У 1961 році відомий астроном Френк Дрейк створив формулу для оцінки кількості позаземних інтелекту (ЕТІ), які можуть існувати в нашій галактиці. Ця формула, відома як «рівняння Дрейка», продемонструвала, що навіть за найскромнішими підрахунками наша галактика, ймовірно, може приймати принаймні кілька передових цивілізацій у будь-який момент. Приблизно через десятиліття НАСА офіційно розпочала пошук програми позаземної розвідки (SETI).
Ці зусилля протягом останніх десятиліть зазнали великого інтересу завдяки відкриттю тисяч позасонячних планет. Щоб вирішити можливість існування життя там, вчені також покладаються на складні інструменти для пошуку чітких показників біологічних процесів (т.к. біосигнатури) та технологічної активності (техносигнатури), які могли б свідчити не лише про життя, а й прогресивний інтелект.
Щоб вирішити зростаючий інтерес до цієї галузі, у вересні NASA влаштувала семінар з технічних підписів NASA. Метою цього семінару було оцінити сучасний стан досліджень техносигнатури, де лежать найперспективніші напрямки та де можна досягти успіхів. Нещодавно було опубліковано звіт семінару, який містив усі їх результати та рекомендації щодо майбутнього цього напряму.
Цей семінар з'явився в результаті законопроекту про асигнування в Конгрес-палаті, який був прийнятий у квітні 2018 року, і NASA було спрямовано розпочати підтримку наукових пошуків техносигнатур в рамках їх більшого пошуку позаземного життя. Подія об'єднала вчених та принципових дослідників з різних галузей Місячного та планетарного інституту (LPI) у Х'юстоні, тоді як багато інших брали участь через Adobe Connect.
Під час семінару на три з половиною дня було зроблено численні презентації, які стосувалися багатьох актуальних тем. Сюди входили різні типи техносигнатур, радіо пошук позаземного інтелекту (SETI), сонячна система SETI, мегаструктури, обмін даними, оптичний і ближній інфрачервоний пошук (NIL). Відповідно до законопроекту про асигнування на Палату, результати семінару були складені у звіті, який був поданий 28 листопада 2018 року.
Зрештою, мета семінару була чотириразова:
- Визначте поточний стан поля техносигнатури. Які експерименти відбулися? Що є сучасним для виявлення техносигнатури? Які обмеження у нас наразі є у техносигнатурах?
- Зрозумійте найближчі перспективи в галузі техносигнатури. Які активи існують, які можна застосувати для пошуку техносигнатур? Які заплановані та профінансовані проекти сприятимуть розвитку сучасного рівня в наступних роках, і яка природа цього прогресу?
- Зрозумійте майбутній потенціал галузі техносигнатури. Які нові опитування, нові інструменти, розвиток технології, нові алгоритми вилучення даних, нова теорія та моделювання тощо, були б важливими для майбутніх досягнень у цій галузі?
- Яку роль можуть відіграти партнерства НАСА з приватним сектором та благодійними організаціями в просуванні нашого розуміння галузі техносигнатур?
Звіт починається з надання довідкової інформації про полювання на техносигнатури та пропонування визначення терміна. Для цього автори цитують Джилл Тартер, одну з головних лідерів у галузі досліджень SETI та особу, яка придумала сам термін. Окрім того, що 35 років була директором Центру досліджень SETI (входить до Інституту SETI), вона була також науковцем проекту НАСІ за програмою SETI до її скасування в 1993 році.
Як вона вказала у статті 2007 року під назвою "Еволюція життя у Всесвіті: ми одні?":
"Якщо ми зможемо знайти техносигнатури - докази певної технології, яка модифікує її середовище способами, які виявляються - тоді нам буде дозволено зробити висновок про існування, принаймні на деякий час, розумних технологів. Як і в біосигнатурах, неможливо перерахувати всі потенційні техносигнатури технології, як ми не знаємо, але ми можемо визначити стратегічні стратегії пошуку еквівалентів деяких наземних технологій 21 століття ».
Іншими словами, техносигнатури - це те, що ми, люди, визнали б ознаками технологічно розвиненої діяльності. Найвідоміший приклад - радіосигнали, за якими дослідники SETI витратили останні кілька десятиліть на пошуки. Але є багато інших підписів, які не були досліджені повною мірою, і все більше замислюється весь час.
До них належать випромінювання лазера, які можуть використовуватися для оптичного зв’язку або як засіб руху; ознаки мегаструктури, які, на думку деяких, були причиною таємничого затемнення зірки Таббі; або атмосфера, повна вуглекислого газу, метану, CFC та інших відомих забруднюючих речовин (для перегляду сторінки з нашої книги).
Що стосується пошуку біосигнатур, вчені обмежуються тим, що існує лише одна планета, про яку ми знаємо, яка підтримує життя: Земля. Але проблеми виходять далеко за рамки, включаючи питання фінансування та. Як повідомив Space Magazine електронною поштою Джейсон Райт - доцент ПСУ та Центру екзопланет і житлових світів (CEHW) та один з авторів цього звіту:
«Технічних викликів багато. Які види техносигнатів породжують позаземні технологічні види? Які з них можна виявити? Як ми дізнаємось, чи знайшли ми його? Якщо ми знайдемо це, як ми можемо бути впевнені, що це знак технології, а не щось несподіване, але природне? "
У цьому відношенні планети вважаються "потенційно заселеними" на основі того, є вони "землеподібними". Таким же чином полювання на техносигнатури обмежується технологіями, які, як ми знаємо, є можливими. Однак існують також деякі ключові відмінності між техносигнатурами та біосигнатурами.
Як вони пояснюють, багато запропонованих передових технологій або є "світиться" (тобто лазерами або радіохвилями), або передбачають маніпулювання енергією з яскравих природних джерел (наприклад, сфери Дайсона та інших мегаструктур навколо зірок). Також існує ймовірність того, що техносигнатури будуть широко розповсюджені, оскільки ці види, можливо, поширили свою цивілізацію на сусідні зоряні системи та навіть галактики.
Як пояснив Райт, існує багато типів техносигнатур, найпоширенішим з яких є радіосигнал:
"У них є багато переваг: вони, очевидно, штучні, вони є одним з найдешевших і найпростіших способів передачі інформації на великі відстані, їм не потрібна екстраполяція в нашій технології для генерування, і ми можемо виявити навіть досить слабкі сигнали на міжзоряні відстані. Інші поширені техносигнатури - це лазери - імпульси або безперервні промені - які мають багато однакових переваг. Обидві техносигнатури були запропоновані майже 50 років тому, і більшість роботи, що була зроблена над техносигнатурами, досі шукала їх ».
Тому для кожного з цих підписів необхідно встановити верхні межі, щоб вчені точно знали, що ні шукати. "Коли ви щось шукаєте і не знаходите, ви повинні ретельно документувати, які саме сигнали ви довелине існують, - сказав Райт. "Щось на кшталт: жодних сигналів, сильніших за деякий рівень, в якийсь час, в межах деякого діапазону певних зірок, вужчого, ніж деяка смуга пропускання, в межах деякого діапазону частот".
Потім у звіті розглядаються верхні межі виявлення для кожної техносигнатури та які існуючі методи та технології для їх пошуку. Щоб поставити це в перспективу, вони цитують дослідження 2005 року Chyba and Hand:
«Астрофізики ... десятки років провели вивчення і пошук чорних дір, перш ніж накопичити переконливі свідчення про їх існування. Те саме можна сказати і для пошуку надпровідників кімнатної температури, розпаду протонів, порушень спеціальної відносності, або з цього приводу бозона Хіггса. Дійсно, більшість найважливіших і найцікавіших досліджень астрономії та фізики стосується саме вивчення предметів чи явищ, існування яких не було продемонстровано, - а це, власне, може виявитися і не існує. У цьому сенсі астробіологія просто протиставляється тій, що є звичною, навіть звичайною ситуацією у багатьох науках сестри ».
Іншими словами, подальший прогрес у цій галузі полягатиме у розробці способів полювання на можливі техносигнатури та визначенні, у якій формі ці підписи не можуть бути виключені як природні явища. Вони починаються з розгляду великої роботи, яка була зроблена в галузі радіоастрономії.
Якщо справа доходить до цього, то, можливо, можна сказати, що лише надзвичайно вузькосмуговий астрономічний джерело радіо має штучне походження, оскільки широкосмугові радіопередачі - це звичайне явище в нашій галактиці. Як результат, дослідники SETI провели опитування, які шукали як джерела безперервної хвилі, так і імпульсні радіо, які не можна було пояснити природними явищами.
Хорошим прикладом цього є знаменитий “WOW! Сигнал », який 15 серпня 1977 року виявив астроном Джеррі Р. Еман за допомогою радіотелескопа« Big Ear »в Державному університеті штату Огайо. Під час обстеження сузір'я Стрільця, поблизу кульового скупчення M55, телескоп відзначив раптовий стрибок радіопередач.
На жаль, у кількох подальших опитуваннях не вдалося знайти жодних ознак радіосигналів від цього джерела. Цей та інші приклади характеризують кропітку та важку роботу, яка пов'язана з пошуком радіохвильових техносигнатур, яка була охарактеризована як пошук голки в «Космічному стозі сіна».
Приклади існуючих інструментів та методів обстеження включають масив телескопа Інституту СЕТІ, обсерваторію Аресібо, телескоп Зеленого банку Роберта К. Берда, телескоп Паркеса та дуже великий масив (VLA), проект [захищений електронною поштою] та Прорив слухати . Але враховуючи, що обсяг простору, який шукали як для безперервного, так і для імпульсного радіо-пошуку, поточні верхні межі підписів радіохвиль досить слабкі.
Аналогічно, оптичні сигнали та сигнали ближнього інфрачервоного світла (NIL) також потрібно стискати за частотою та часом, щоб вважати їх походженням штучним. Ось приклади включають прилад ближнього інфрачервоного оптичного SETI (NIROSETI), дуже енергетичну систему випромінювання телескопа (VERITAS), дослідник обстеження широкопольного об єкта навколо Землі (NEOWISE) та спектрометр Ехеля Keck / High Resolution Echelle ( ХАРЕС).
Коли йдеться про пошук мегаструктур (наприклад, сфери Дайсона), астрономи зосереджуються як на відпрацьованому теплі від зірок, так і на заглибленні їх світимості (затемнення). У випадку з попередніми були проведені опитування, які шукали надлишок інфрачервоної енергії, що надходила від сусідніх зірок. Це може розглядатися як ознака того, що технологія (наприклад, сонячні батареї) вловлює зоряне світло.
Відповідно до законів термодинаміки, частина цієї енергії буде випромінюватися як "відпрацьоване" тепло. У випадку останнього, затемнення вивчали, використовуючи дані з Кеплер і К2 місії, щоб побачити, чи могли вони вказувати на наявність масивних орбітальних структур - таким же чином, як їх використовували для підтвердження планетарних транзитів та існування екзопланет.
Так само було проведено опитування інших галактик, використовуючи Інфрачервоний оглядач широкого поля (WISE) та Огляд двох мікронів на всіх небесах (2MASS) для пошуку ознак затемнення. Інші поточні пошукові дослідження проводяться за допомогою інфрачервоного астрономічного супутника (IRAS) та джерел, що зникають та з'являються, протягом століття спостережень (VASCO).
Звіт також стосується техносигнатур, які можуть існувати в нашій власній Сонячній системі. Тут порушено випадок „Oumuamua. Згідно з останніми дослідженнями, можливо, що цей об’єкт насправді є чужорідним зондом, і що тисячі таких об'єктів можуть існувати в Сонячній системі (деякі з яких можна буде вивчити найближчим часом).
Навіть були спроби знайти докази минулих цивілізацій тут, на Землі, хоча хімічні та промислові техносигнатури, подібні до того, як такі показники на позасонячній планеті можна вважати свідченням розвиненої цивілізації.
Іншою можливістю є існування чужоземних артефактів, заснованих на космосі, або "повідомлень у пляшках". Вони можуть мати форму космічних кораблів, що містять повідомлення, подібні до "Піонерської таблички" Піонер 10 і 11 місії, або "Золотий рекорд" Вояджер 1 і 2 місії.
Зрештою, верхні межі цих техносигнатур різняться, і жодних спроб знайти жодного разу не вдалося. Однак, як наголошують далі, є значні можливості для майбутнього виявлення техносигнатури завдяки розробці інструментів нового покоління, вдосконалених методів пошуку та вигідних партнерських стосунків.
Це дозволить підвищити чутливість під час пошуку прикладів комунікаційних технологій, а також ознак хімічної та промислової підписів завдяки здатності безпосередньо зображувати екзопланети.
Приклади включають наземні прилади, такі як надзвичайно великий телескоп (ELT), великий синоптичний оглядовий телескоп (LSST) та гігантський телескоп Magellan (GMT). Існують також існуючі космічні інструменти, в тому числі нещодавно звільнені Кеплер місія (дані якої досі ведуть до цінних відкриттів), Гея місії та Прохідний супутник опитування екзопланет (TESS).
Космічні проекти, які наразі розробляються, включають: Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), Телескоп широкого польового інфрачервоного дослідження (WFIRST) та ПЛАнетичні транзити та коливання зірок (PLATO) місій. Очікується, що цей інструмент у поєднанні з покращеним програмним забезпеченням та методами обміну даними дасть нові та захоплюючі результати в не надто віддаленому майбутньому.
Але, як підсумував Райт, найголовніша різниця - це багато часу і терпіння:
"Незважаючи на те, що їм виповнилося 50 років, SETI (або, якщо ви хочете, шукає техносигнатури) багато в чому ще знаходиться в зародковому стані. Не було дуже багато пошуків порівняно з пошуками інших речей (темна матерія, чорні діри, життя мікробів тощо) через історичну нестачу фінансування; не було навіть такої кількісної, фундаментальної роботи щодо того, які техносигнатури шукати! Більшу частину роботи до цього часу люди думали, яку роботу вони б зробили, якби мали фінансування. Сподіваємось, незабаром ми зможемо почати реалізовувати ці ідеї! "
Через півстоліття пошуки позаземного інтелекту досі не знайшли жодних доказів розумного життя поза нашою Сонячною системою - тобто відоме питання Фермі, "Де всі?", Як і раніше. Але це добре про Парадокс Фермі, вирішити це потрібно лише один раз. Все, що людству потрібно, - це знайти єдиний приклад, і настільки ж розроблене часом питання "Чи ми самі?", Нарешті, буде отримано відповідь.
Остаточний звіт "НАСА та пошук техносигнатур" підготували Джейсон Райт та Світанок Геліно - доцент ПСУ та Центру екзопланет та житлових світів (CEHW) та науковий співробітник Наукового інституту екзопланет НАСА (NExScI) відповідно.
