През 1961 г. известният астроном Франк Дрейк създаде формула за оценка на броя на извънземните интелигенции (ЕТИ), които биха могли да съществуват в нашата галактика. Известна като "уравнение на Дрейк", тази формула демонстрира, че дори и по най-консервативни оценки, нашата галактика вероятно ще е домакин на поне няколко напреднали цивилизации в даден момент. Около десетилетие по-късно НАСА официално започна търсенето на програма за извънземно разузнаване (SETI).
Тези усилия претърпяха голям вливане на интерес през последните десетилетия благодарение на откриването на хиляди екстрасоларни планети. За да се справят с възможността животът да съществува там, учените разчитат и на сложни инструменти за търсене на индикаторни индикатори за биологични процеси (известни още като биосигнатури) и технологична активност (техносигнатури), които биха могли да показват не само живот, но и напреднала интелигентност.
За да се справи с нарастващия интерес в тази област, НАСА беше домакин на семинара по НАСА Техносигнатури през септември. Целта на този семинар беше да се оцени настоящото състояние на научните изследвания в областта на техносигнатурата, където се намират най-обещаващите пътища и където може да се постигне напредък. Наскоро бе публикуван докладът на семинара, който съдържаше всички техни констатации и препоръки за бъдещето на тази област.
Този семинар се появи в резултат на приетия през април 2018 г. законопроект за бюджетните кредити в Конгресния дом, в който НАСА беше насочена да започне да подкрепя научното търсене на техносигнатури като част от по-широкото им търсене на извънземен живот. Събитието събра учени и принципни изследователи заедно от различни области в Лунния и планетен институт (LPI) в Хюстън, докато много повече участваха чрез Adobe Connect.
По време на семинара за три и половина бяха направени многобройни презентации, които бяха насочени към много важни теми. Те включваха различни видове техносигнатури, радио търсенето на извънземна интелигентност (SETI), слънчевата система SETI, мегаструктури, извличане на данни и оптични и близки до инфрачервени светлини (NIL) търсения. Съгласно законопроекта за бюджетни кредити, резултатите от семинара бяха събрани в доклад, който беше представен на 28 ноември 2018 г.
В крайна сметка целта на семинара беше четирикратна:
- Определете текущото състояние на полето техносигнатура. Какви експерименти са се случили? Какво е най-модерното за откриване на техносигнатура? Какви лимити имаме понастоящем за технологичните подписи?
- Разберете напредъка, който се приближава в близко бъдеще в областта на техносигнатурата. Какви активи са налични, които могат да бъдат приложени за търсене на технологични подписи? Какви планирани и финансирани проекти ще подобрят състоянието на най-съвременните в бъдещите години и какъв е естеството на това развитие?
- Разберете бъдещия потенциал на областта на техносигнатурата. Какви нови проучвания, нови инструменти, разработване на технологии, нови алгоритми за извличане на данни, нова теория и моделиране и т.н., биха били важни за бъдещия напредък в тази област?
- Каква роля може да играе партньорството на НАСА с частния сектор и филантропските организации за подобряване на разбирането ни за областта на технологичните подписи?
Докладът започва с предоставяне на основна информация за търсенето на технологични подписи и предлага дефиниция на термина. За това авторите цитират Джил Тартър, един от водещите лидери в областта на изследванията на SETI и човекът, който е въвел самия термин. Освен че беше директор на Центъра за изследвания на SETI (част от Института SETI) в продължение на 35 години, тя беше и учен по проекта за програмата SETI на НАСА, преди да бъде отменена през 1993 г.
Както тя посочи в статия от 2007 г., озаглавена „Еволюцията на живота във Вселената: сами ли сме?“:
„Ако успеем да намерим техносигнатури - доказателства за някаква технология, която променя средата си по начини, които са откриваеми - тогава ще ни бъде позволено да заключим за съществуването, поне в известно време, на интелигентни технолози. Както при биосигнатурите, не е възможно да се изброят всички потенциални техносигнатури на технологиите - тъй като ние още не го знаем, но можем да определим стратегии за систематично търсене на еквиваленти на някои наземни технологии на 21 век. "
С други думи, техносигнатурите са това, което ние хората бихме разпознали като признаци на технологично напреднала дейност. Най-известният пример са радиосигнали, за които изследователите от SETI са прекарали последните няколко десетилетия в търсене. Но има и много други подписи, които не са проучени изцяло и все повече се замислят.
Те включват лазерни излъчвания, които биха могли да се използват за оптични комуникации или като средство за задвижване; признаци на мегаструктури, които някои смятат, че са причина за мистериозното затъмняване на звездата на Таби; или атмосфера, пълна с въглероден диоксид, метан, CFC и други известни замърсители (за да вземем страница от нашата собствена книга).
Когато става дума за търсене на биосигнатури, учените са ограничени от факта, че има само една планета, за която знаем, че поддържа живота: Земята. Но предизвикателствата се простират далеч отвъд обхвата на въпросите за финансирането и. Както Джейсън Райт - доцент в PSU и Центъра за екзопланети и обитаеми светове (CEHW) и един от авторите на доклада, каза пред Space Magazine по имейл:
„Техническите предизвикателства са много. Какви видове техносигнатури би генерирал извънземен технологичен вид? Кои от тях са откриваеми? Как ще разберем дали сме го намерили? Ако го открием, как можем да сме сигурни, че е знак за технология и не нещо неочаквано, но естествено? "
В това отношение планетите се считат за „потенциално обитаеми“ въз основа на това дали са „подобни на Земята“ или не. По същия начин ловът на техносигнатури е ограничен до технологии, за които знаем, че са осъществими. Съществуват обаче и някои ключови разлики между техносигнатури и биосигнатури.
Както обясняват, много от предложените модерни технологии са или „светещи” (т.е. лазери или радиовълни), или включват манипулиране на енергия от ярки природни източници (т.е. Дайсън сфери и други мегаструктури около звезди). Съществува и възможността техносигнатурите да бъдат широко разпространени, тъй като въпросните видове може да са разпространили своята цивилизация в съседни звездни системи и дори галактики.
Както обясни Райт, има много видове техносигнатури, най-често търсеният от които е радиосигнал:
„Те имат много предимства: очевидно са изкуствени, те са един от най-евтините и лесни начини за предаване на информация на дълги разстояния, те не изискват никаква екстраполация в нашата технология за генериране и можем да открием дори доста слаби сигнали при междузвездни разстояния. Други често срещани техносигнатури са лазери - импулси или непрекъснати лъчи - които имат много от същите предимства. И двата техносигнатура бяха предложени преди почти 50 години и по-голямата част от работата, извършена по технологиите за подписване, е търсена. “
За всеки от тези подписи е необходимо да се установят горни граници, така че учените да знаят какво точно не търся. „Когато търсите нещо и не го намерите, трябва внимателно да документирате точно какви сигнали сте доказалине съществуват - каза Райт. „Нещо като: няма сигнали, по-силни от някакво ниво, в определен момент, в някакъв диапазон от определени звезди, по-тесен от някаква честотна лента, в някакъв диапазон от честоти.“
След това докладът разглежда какви са горните граници на откриване за всеки техносигнатура и какви съществуващи методи и технологии съществуват за тяхното търсене. За да направим това в перспектива, те цитират от изследване от Chyba and Hand от 2005 г .:
„Астрофизиците ... прекараха десетилетия в проучване и търсене на черни дупки, преди да натрупат убедителните доказателства, че съществуват днес. Същото може да се каже за търсенето на свръхпроводници на стайна температура, разпад на протони, нарушения на специалната относителност или по този въпрос на бозона на Хигс. Всъщност голяма част от най-важните и вълнуващи изследвания в астрономията и физиката са свързани именно с изучаването на обекти или явления, чието съществуване не е доказано - и това всъщност може да се окаже, че не съществува. В този смисъл астробиологията просто се сблъсква с познатата, дори обикновена ситуация в много от нейните сестри науки. "
С други думи, бъдещият напредък в тази област ще се състои в разработване на начини за лов на възможни техносигнатури и определяне под каква форма тези подписи не могат да бъдат изключени като природни явления. Те започват с обмислянето на обширната работа, извършена в областта на радиоастрономията.
Когато стигнем до него, може да се каже, че само изключително теснолентов астрономически радиоизточник има изкуствен произход, тъй като широколентовите радиопредавания са често срещано явление в нашата галактика. В резултат на това изследователите от SETI са направили проучвания, които търсят както радиоизточници с непрекъсната вълна, така и импулси, които не могат да бъдат обяснени с природни явления.
Добър пример за това е известното „WOW! Сигнал ”, който е бил засечен на 15 август 1977 г. от астронома Джери Р. Еман с помощта на радио телескоп Големи уши в Университета на Охайо. В хода на изследване на съзвездието Стрелец, близо до кълбовия клъстер M55, телескопът отбеляза внезапен скок в радиопредаванията.
За съжаление, множество последващи проучвания не успяха да намерят допълнителни индикации за радиосигнали от този източник. Този и други примери характеризират трудоемката и трудна работа, която идва с търсенето на радиовълнови техносигнатури, която се характеризира като търсене на игла в „Космическия сенокос“.
Примерите за съществуващи инструменти и методи за изследване включват масивът от телескопи на Allen Telescope на Института SETI, обсерваторията Arecibo, телескопът Green Bank на Robert C. Byrd, телескопа Parkes и много големия масив (VLA), проектът [защитена по електронна поща] и Breakthrough Listen , Но като се има предвид, че обемът пространство, което е търсено както за непрекъснато, така и за импулсно радио търсене, настоящите горни граници на подписите на радио вълни са доста слаби.
По подобен начин, оптичните и близко инфрачервените светлинни сигнали (NIL) също трябва да бъдат компресирани по отношение на честотата и времето, за да се считат за изкуствени по произход. Тук примерите включват инструмента за близки инфрачервени оптични SETI (NIROSETI), система за много енергично излъчване на телескопна система (VERITAS), изследване на широколентово изследване на обекта около Земята (NEOWISE) и спектрометър Keche / High Resolution Echelle ( HIRES).
Когато става дума за търсене на мегаструктури (като Dyson Spheres), астрономите се съсредоточават както върху отпадъчната топлина от звездите, така и върху потапянето в тяхната светимост (затъмнения). В случая с първите са проведени проучвания, които търсят излишна инфрачервена енергия, идваща от близките звезди. Това може да се разглежда като индикация, че звездната светлина се улавя от технология (като слънчеви панели).
В съответствие със законите на термодинамиката, част от тази енергия би се излъчвала като "отпадъчна" топлина. В случай на последното, затъмненията са проучени с помощта на данни от Кеплер и K2 мисии, за да се види дали те могат да показват наличието на масивни орбитни структури - по същия начин, по който са били използвани за потвърждаване на планетни транзити и съществуването на екзопланети.
По подобен начин са проведени проучвания и за други галактики, използващи Инфрачервеното изследване с широко поле (WISE) и Проучване с две микрони за цялото небе (2MASS), за да търсят признаци на затъмнения. Други текущи търсения се провеждат с инфрачервения астрономически спътник (IRAS) и изчезващите и появяващите се източници през века на наблюденията (VASCO).
Докладът също така се занимава с техносигнатури, които могат да съществуват в нашата собствена Слънчева система. Тук се повдига случаят с „Oumuamua. Според последните проучвания е възможно този обект да е всъщност извънземна сонда и хиляди такива обекти да могат да съществуват в Слънчевата система (някои от които могат да бъдат проучени в близко бъдеще).
Има дори опити за намиране на доказателства за минали цивилизации тук на Земята, макар и химически и индустриални техносигнатури, подобно на това как такива индикатори на извънлънчева планета могат да се считат за доказателство за напреднала цивилизация.
Друга възможност е съществуването на извънземни артефакти, базирани в пространството, или „бутилирани съобщения“. Те биха могли да приемат формата на космически кораби, съдържащи съобщения, подобни на „Pioneer Plaque“ на Пионер 10 и 11 мисии или „Златния рекорд“ на Вояджър 1 и 2 мисии.
В крайна сметка горните граници на тези техносигнатури варират и досега не са успешни опити за намиране. Въпреки това, както продължават да отбелязват, съществуват значителни възможности за бъдещо откриване на техносигнатура благодарение на разработването на инструменти от ново поколение, усъвършенствани методи на търсене и доходоносни партньорства.
Те ще позволят по-голяма чувствителност при търсене на примери за комуникационни технологии, както и признаци на химически и промишлени подписи благодарение на способността за директно изображение на екзопланети.
Примерите включват наземни инструменти като изключително голям телескоп (ELT), телескоп за големи синоптични изследвания (LSST) и телескоп Giant Magellan (GMT). Има и съществуващи космически инструменти, включително наскоро пенсионираните Кеплер мисия (чиито данни все още водят до ценни открития), Gaia мисия и Транзитиращ сателит за изследване на екзопланетите (TESS).
Космическите проекти, които в момента се разработват, включват Космически телескоп Джеймс Уеб (JWST), Телескоп с широко полево инфрачервено изследване (WFIRST) и ПЛАнетарни транзити и трептения на звездите (PLATO) мисии. Очаква се този инструмент в комбинация с подобрен софтуер и методи за споделяне на данни да дадат нови и вълнуващи резултати в не твърде далечното бъдеще.
Но както Райт обобщи, нещото, което ще направи най-голямата разлика, е много време и търпение:
„Въпреки че е навършил 50 години, SETI (или, ако желаете, търси техносигнатури) в много отношения все още е в начален стадий. Не е търсено много в сравнение с търсенето на други неща (тъмна материя, черни дупки, живот на микроби и т.н.) поради историческата липса на финансиране; дори не е имало толкова много количествена и основополагаща работа за това какви технологични подписи да търсите! По-голямата част от работата досега са хората, които мислят каква работа биха свършили, ако имат финансиране. Да се надяваме, че скоро ще успеем да започнем да прилагаме тези идеи! “
След половин век търсенето на извънземен разум все още не намира доказателства за интелигентен живот извън нашата Слънчева система - т.е. известният въпрос на Ферми, „Къде са всички?“, Все още е валиден. Но това е хубавото на Парадокса на Ферми, трябва да го разрешите само веднъж. Всичко, от което се нуждае човечеството, е да намери единен пример и на еднакво почитания във времето въпрос „Да сме сами?“, Най-накрая ще бъде даден отговор.
Окончателният доклад „НАСА и търсенето на техносигнатури“ е съставен от Джейсън Райт и Зората Гелино - доцент в PSU и Центъра за екзопланети и обитаеми светове (CEHW) и изследовател от Научния институт по екзопланети на НАСА (NExScI) съответно.
