioleciach w poszukiwaniu. Ale istnieje wiele innych podpisów, które nie zostały w pełni zbadane, a kolejne są wymyślane przez cały czas.
Należą do nich emisje laserowe, które można wykorzystać do komunikacji optycznej lub jako środek napędowy; oznaki megastruktur, które zdaniem niektórych były przyczyną tajemniczego przygaszenia Gwiazdy Tabby; lub atmosferę pełną dwutlenku węgla, metanu, CFC i innych znanych zanieczyszczeń (aby pobrać stronę z naszej własnej książki).
Jeśli chodzi o poszukiwanie biosignatur, naukowcy są ograniczeni faktem, że istnieje tylko jedna planeta, która wspiera życie: Ziemia. Ale wyzwania wykraczają daleko poza i obejmują kwestie finansowania i. Jak Jason Wright - profesor nadzwyczajny w PSU i Centre for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) oraz jeden z autorów raportu - powiedział Space Magazine pocztą elektroniczną:
„Wyzwania techniczne są liczne. Jakie rodzaje podpisów technicznych wytworzyłyby pozaziemskie gatunki technologiczne? Które z nich są wykrywalne? Skąd będziemy wiedzieć, czy znaleźliśmy? Jeśli go znajdziemy, skąd możemy być pewni, że jest to znak technologii, a nie coś nieoczekiwanego, ale naturalnego? ”
Pod tym względem planety uważa się za „potencjalnie nadające się do zamieszkania” na podstawie tego, czy są „podobne do Ziemi”. W podobny sposób polowanie na znaki techniczne ogranicza się do technologii, o których wiemy, że są wykonalne. Istnieją jednak pewne kluczowe różnice między technosignature a biosignature.
Jak wyjaśniają, wiele proponowanych zaawansowanych technologii jest albo „samoświetlnych” (tj. Laserów lub fal radiowych), albo obejmuje manipulację energią z jasnych źródeł naturalnych (tj. Kule Dysona i inne megastruktury wokół gwiazd). Istnieje również możliwość, że technosignatury będą szeroko rozpowszechnione, ponieważ dany gatunek mógł rozprzestrzenić swoją cywilizację na sąsiednie układy gwiezdne, a nawet galaktyki.
Jak wyjaśnił Wright, istnieje wiele rodzajów sygnatur technicznych, z których najczęściej poszukiwany jest sygnał radiowy:
„Mają wiele zalet: są oczywiście sztuczne, są jednym z najtańszych i najłatwiejszych sposobów przesyłania informacji na duże odległości, nie wymagają żadnej ekstrapolacji technologii z naszej strony, a my możemy wykryć nawet dość słabe sygnały na odległości międzygwiezdne. Innymi powszechnymi technosignaturami są lasery - pulsacyjne lub ciągłe wiązki - które mają wiele takich samych zalet. Oba znaki techniczne zostały zaproponowane prawie 50 lat temu, a większość prac wykonanych do tej pory szukała ich. ”
Dlatego dla każdego z tych podpisów konieczne jest ustanowienie górnych granic, aby naukowcy dokładnie wiedzieli, co nie szukać. „Gdy czegoś szukasz, ale nie możesz go znaleźć, musisz dokładnie udokumentować dokładnie to, co udowodniłeśnie istnieją - powiedział Wright. „Coś w stylu: brak sygnałów silniejszych niż jakiś poziom, w pewnym momencie, w pewnym zakresie pewnych gwiazd, węższych niż pewne pasmo, w pewnym zakresie częstotliwości.”
Raport następnie określa, jakie są górne granice wykrywalności dla każdej technosignatury oraz jaka jest obecna metoda i technologia ich wyszukiwania. Aby przedstawić to w perspektywie, cytują cytat z badania z 2005 r. Chyba i Handa:
„Astro-fizycy… spędzili dekady studiując i szukając czarnych dziur, zanim zgromadzili przekonujące dowody na ich istnienie. To samo można powiedzieć o poszukiwaniu nadprzewodników w temperaturze pokojowej, rozpadzie protonów, naruszeniu szczególnej teorii względności lub bozonie Higgsa. Rzeczywiście, wiele najważniejszych i najbardziej ekscytujących badań w astronomii i fizyce dotyczy właśnie badań obiektów lub zjawisk, których istnienia nie wykazano - a które w rzeczywistości mogą okazać się nieistniejące. W tym sensie astrobiologia konfrontuje się ze znaną, a nawet powszechną sytuacją w wielu jej siostrzanych naukach. ”
Innymi słowy, przyszły postęp w tej dziedzinie będzie polegał na opracowaniu sposobów polowania na możliwe technosignatury i ustaleniu, w jakiej formie te podpisy nie mogą być wykluczone jako zjawiska naturalne. Zaczynają od rozważenia szeroko zakrojonych prac w dziedzinie radioastronomii.
Jeśli chodzi o to, można powiedzieć, że tylko wyjątkowo wąskopasmowe astronomiczne źródło radiowe ma sztuczne pochodzenie, ponieważ szerokopasmowe transmisje radiowe są częstym zjawiskiem w naszej galaktyce. W rezultacie badacze z SETI przeprowadzili ankiety, w których poszukiwano źródeł fal ciągłych i impulsowych, których nie można wyjaśnić zjawiskami naturalnymi.
Dobrym tego przykładem jest słynny „WOW! Sygnał ”, który został wykryty 15 sierpnia 1977 r. Przez astronoma Jerry'ego R. Ehmana za pomocą radioteleskopu Big Ear z Ohio State University. W trakcie badania konstelacji Strzelca, w pobliżu gromady kulistej M55, teleskop zauważył nagły skok w transmisjach radiowych.
Niestety w wielu badaniach uzupełniających nie udało się znaleźć żadnych dalszych oznak sygnałów radiowych z tego źródła. Ten i inne przykłady charakteryzują żmudną i trudną pracę związaną z poszukiwaniem technosignatur fal radiowych, którą scharakteryzowano jako szukanie igły w „Kosmicznym stogu siana”.
Przykłady istniejących instrumentów i metod badawczych obejmują matrycę teleskopów Allena Instytutu SETI, Obserwatorium Arecibo, teleskop Green Bank Roberta C. Byrda, teleskop Parkesa i Very Large Array (VLA), projekt [chroniony pocztą e-mail] oraz Przełom Słuchanie . Ale biorąc pod uwagę, że objętość przestrzeni poszukiwanej zarówno dla ciągłych, jak i pulsacyjnych wyszukiwań radiowych, obecne górne limity sygnatur fal radiowych są dość słabe.
Podobnie, sygnały światła optycznego i bliskiej podczerwieni (NIL) również muszą zostać skompresowane pod względem częstotliwości i czasu, aby można je było uznać za sztuczne. Przykłady obejmują przyrząd optyczny bliskiej podczerwieni SETI (NIROSETI), system bardzo energetycznego obrazowania radiologicznego (VERITAS), urządzenie do obserwacji obiektów w pobliżu Ziemi (NEOWISE) oraz spektrometr Echelle firmy Keck / High Resolution ( WYNAJEM).
Jeśli chodzi o poszukiwanie megastruktur (takich jak Sfery Dysona), astronomowie koncentrują się zarówno na marnowanym cieple z gwiazd, jak i na obniżeniu ich jasności (zaciemnienia). W przypadku tych pierwszych przeprowadzono badania, w których poszukiwano nadmiaru energii podczerwonej pochodzącej z pobliskich gwiazd. Może to być postrzegane jako wskazówka, że światło gwiazd jest wychwytywane przez technologię (taką jak panele słoneczne).
Zgodnie z prawami termodynamiki część tej energii zostałaby wypromieniowana jako ciepło „odpadowe”. W przypadku tych ostatnich zaciemnienia zostały zbadane przy użyciu danych z Kepler i K2 misje, aby sprawdzić, czy mogą one wskazywać na obecność masywnych orbitujących struktur - w taki sam sposób, w jaki zostały użyte do potwierdzenia planetarnych tranzytów i istnienia egzoplanet.
Podobnie przeprowadzono badania innych galaktyk za pomocą Eksploratora Przeglądów Podczerwieni (WISE) i Dwumikronowego Przeglądu Nieba (2MASS) w celu wykrycia oznak zaciemnienia. Inne trwające poszukiwania są prowadzone z wykorzystaniem podczerwieni satelity astronomicznego (IRAS) oraz źródeł znikania i pojawiania się podczas Century of Observations (VASCO).
Raport zajmuje się również technosignature, które mogą istnieć w naszym własnym Układzie Słonecznym. Tutaj podnoszona jest sprawa „Oumuamua. Według najnowszych badań możliwe jest, że obiekt ten jest w rzeczywistości sondą kosmitów i że tysiące takich obiektów mogą istnieć w Układzie Słonecznym (niektóre z nich mogą być badane w najbliższej przyszłości).
Podjęto nawet próby znalezienia dowodów na istnienie dawnych cywilizacji tutaj na Ziemi za pomocą chemicznych i przemysłowych technologii, podobnie jak takie wskaźniki na planecie pozasłonecznej można uznać za dowód zaawansowanej cywilizacji.
Inną możliwością jest istnienie kosmicznych artefaktów kosmicznych lub „butelkowych wiadomości”. Mogą one przybrać formę statku kosmicznego, który zawiera wiadomości podobne do „Tablicy pionierskiej” Pionier 10 i 11 misje lub „Złota płyta” Voyager 1 i 2 misje.
Ostatecznie górne limity tych znaków technicznych są różne i jak dotąd nie udało się znaleźć żadnej z nich. Jednak, jak zauważają, istnieją znaczne możliwości wykrycia w przyszłości technosignature dzięki opracowaniu instrumentów nowej generacji, dopracowanych metod wyszukiwania i intratnych partnerstw.
Umożliwi to większą czułość podczas wyszukiwania przykładów technologii komunikacyjnych, a także oznak podpisów chemicznych i przemysłowych dzięki możliwości bezpośredniego obrazowania egzoplanet.
Przykłady obejmują instrumenty naziemne, takie jak ekstremalnie duży teleskop (ELT), wielki synoptyczny teleskop pomiarowy (LSST) i gigantyczny teleskop Magellana (GMT). Istnieją również istniejące instrumenty kosmiczne, w tym niedawno wycofane Kepler misja (której dane wciąż prowadzą do cennych odkryć), Gaia misja i Tranzytowa satelita do badań Exoplanet (TESS).
Projekty kosmiczne, które są obecnie w fazie rozwoju, obejmują Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), Szerokopasmowy teleskop pomiarowy w podczerwieni (WFIRST) i PLANetarne tranzyty i oscylacje gwiazd (PLATO) misje. Instrument ten, w połączeniu z ulepszonym oprogramowaniem i metodami udostępniania danych, powinien przynieść nowe i ekscytujące wyniki w niezbyt odległej przyszłości.
Ale jak podsumował Wright, największą różnicą będzie czas i cierpliwość:
„Pomimo tego, że ma 50 lat, SETI (lub, jeśli wolisz, szuka znaków technicznych), jest pod wieloma względami jeszcze w powijakach. Niewiele było poszukiwań w porównaniu do poszukiwań innych rzeczy (ciemna materia, czarne dziury, życie mikrobiologiczne itp.) Z powodu historycznego braku finansowania; nie było tak dużo fundamentalnych prac nad tym, jakich technologii należy szukać! Jak dotąd większość pracy polegała na zastanowieniu się, jaką pracę wykonaliby, gdyby mieli fundusze. Mamy nadzieję, że wkrótce będziemy mogli zacząć wdrażać te pomysły w życie! ”
Po pół wieku poszukiwania inteligencji pozaziemskiej wciąż nie znalazły dowodów na istnienie inteligentnego życia poza naszym Układem Słonecznym - tj. Słynne pytanie Fermiego „Gdzie wszyscy są?”. Ale to dobra zaleta Paradoksu Fermiego, trzeba go rozwiązać tylko raz. Ludzkość potrzebuje tylko jednego przykładu, a na równie uświęcone czasowo pytanie „Czy jesteśmy sami?”, W końcu zostanie udzielona odpowiedź.
Raport końcowy „NASA and the Search for Technosignatures” został opracowany przez Jasona Wrighta i Dawn Gelino - profesor nadzwyczajny w PSU i Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) oraz badacz z NASA Exoplanet Science Institute (NExScI) odpowiednio.
