Vuonna 1961 kuuluisa tähtitieteilijä Frank Drake loi kaavan estimoidaksesi maanpäällisten älykkyyksien (ETI) lukumäärän, joita voisi esiintyä galaksissamme. Tämä kaava, joka tunnetaan nimellä "Drake-yhtälö", osoitti, että jopa kaikkein konservatiivisimpien arvioiden mukaan galaksiamme todennäköisesti isännöi ainakin muutamaa edistynyttä sivilisaatiota milloin tahansa. Noin vuosikymmentä myöhemmin NASA aloitti virallisesti etsinnänsä maanpäällisen älykkyyden (SETI) ohjelmasta.
Nämä pyrkimykset ovat kokenut huomattavaa kiinnostusta viime vuosikymmeninä tuhansien ekstrasolaaristen planeettojen löytämisen ansiosta. Hoitaakseen mahdollisuutta, että elämää voi esiintyä siellä, tutkijat luottavat myös hienostuneisiin työkaluihin etsiäkseen biologisten prosessien (aka. Biosignatuurit) ja teknisen toiminnan (tekniset allekirjoitukset) ilmaisimerkkejä, jotka voisivat osoittaa paitsi elämän myös kehittyneen älykkyyden.
Vastatakseen kasvavaan kiinnostukseen tällä alalla NASA isännöi NASA Technosignatures Workshopia syyskuussa. Tämän työpajan tarkoituksena oli arvioida teknisten allekirjoitusten tutkimuksen nykytilaa, missä lupaavimmat keinot ovat ja missä voidaan edetä. Äskettäin julkaistiin työpajan raportti, joka sisälsi kaikki havainnot ja suositukset alan tulevaisuudelle.
Tämä työpaja syntyi huhtikuussa 2018 hyväksytyn kongressitalon määrärahojen hyväksymislain seurauksena, jossa NASA: n kehotettiin tukemaan teknisiä allekirjoituksia koskevaa tieteellistä hakua osana heidän laajempaa etsintää maanpäällisen elämän edistämiseksi. Tapahtuma kokosi tutkijoita ja perustutkijoita eri aloilta Houstonissa sijaitsevaan Lunar and Planetary Institute (LPI) -tapahtumaan, kun taas monet muut osallistuivat Adobe Connectin kautta.
Kolmen ja puolen päivän työpajan aikana järjestettiin useita esityksiä, joissa käsiteltiin monia aiheellisia aiheita. Niihin sisältyi erityyppisiä teknisiä allekirjoituksia, radion ulkopuolisen älykkyyden (SETI) haku, aurinkokunnan SETI, megarakenteet, tiedon louhinta sekä optisen ja lähellä infrapunavalon (NIL) hakuja. Talousarvioesityksen mukaan työpajan tulokset koottiin raporttiin, joka toimitettiin 28. marraskuuta 2018.
Viime kädessä työpajan tarkoituksena oli neljä:
- Määritä teknisen allekirjoituskentän nykyinen tila. Mitä kokeiluja on tapahtunut? Mikä on tekniikan allekirjoitusten havaitsemisen huipputaso? Mitä rajoituksia meillä on tällä hetkellä teknisille allekirjoituksille?
- Ymmärrä lyhyen aikavälin edistysaskeleet teknisten allekirjoitusten alalla. Mitä resursseja on olemassa, joita voidaan käyttää teknisten allekirjoitusten etsimiseen? Mitkä suunnitellut ja rahoitetut hankkeet edistävät uusinta kehitystä tulevina vuosina, ja mikä on kyseisen kehityksen luonne?
- Ymmärrä teknisen allekirjoituksen kentän tulevaisuuden potentiaali. Mitkä uudet tutkimukset, uudet instrumentit, teknologian kehitys, uudet tiedon louhintaalgoritmit, uusi teoria ja mallinnus jne. Olisivat tärkeitä alan tulevalle kehitykselle?
- Mikä merkitys NASA: n kumppanuuksilla yksityisen sektorin ja hyväntekeväisyysjärjestöjen kanssa voi olla ymmärryksen edistämisessä teknisten allekirjoitusten kentästä?
Raportti alkaa antamalla taustatietoja teknisten allekirjoitusten metsästyksestä ja tarjoamalla määritelmä ilmaisulle. Tätä varten kirjoittajat mainitsevat Jill Tarterin, joka on yksi SETI-tutkimuksen merkittävimmistä johtajista ja henkilö, joka itse termin itse loi. Sen lisäksi, että hän oli 35 vuoden ajan SETI-tutkimuskeskuksen (osa SETI-instituuttia) johtaja, hän oli myös NASA: n SETI-ohjelman projektitieteilijä ennen sen peruuttamista vuonna 1993.
Kuten hän mainitsi vuoden 2007 artikkelissa, jonka otsikko on ”Elämän kehitys maailmankaikkeudessa: olemmeko yksin?”:
”Jos löydämme teknisiä allekirjoituksia - todisteita jostakin tekniikasta, joka muuttaa ympäristöään havaittavissa olevilla tavoilla -, meillä on mahdollisuus päätellä, että ainakin jossain vaiheessa on olemassa älykkäitä tekniikoita. Kuten biosignaatioiden kanssa, tekniikan kaikkia potentiaalisia teknisiä allekirjoituksia ei ole mahdollista luetella, koska me emme vielä tiedä, mutta voimme määritellä systemaattiset hakustrategiat joidenkin 2000-luvun maanpäällisen tekniikan vastineille. "
Toisin sanoen tekniset allekirjoitukset ovat mitä me ihmiset tunnustaisimme merkkeinä teknologisesti edistyneestä toiminnasta. Tunnetuin esimerkki on radiosignaalit, joita SETI-tutkijat ovat viettäneet viime vuosikymmeninä etsimään. Mutta on myös monia muita allekirjoituksia, joita ei ole tutkittu täysin, ja uusia ajatellaan jatkuvasti.
Näihin kuuluvat laserpäästöt, joita voidaan käyttää optisessa viestinnässä tai työntövälineenä; merkkejä megarakenteista, joiden joidenkin mielestä Tabby's Starin salaperäinen himmeneminen johtui; tai ilmakehä, joka on täynnä hiilidioksidia, metaania, CFC-yhdisteitä ja muita tunnettuja pilaavia aineita (sivun ottaminen omasta kirjastamme).
Biosignaattien etsinnässä tutkijoita rajoittaa se, että tiedämme vain yhden planeetan, joka tukee elämää: Maa. Mutta haasteet ulottuvat paljon kauemmas kuin rahoitusta ja rahoitusta koskevat kysymykset. Kuten Jason Wright - PSU: n ja Exoplaneettojen ja asuvia maailmoja käsittelevän keskuksen (CEHW) apulaisprofessori ja yksi raportin kirjoittajista - kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”Tekniset haasteet ovat monia. Millaisia teknisiä allekirjoituksia maanalainen teknologinen laji tuottaisi? Mitkä niistä ovat havaittavissa? Kuinka tiedämme, jos olemme löytäneet sellaisen? Jos löydämme sen, kuinka voimme olla varmoja siitä, että se on merkki teknologialle eikä ole jotain odottamatonta, mutta luonnollista? "
Tässä suhteessa planeettoja pidetään "mahdollisesti asuttavina" sen perusteella, ovatko ne "maapallon kaltaisia". Paljon samalla tavalla teknisten allekirjoitusten metsästys rajoittuu tekniikoihin, joiden tiedämme olevan toteutettavissa. Teknisten allekirjoitusten ja biosääntöjen välillä on kuitenkin myös joitain keskeisiä eroja.
Kuten he selittävät, monet ehdotetut edistyneet tekniikat ovat joko ”itsevalaisevia” (ts. Lasereita tai radioaaltoja) tai niihin sisältyy kirkkaiden luonnonlähteiden (ts. Dyson-pallojen ja muiden tähtiä ympäröivien muiden megarakenteiden) energian manipulointi. On myös mahdollista, että tekniset allekirjoitukset jakautuvat laajasti, koska kyseiset lajit ovat saattaneet levittää sivilisaationsa naapurimaiden tähtijärjestelmiin ja jopa galakseihin.
Kuten Wright selitti, on olemassa monia tyyppejä teknisiä allekirjoituksia, joista yleisimmin etsitään radiosignaalia:
”Niillä on monia etuja: ne ovat selvästi keinotekoisia, ne ovat yksi halvimmista ja helpoimmista tavoista siirtää tietoa pitkillä etäisyyksillä, ne eivät vaadi tekniikkaamme ekstrapolointia meidän tuottamaan ja voimme havaita jopa melko heikot signaalit tähtienväliset etäisyydet. Muita yleisiä teknisiä allekirjoituksia ovat laserit - joko pulssit tai jatkuvat säteet -, joilla on monia samoja etuja. Molemmat tekniset allekirjoitukset ehdotettiin melkein 50 vuotta sitten, ja suurimpaan osaan tähän mennessä tehtyyn työhön on etsitty niitä. ”
Jokaiselle näistä allekirjoituksista on siksi asetettava ylärajat, jotta tutkijat tietävät tarkalleen mitä ei etsiä. ”Kun etsit jotain etkä löydä sitä, sinun on dokumentoitava huolellisesti, mitkä signaalit olet todistanutälä olemassa ", sanoi Wright. "Jotain: ei signaaleja, jotka ovat voimakkaampia kuin jokin taso, jossain vaiheessa, tietyillä tähtialueilla, kapeammat kuin jotkut kaistaleveydet, joillakin taajuusalueilla."
Raportti käsittelee sitten mitä havaitsemisen ylärajat ovat jokaiselle tekniselle allekirjoitukselle ja mikä nykyinen menetelmä ja tekniikka on olemassa niiden etsimiseksi. Tämän näkökulman vuoksi he lainaavat Chyba and Handin vuonna 2005 tekemää tutkimusta:
”Astrofyysikot… viettivät vuosikymmeniä mustien reikien tutkimista ja etsimistä, ennen kuin he keräsivät nykypäivän pakottavia todisteita niiden olemassaolosta. Sama voidaan sanoa huoneenlämmön suprajohtimien etsinnästä, protonien hajoamisesta, erikoisrelatiivisuuden rikkomisista tai kyseisestä kohdasta Higgsin bosonista. Itse asiassa suurin osa tähtitieteen ja fysiikan tärkeimmistä ja mielenkiintoisimmista tutkimuksista koskee tarkalleen sellaisten esineiden tai ilmiöiden tutkimista, joiden olemassaoloa ei ole osoitettu - ja joita saattaa itse asiassa osoittautua olevan olemassa. Tässä mielessä astrobiologia vain kohtaa sen, mikä on tuttu, jopa tavanomainen tilanne monissa sisaretieteissä. "
Toisin sanoen tulevaisuuden edistyminen tällä alalla koostuu keinojen kehittämisestä metsästää mahdollisia teknisiä allekirjoituksia ja määritellään, missä muodossa näitä allekirjoituksia ei voida sulkea pois luonnonilmiöinä. He alkavat pohtia radioastronomian alalla tehtyä laajaa työtä.
Kun se tulee suoraan siihen, vain erittäin kapeakaistaisella tähtitieteellisellä radiolähteellä voidaan sanoa olevan keinotekoinen alkuperä, koska laajakaistaiset radiolähetykset ovat yleinen esiintyminen galaksissamme. Tämän seurauksena SETI-tutkijat ovat suorittaneet tutkimuksia, joissa etsittiin sekä jatkuvien aaltojen että pulssien radiolähteitä, joita ei voida selittää luonnonilmiöillä.
Hyvä esimerkki tästä on kuuluisa “WOW! Signaali ”, jonka tähtitieteilijä Jerry R. Ehman havaitsi 15. elokuuta 1977 käyttämällä Big Ear -radioskooppia Ohion osavaltion yliopistossa. Tutkiessaan Jousimiehen tähtikuviota lähellä M55-pallomaista klusteria, kaukoputki havaitsi radion lähetysten äkillisen hypyn.
Valitettavasti useat seurantatutkimukset eivät löytäneet lisäviitteitä radiosignaaleista tästä lähteestä. Tämä ja muut esimerkit kuvaavat hienoa ja vaikeaa työtä, joka liittyy radioaaltojen teknisten allekirjoitusten etsimiseen, jolle on tunnusomaista neulan etsiminen kosmisesta heinäsuovasta.
Esimerkkejä olemassa olevista tutkimusinstrumenteista ja -menetelmistä ovat SETI-instituutin kuusiokolokamera, Arecibo-observatorio, Robert C. Byrdin vihreän pankin teleskooppi, Parkes-kaukoputki ja erittäin suuri ryhmä (VLA), [sähköpostisuojattu] projekti ja läpimurto-kuuntelu. . Mutta ottaen huomioon, että sekä jatkuviin että pulssiradiohakuihin on etsitty tilaa, radioaallon allekirjoitusten nykyiset ylärajat ovat melko heikot.
Samoin optiset ja lähes infrapunasäteiset (NIL) signaalit on myös pakattava taajuuden ja ajan suhteen, jotta niitä voidaan pitää alkuperäisinä keinotekoisina. Tässä esimerkkejä ovat lähi-infrapuna-optinen SETI (NIROSETI) -instrumentti, erittäin energinen säteilykuvantavan teleskooppijärjestelmä (VERITAS), maapallon lähialueobjektin laajakenttana tehty tutkimus (NEOWISE) ja Keck / High Resolution Echelle -spektrometri ( HIRES).
Kun on kyse megarakenteiden (kuten Dyson Spheres) etsimisestä, tähtitieteilijät keskittyvät sekä tähtihukkaan että pimeyteen niiden valoisuuteen (hämärtymät). Entisen tapauksessa on tehty tutkimuksia, joissa etsittiin ylimääräisestä infrapunaenergiasta tulevaa läheisistä tähtiä. Tätä voidaan pitää merkkinä siitä, että tekniikka (kuten aurinkopaneelit) on tarttunut tähtivaloon.
Termodynamiikan lakien mukaisesti osa tästä energiasta säteilytetään pois "jätteen" lämmönä. Viimeksi mainittujen tapauksessa hämärtymät on tutkittu käyttämällä Kepler ja K2 virkamatkat, jotta voitaisiin osoittaa massiivisten kiertoradalla olevien rakenteiden esiintyminen - samalla tavalla kuin niitä käytettiin planeettojen kauttakulkujen ja eksoplaneettojen olemassaolon varmistamiseen.
Samoin muista galakseista on tehty tutkimuksia WISE-laajakentän infrapuna-tutkimuksella ja kahden mikronin koko Sky -kyselyllä (2MASS) etsien havaitsemiseksi. Muita meneillään olevia hakuja tehdään IRAS: n (Infrared Astronomical Satellite, IRAS) ja häviävien ja ilmestyvien lähteiden (VASCO) aikana.
Raportti käsittelee myös teknisiä allekirjoituksia, joita voi olla omassa aurinkokunnassamme. Tässä tuodaan esiin 'Oumuamuan tapaus. Viimeaikaisten tutkimusten mukaan on mahdollista, että tämä esine on todella vieras koetin ja että aurinkojärjestelmässä voisi olla tuhansia sellaisia esineitä (joista osa voitaisiin tutkia lähitulevaisuudessa).
On jopa yritetty löytää todisteita aikaisemmista sivilisaatioista täällä maapallolla kemiallisilla ja teollisilla teknisillä allekirjoituksilla, samankaltainen kuin kuinka näitä auringon ulkopuolella olevia planeettoja voitaisiin pitää todisteina edistyneestä sivilisaatiosta.
Toinen mahdollisuus on avaruuspohjaisten ulkomaalaisten esineiden tai ”pullotettujen viestien” olemassaolo. Ne voivat olla avaruusalusten muodossa, jotka sisältävät viestejä, jotka ovat samanlaisia kuin "Pioneer Plaque" Pioneer 10 ja 11 operaatioita tai Voyager 1 ja 2 tehtäviä.
Viime kädessä näiden teknisten allekirjoitusten ylärajat vaihtelevat, eikä mikään yritys löytää niitä ole toistaiseksi onnistunut. Seuraavan sukupolven välineiden, hienostuneiden hakumenetelmien ja tuottoisien kumppanuuksien ansiosta, kuten he jatkavat, on olemassa huomattavia mahdollisuuksia tulevaisuuden teknisten allekirjoitusten havaitsemiseen.
Ne antavat suuremman herkkyyden etsiessään esimerkkejä viestintäteknologiasta, samoin kuin merkkejä kemiallisista ja teollisista allekirjoituksista, koska kyky kuvata eksoplaneetteja suoraan.
Esimerkkejä ovat maanpäälliset instrumentit, kuten äärimmäisen suuri kaukoputki (ELT), suuri synopttinen mittakaava teleskooppi (LSST) ja jättiläinen Magellan-kaukoputki (GMT). Avaruuspohjaisia välineitä on myös olemassa, myös äskettäin eläkkeelle siirtyneet Kepler operaatio (jonka tiedot johtavat edelleen arvokkaisiin löytöihin), Gaia tehtävä ja Exoplanet Survey-satelliitin kauttakulku (TESS).
Avaruuspohjaisia hankkeita, joita on parhaillaan kehitteillä, ovat mm James Webbin avaruuskaukoputki (JWST), Laajakenttäinen infrapunakaukoputki (WFIRST) ja PLA Tähtien netitransitit ja oskillaatiot (PLATO) -tehtävät. Näiden välineiden, yhdessä parannettujen ohjelmistojen ja tiedonvaihtomenetelmien, odotetaan tuovan uusia ja mielenkiintoisia tuloksia ei-liian kaukaiseen tulevaisuuteen.
Mutta kuten Wright teki tiivistelmän, asia, joka tekee suurimman eron, on paljon aikaa ja kärsivällisyyttä:
”Siitä huolimatta, että SETI on 50-vuotias, se (tai jos haluat, etsii teknisiä allekirjoituksia) on monin tavoin vielä alkuvaiheessa. Hakemisia ei ole ollut kovin paljon verrattuna muiden asioiden (pimeän aineen, mustien reikien, mikrobien, jne.) Etsintään historiallisen rahoituksen puutteen vuoksi; ei ole edes tehty niin paljon kvantitatiivista perustapohjaista työtä siitä, mitä teknisiä allekirjoituksia etsitään! Suurin osa tähänastisesta työstä on ollut ihmisten ajattelua siitä, mitä työtä he tekisivät, jos heillä olisi rahoitusta. Toivottavasti voimme pian aloittaa näiden ideoiden toteuttamisen! "
Puoli vuosisadan kuluttua maanpäällisen älykkyyden etsinnästä ei ole vielä löydetty näyttöä älykkäästä elämästä aurinkokunnan ulkopuolella - ts. Fermin kuuluisa kysymys ”Missä kaikki ovat?” On edelleen voimassa. Mutta se on hyvä asia Fermi Paradoxissa, sinun täytyy ratkaista se vain kerran. Kaikki ihmiskunnan tarpeet on löytää yksi esimerkki, ja yhtä aikaa kunnioittavaan kysymykseen ”Olemmeko yksin?” Vastataan lopulta.
Loppuraportin ”NASA ja haku teknologian allekirjoituksista” laativat Jason Wright ja Dawn Gelino - PSU: n ja Exoplanettojen ja asutettavien maailmojen keskuksen (CEHW) apulaisprofessori ja NASA: n Exoplanet Science Science -instituutin (NExScI) tutkija. vastaavasti.
