I 1961 skapte den berømte astronomen Frank Drake en formel for å estimere antall utenomjordiske intelligenser (ETI) som kunne eksistere i vår galakse. Denne formelen, kjent som “Drake Equation”, demonstrerte at selv med de mest konservative estimater, var vår galakse sannsynligvis vert for minst et par avanserte sivilisasjoner til enhver tid. Cirka ti år senere startet NASA offisielt av søket etter utenomjordisk etterretningsprogram (SETI).
Denne innsatsen har opplevd en stor infusjon av interesse de siste tiårene takket være oppdagelsen av tusenvis av ekstrasolare planeter. For å adressere muligheten for at det kan eksistere liv der ute, er de også avhengige av sofistikerte verktøy for å søke etter markante indikatorer på biologiske prosesser (aka biosignaturer) og teknologisk aktivitet (technosignaturer), noe som ikke bare kan indikere liv, men avansert intelligens.
For å møte den økende interessen for dette feltet, var NASA vertskap for NASA Technosignatures Workshop tilbake i september. Hensikten med denne workshopen var å vurdere den nåværende tilstanden til teknosignaturforskning, hvor de mest lovende veiene lå, og hvor fremskritt kan gjøres. Nylig ble verkstedets rapport utgitt, som inneholdt alle deres funn og anbefalinger for fremtiden til dette feltet.
Denne workshopen dukket opp som et resultat av Kongresshusets bevilgningsforslag som ble vedtatt i april 2018, der NASA ble pålagt å begynne å støtte det vitenskapelige søket etter teknosignaturer som en del av deres større søk etter utenomjordisk liv. Arrangementet førte forskere og prinsipielle etterforskere fra forskjellige felt ved Lunar and Planetary Institute (LPI) i Houston, mens mange flere deltok via Adobe Connect.
I løpet av den tre og en halv dag lange workshopen ble det holdt en rekke presentasjoner som tok for seg mange relevante temaer. Disse inkluderer forskjellige typer teknosignaturer, radiosøket etter utenomjordisk intelligens (SETI), solsystem SETI, megastrukturer, data mining, og optisk og nær-infrarødt lys (NIL) søk. I henhold til lov om husbevilgninger ble resultatene av verkstedet samlet til en rapport som ble lagt fram 28. november 2018.
Til syvende og sist var formålet med verkstedet firedoblet:
- Definer gjeldende status for teknosignaturfeltet. Hvilke eksperimenter har skjedd? Hva er det moderne for teknologisk signaturdeteksjon? Hvilke grenser har vi for tiden for teknosignaturer?
- Forstå fremskritt som kommer nær sikt innen teknosignaturfeltet. Hvilke eiendeler er på plass som kan brukes på søket etter teknosignaturer? Hvilke planlagte og finansierte prosjekter vil fremme den nyeste teknikken i de kommende år, og hva er arten av det fremrykket?
- Forstå det fremtidige potensialet i teknosignaturfeltet. Hvilke nye undersøkelser, nye instrumenter, teknologiutvikling, nye data-mining algoritmer, ny teori og modellering, etc., ville være viktige for fremtidige fremskritt på feltet?
- Hvilken rolle kan NASA-partnerskap med privat sektor og filantropiske organisasjoner spille for å fremme vår forståelse av teknosignaturfeltet?
Rapporten begynner med å gi bakgrunnsinfo om jakten på teknosignaturer og tilbyr en definisjon av begrepet. For dette siterer forfatterne Jill Tarter, en av de fremste lederne innen SETI-forskning og personen som tegnet selve begrepet. I tillegg til å være direktør for Center for SETI Research (en del av SETI Institute) i 35 år, var hun også prosjektforsker for NASAs SETI-program før det ble avlyst i 1993.
Som hun antydet i artikkelen i 2007, med tittelen “Evolusjonen av livet i universet: er vi alene?”:
"Hvis vi kan finne teknosignaturer - bevis på noe teknologi som modifiserer omgivelsene på måter som er påviselige - vil vi få lov til å utlede eksistensen av intelligente teknologer, i det minste til en viss tid. I likhet med biosignaturer er det ikke mulig å oppregne alle potensielle teknosignaturer fra teknologi-som-vi-ikke-ennå-vet-det, men vi kan definere systematiske søkestrategier for ekvivalenter av noen jordnære teknologier fra det 21. århundre. "
Med andre ord, teknosignaturer er det vi mennesker vil kjenne igjen som tegn på teknologisk avansert aktivitet. Det mest kjente eksemplet er radiosignaler, som SETI-forskere har brukt de siste tiårene på å lete etter. Men det er mange andre signaturer som ikke er blitt undersøkt fullt ut, og flere blir tenkt gjennom hele tiden.
Disse inkluderer laserutslipp, som kan brukes til optisk kommunikasjon eller som fremdriftsmiddel; tegn på megastrukturer, som noen trodde var årsaken bak den mystiske nedtoningen av Tabby's Star; eller en atmosfære full av karbondioksid, metan, KFK-er og andre kjente miljøgifter (for å ta en side fra vår egen bok).
Når det gjelder å lete etter biosignaturer, er forskere begrenset av det faktum at det bare er en planet som vi vet om som støtter livet: Jorden. Men utfordringene strekker seg langt utover til å omfatte finansieringsspørsmål og. Som Jason Wright - førsteamanuensis ved PSU og Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) og en av forfatterne på rapporten - fortalte Space Magazine via e-post:
”De tekniske utfordringene er mange. Hvilke slags teknosignaturer ville en utenomjordisk teknologisk art generere? Hvilke av disse er detekterbare? Hvordan vil vi vite om vi har funnet en? Hvis vi finner det, hvordan kan vi være sikre på at det er et tegn på teknologi og ikke noe uventet, men naturlig? "
I denne forbindelse blir planeter ansett for å være ”potensielt beboelige” basert på om de er ”jordlignende” eller ikke. På omtrent samme måte er jakten på teknosignaturer begrenset til teknologier som vi vet er gjennomførbare. Imidlertid er det også noen viktige forskjeller mellom teknosignaturer og biosignaturer.
Som de forklarer, er mange foreslåtte avanserte teknologier enten "selvlysende" (dvs. lasere eller radiobølger) eller involverer manipulering av energi fra lyse naturlige kilder (dvs. Dyson Spheres og andre megastrukturer rundt stjerner). Det er også en mulighet for at teknosignaturer vil være vidt distribuert fordi de aktuelle artene kan ha spredt sin sivilisasjon til nærliggende stjernesystemer og til og med galakser.
Som Wright forklarte, det er mange typer teknosignaturer, hvorav den mest oppsøkte er et radiosignal:
“Disse har mange fordeler: de er tydeligvis kunstige, de er en av de billigste og enkleste måtene å overføre informasjon over lange avstander, de krever ikke noe ekstrapolering i teknologi fra vår for å generere, og vi kan oppdage selv ganske svake signaler på interstellare avstander. Andre vanlige teknosignaturer er lasere - enten pulser eller kontinuerlige bjelker - som har mange av de samme fordelene. Begge teknosignaturene ble foreslått for nesten 50 år siden, og det meste av arbeidet som er gjort på teknosignaturer så langt har lett etter dem. ”
For hver av disse signaturene er det derfor nødvendig å etablere øvre grenser, slik at forskere vet nøyaktig hva ikke å se etter. "Når du søker etter noe og ikke finner det, må du dokumentere nøye hvilke signaler du har bevistikke eksisterer, ”sa Wright. "Noe som: ingen signaler som er sterkere enn noe nivå, på et tidspunkt, innenfor et område av bestemte stjerner, smalere enn noen båndbredde, innenfor et område av frekvenser."
Rapporten tar deretter opp hva de øvre grensene for deteksjon er for hver teknosignatur og hvilken gjeldende metode og teknologi som finnes for å søke etter dem. For å sette dette i perspektiv, siterer de fra en studie fra 2005 av Chyba og Hand:
"Astrofysikere ... tilbrakte flere tiår med å studere og søke etter sorte hull før de samlet inn dagens overbevisende bevis på at de eksisterer. Det samme kan sies for søket etter romtemperatur-superledere, protonforfall, brudd på spesiell relativitet, eller for den saks skyld Higgs boson. Faktisk er mye av den viktigste og mest spennende forskningen innen astronomi og fysikk opptatt nøyaktig av studiet av objekter eller fenomener hvis eksistens ikke er demonstrert - og som faktisk kan vise seg å ikke eksistere. I denne forstand konfronterer astrobiologi bare det som er en kjent, til og med vanlig situasjon i mange av søstervitenskapene. ”
Med andre ord, fremtidig fremgang på dette feltet vil bestå i å utvikle måter å jakte på mulige teknosignaturer og bestemme i hvilken form disse underskriftene ikke kan utelukkes som naturfenomener. De begynner med å vurdere det omfattende arbeidet som er gjort innen radioastronomi.
Når det kommer til det, kunne bare en ekstremt smalbånd astronomisk radiokilde sies å ha en kunstig opprinnelse, siden bredbåndsradiosendinger er en vanlig forekomst i vår galakse. Som et resultat har SETI-forskere foretatt undersøkelser som så etter både kontinuerlige bølger og pulsradiokilder som ikke kunne forklares med naturfenomener.
Et godt eksempel på dette er den berømte “WOW! Signal ”som ble oppdaget 15. august 1977 av astronom Jerry R. Ehman ved bruk av Big Ear-radioteleskopet ved Ohio State University. I løpet av kartleggingen av Skytten-stjernen, nær M55-kuleklyngen, bemerket teleskopet et plutselig hopp i radiosendinger.
Dessverre klarte ikke flere oppfølgingsundersøkelser å finne ytterligere indikasjoner på radiosignaler fra denne kilden. Dette og andre eksempler kjennetegner det møysommelige og vanskelige arbeidet som følger med leting etter radiobølgetechnosignaturer, som har blitt karakterisert som på jakt etter en nål i “Cosmic Haystack”.
Eksempler på eksisterende undersøkelsesinstrumenter og metoder inkluderer SETI Institute's Allen Telescope Array, Arecibo Observatory, Robert C. Byrd Green Bank Telescope, Parkes Telescope og Very Large Array (VLA), [e-postbeskyttet] -prosjektet og Breakthrough Listen . Men gitt at volumet av plass som er søkt etter både kontinuerlige og pulserte radiosøk, er de nåværende øvre grensene for radiobølgesignaturer ganske svake.
Tilsvarende må optiske og nesten-infrarøde lyssignaler (NIL) også komprimeres med tanke på frekvens og tid for å bli betraktet som kunstige med opprinnelse. Her inkluderer eksempler instrumentet Near-Infrared Optical SETI (NIROSETI), Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS), Near-Earth Object Wide-field Survey Explorer (NEOWISE) og Keck / High Resolution Echelle Spectrometer ( ansetter).
Når det gjelder å lete etter megastrukturer (for eksempel Dyson Spheres), fokuserer astronomer på både spillvarme fra stjerner og fall i lysstyrken (uklarheter). Når det gjelder det førstnevnte, har det blitt foretatt undersøkelser som så etter overflødig infrarød energi fra nærliggende stjerner. Dette kan sees på som en indikasjon på at stjernelys blir fanget opp av teknologi (for eksempel solcellepaneler).
I samsvar med termodynamikkens lover, vil noe av denne energien bli utstrålt som "avfalls varme". I tilfelle av sistnevnte er tilsløringer blitt studert ved bruk av data fra Kepler og K2 oppdrag for å se om de kunne indikere tilstedeværelsen av massive omløpsstrukturer - på samme måte som de ble brukt til å bekrefte planetoverganger og eksoplanetenes eksistens.
Tilsvarende har det blitt gjennomført undersøkelser av andre galakser ved bruk av Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) og Two Micron All-Sky Survey (2MASS) for å se etter tegn på tilsløringer. Andre pågående søk blir gjennomført med den infrarøde astronomiske satellitten (IRAS) og forsvinnende og utseende kilder under et århundre av observasjoner (VASCO).
Rapporten tar også for seg teknosignaturer som kan finnes i vårt eget solsystem. Her tas saken om ‘Oumuamua opp. I følge nylige studier er det mulig at dette objektet faktisk er fremmed sonde, og at tusenvis av slike objekter kan eksistere i solsystemet (hvorav noen kan studeres i løpet av en nær fremtid).
Det har til og med vært forsøk på å finne bevis på tidligere sivilisasjoner her på jorden gjennom kjemiske og industrielle teknosignaturer, på lik linje med hvordan slike indikatorer på en ekstrasolplanet kan betraktes som bevis på en avansert sivilisasjon.
En annen mulighet er eksistensen av rombaserte fremmede gjenstander eller "flaskemeldinger". Disse kan ha form av romfartøy som inneholder meldinger som ligner "Pioneer Plaque" på Pioneer 10 og 11 oppdrag, eller "Golden Record" av Voyager 1 og 2 oppdrag.
Til slutt varierer de øvre grensene for disse teknosignaturene, og ingen forsøk på å finne noen har lyktes så langt. Mens de fortsetter å merke seg, er det betydelige muligheter for fremtidig deteksjon av teknosignatur takket være utviklingen av neste generasjons instrumenter, raffinerte søkemetoder og lukrative partnerskap.
Disse vil gi større følsomhet når du leter etter eksempler på kommunikasjonsteknologi, så vel som tegn på kjemiske og industrielle signaturer takket være muligheten til å direkte avbilde eksoplaneter.
Eksempler inkluderer bakkebaserte instrumenter som Extremely Large Telescope (ELT), Large Synoptic Survey Telescope (LSST) og Giant Magellan Telescope (GMT). Det er også eksisterende rombaserte instrumenter, inkludert de nylig pensjonerte Kepler misjon (hvis data fremdeles fører til verdifulle funn), the Gaia oppdrag, og Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).
Rombaserte prosjekter som for tiden er under utvikling inkluderer James Webb romteleskop (JWST), den Infrarødt undersøkelsesteleskop med bred felt (FØRSTE), og PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) oppdrag. Dette instrumentet, kombinert med forbedret programvare og datadelingsmetoder, forventes å gi nye og spennende resultater i en ikke altfor fjern fremtid.
Men som Wright oppsummerte, det som vil utgjøre den største forskjellen er mye tid og tålmodighet:
"Til tross for at hun er 50 år gammel, er SETI (eller, hvis du vil, søk etter technosignaturer) på mange måter fremdeles i sin spede begynnelse. Det har ikke vært veldig mye søk i forhold til søk etter andre ting (mørk materie, sorte hull, mikrobielt liv osv.) På grunn av den historiske mangelen på finansiering; det har ikke engang vært så mye kvantitativt, grunnleggende arbeid om hvilke teknosignaturer du skal søke etter! Det meste av arbeidet så langt har vært at folk har tenkt på hvilket arbeid de ville gjort hvis de hadde finansiering. Forhåpentligvis kan vi snart begynne å implementere disse ideene! ”
Etter et halvt århundre har søket etter utenomjordisk intelligens fortsatt ikke funnet noen bevis for intelligent liv utover vårt solsystem - dvs. Fermis berømte spørsmål, "Hvor er alle?", Holder fortsatt. Men det er det som er bra med Fermi-paradokset, du trenger bare å løse det en gang. Alt menneskeheten trenger er å finne et enkelt eksempel, og det like tidspreget spørsmålet, "Er vi alene?", Blir endelig besvart.
Den endelige rapporten, “NASA and the Search for Technosignatures”, ble satt sammen av Jason Wright og Dawn Gelino - en førsteamanuensis ved PSU og Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) og en forsker ved NASA Exoplanet Science Institute (NExScI) henholdsvis.
