I 1961 skabte den berømte astronom Frank Drake en formel til beregning af antallet af udenjordiske intelligenser (ETI'er), der kunne eksistere i vores galakse. Denne formel, der er kendt som “Drake Equation”, demonstrerede, at selv ved de mest konservative estimater var vores galakse sandsynligvis vært for mindst et par avancerede civilisationer til enhver tid. Cirka et årti senere sparkede NASA officielt af sin søgning efter SETI-programmet (uden for jordbunden intelligens).
Disse bestræbelser har oplevet en stor infusion af interesse i de seneste årtier takket være opdagelsen af tusinder af ekstrasolære planeter. For at tackle muligheden for, at der kan eksistere liv derude, stoler videnskabsmænd også på sofistikerede værktøjer til at søge kendte indikatorer for biologiske processer (alias biosignaturer) og teknologisk aktivitet (teknosignaturer), som ikke kun kunne indikere liv, men avanceret intelligens.
For at imødegå den voksende interesse for dette felt var NASA vært for NASA Technosignatures Workshop tilbage i september. Formålet med denne workshop var at vurdere den aktuelle tilstand inden for teknosignaturforskning, hvor de mest lovende veje lå, og hvor der kan gøres fremskridt. For nylig blev workshopens rapport frigivet, som indeholdt alle deres fund og anbefalinger for fremtidens område.
Denne workshop opstod som et resultat af lovforslaget om bevillinger til Congress House, der blev vedtaget i april 2018, hvor NASA blev instrueret om at begynde at støtte den videnskabelige søgning efter teknosignaturer som en del af deres større søgning efter udenjordisk liv. Begivenheden bragte forskere og grundlæggende efterforskere fra forskellige felter ved Lunar and Planetary Institute (LPI) i Houston, mens mange flere deltog via Adobe Connect.
I løbet af den tredje og en halv dages workshop blev der afgivet adskillige præsentationer, der tog mange relevante emner op. Disse omfattede forskellige typer teknosignaturer, radiosøgning efter udenjordisk intelligens (SETI), solsystem SETI, megastrukturer, dataindvinding og optisk og nær-infrarødt lys (NIL) søgninger. I henhold til lovforslaget om husbevillinger blev resultaterne af værkstedet samlet til en rapport, der blev forelagt den 28. november 2018.
I sidste ende var formålet med workshoppen fire gange:
- Definer den aktuelle tilstand i teknosignaturfeltet. Hvilke eksperimenter har fundet sted? Hvad er det mest avancerede inden for detektering af teknosignatur? Hvilke grænser har vi i øjeblikket for teknosignaturer?
- Forstå de fremskridt, der kommer på kort sigt inden for teknosignaturfeltet. Hvilke aktiver er der på plads, der kan anvendes til søgning efter teknosignaturer? Hvilke planlagte og finansierede projekter vil fremme avanceret teknologi i de kommende år, og hvad er arten af denne fremgang?
- Forstå det fremtidige potentiale inden for teknosignaturfeltet. Hvilke nye undersøgelser, nye instrumenter, teknologiudvikling, nye data-mining algoritmer, ny teori og modellering osv., Ville være vigtige for fremtidige fremskridt på området?
- Hvilken rolle kan NASA-partnerskaber med den private sektor og filantropiske organisationer spille for at fremme vores forståelse af teknosignaturfeltet?
Rapporten begynder med at give baggrundsinfo om jagt på technosignaturer og tilbyde en definition af udtrykket. Til dette citerer forfatterne Jill Tarter, en af de førende ledere inden for SETI-forskning og den person, der opfandt selve udtrykket. Ud over at være direktør for Center for SETI Research (en del af SETI Institute) i 35 år, var hun også projektforsker for NASAs SETI-program, før det blev annulleret i 1993.
Som hun antydede i 2007-artiklen, med titlen "Udviklingen i livet i universet: er vi alene?":
”Hvis vi kan finde teknosignaturer - bevis på en eller anden teknologi, der ændrer dets miljø på måder, der er detekterbare - vil vi have tilladelse til at udlede eksistensen af, i det mindste på et tidspunkt, af intelligente teknologer. Ligesom med biosignaturer er det ikke muligt at opregne alle de potentielle teknosignaturer af teknologi-som-vi-ikke-endnu-kender det, men vi kan definere systematiske søgestrategier for ækvivalenter af nogle jordlige teknologier fra det 21. århundrede. ”
Med andre ord er teknosignaturer, hvad vi mennesker ville genkende som tegn på teknologisk avanceret aktivitet. Det bedst kendte eksempel er radiosignaler, som SETI-forskere har brugt de sidste par årtier på at søge. Men der er mange andre underskrifter, der ikke er blevet udforsket fuldt ud, og flere bliver forestillet hele tiden.
Disse inkluderer laseremissioner, som kunne bruges til optisk kommunikation eller som et fremdrivningsmiddel; tegn på megastrukturer, som nogle mente var årsagen bag den mystiske dæmpning af Tabby's Star; eller en atmosfære fuld af kuldioxid, metan, CFC'er og andre kendte forurenende stoffer (for at tage en side fra vores egen bog).
Når det kommer til at lede efter biosignaturer, er forskere begrænset af det faktum, at der kun er en planet, som vi kender, der understøtter livet: Jorden. Men udfordringerne strækker sig langt ud over at omfatte finansieringsspørgsmål og. Som Jason Wright - lektor ved PSU og Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) og en af forfatterne til rapporten - fortalte Space Magazine via e-mail:
”De tekniske udfordringer er mange. Hvilke slags teknosignaturer ville en udenjordisk teknologisk art generere? Hvilke af disse er detekterbare? Hvordan ved vi, om vi har fundet en? Hvis vi finder det, hvordan kan vi være sikre på, at det er et tegn på teknologi og ikke noget uventet, men naturligt? ”
I denne henseende betragtes planeter som ”potentielt beboelige” baseret på, om de er ”jordlignende” eller ikke. På omtrent samme måde er jakten på technosignaturer begrænset til teknologier, som vi ved, er gennemførlige. Der er dog også nogle vigtige forskelle mellem teknosignaturer og biosignaturer.
Som de forklarer, er mange foreslåede avancerede teknologier enten "selvlysende" (dvs. lasere eller radiobølger) eller involverer manipulation af energi fra lyse naturlige kilder (dvs. Dyson Spheres og andre megastrukturer omkring stjerner). Der er også muligheden for, at technosignaturer vil være vidt distribueret, fordi de pågældende arter kan have spredt deres civilisation til nabostjernersystemer og endda galakser.
Som Wright forklarede, er der mange typer teknosignaturer, hvoraf den mest almindelige søgning er et radiosignal:
”Disse har mange fordele: de er åbenlyst kunstige, de er en af de billigste og letteste måder at transmittere information over lange afstande, de kræver ikke nogen ekstrapolering i teknologi fra vores til at generere, og vi kan registrere endda ganske svage signaler ved interstellare afstande. Andre almindelige teknosignaturer er lasere - enten impulser eller kontinuerlige bjælker - som har mange af de samme fordele. Begge teknosignaturer blev foreslået for næsten 50 år siden, og det meste af det arbejde, der er udført på technosignaturer indtil videre, har været på udkig efter dem. ”
For hver af disse underskrifter er det derfor nødvendigt at etablere øvre grænser, så forskerne ved nøjagtigt hvad ikke at lede efter. ”Når du søger efter noget og ikke finder det, skal du omhyggeligt dokumentere nøjagtigt, hvilke signaler du har bevistgør ikke findes, ”sagde Wright. "Noget som: ingen signaler, der er stærkere end et niveau, på et tidspunkt inden for et område af bestemte stjerner, smalere end nogle båndbredde, inden for et bestemt frekvensområde."
Rapporten behandler derefter, hvad de øvre grænser for detektion er for hver teknosignatur, og hvilken nuværende metode og teknologi der findes for at søge efter dem. For at sætte dette i perspektiv citerer de fra en undersøgelse fra 2005 af Chyba og Hand:
”Astrofysikere ... brugte årtier på at undersøge og søge efter sorte huller, før de akkumulerede dagens overbevisende bevis for, at de findes. Det samme kan siges om søgningen efter stuetemperatur-superledere, protonfald, overtrædelser af særlig relativitet eller for den sags skyld Higgs boson. Faktisk handler meget af den vigtigste og mest spændende forskning inden for astronomi og fysik nøjagtigt med studiet af genstande eller fænomener, hvis eksistens ikke er blevet demonstreret - og som faktisk kan vise sig ikke at eksistere. I denne forstand konfronterer astrobiologi blot, hvad der er en velkendt, endda almindelig situation i mange af dens søstervidenskaber. ”
Med andre ord, fremtidige fremskridt på dette felt vil bestå af at udvikle måder at jage på mulige teknosignaturer og bestemme i hvilken form disse underskrifter ikke kan udelukkes som naturfænomener. De begynder med at overveje det omfattende arbejde, der er blevet udført inden for radioastronomi.
Når det kommer helt ned til det, kunne det kun siges, at en ekstremt smalbånds astronomisk radiokilde har en kunstig oprindelse, da bredbåndsradio transmissioner er en almindelig forekomst i vores galakse. Som et resultat har SETI-forskere foretaget undersøgelser, der kiggede efter både kontinuerlige bølge- og pulsradiokilder, som ikke kunne forklares med naturlige fænomener.
Et godt eksempel på dette er den berømte “WOW! Signal ”, der blev opdaget den 15. august 1977 af astronom Jerry R. Ehman ved hjælp af Big Ear-radioteleskopet ved Ohio State University. I løbet af kortlægning af Skytten-stjernebilledet, nær M55-kugleklyngen, bemærkede teleskopet et pludseligt spring i radiosendinger.
Desværre kunne flere opfølgende undersøgelser ikke finde yderligere indikationer på radiosignaler fra denne kilde. Dette og andre eksempler karakteriserer det omhyggelige og vanskelige arbejde, der følger med at søge efter radiobølgeteknologi, som er blevet karakteriseret som at være på udkig efter en nål i ”Cosmic Haystack”.
Eksempler på eksisterende undersøgelsesinstrumenter og metoder inkluderer SETI-instituttets Allen Telescope Array, Arecibo Observatory, Robert C. Byrd Green Bank-teleskopet, Parkes Telescope og Very Large Array (VLA), [e-mail-beskyttet] -projektet og gennembrudslytning . Men i betragtning af at det rumfang, der er blevet søgt efter både kontinuerlige og pulserede radiosøgninger, er de nuværende øvre grænser for radiobølgesignaturer ganske svage.
Tilsvarende skal optiske og næsten infrarøde lyssignaler (NIL) signaler også komprimeres med hensyn til frekvens og tid for at blive betragtet som kunstige med oprindelse. Her inkluderer eksempler instrumentet Near-Infrared Optical SETI (NIROSETI), Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS), the Near-Earth Object Wide-field Survey Explorer (NEOWISE) og Keck / High Resolution Echelle Spectrometer ( HIRES).
Når det kommer til at lede efter megastrukturer (som Dyson Spheres), fokuserer astronomer på både spildvarme fra stjerner og dypper i deres lysstyrke (tilsløringer). I tilfælde af førstnævnte er der blevet foretaget undersøgelser, der kiggede efter overskydende infrarød energi, der kommer fra nærliggende stjerner. Dette kan ses som en indikation af, at stjernelys bliver fanget af teknologi (f.eks. Solpaneler).
I overensstemmelse med termodynamikens love vil en del af denne energi blive udstrålet som "spildevarm". For sidstnævnte tilfælde er uklarheder blevet undersøgt ved hjælp af data fra Kepler og K2 missioner for at se, om de kunne indikere tilstedeværelsen af massive omløbskonstruktioner - på samme måde som de blev brugt til at bekræfte planetoverførsler og eksoplaneternes eksistens.
Tilsvarende er der blevet foretaget undersøgelser af andre galakser ved hjælp af Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) og Two Micron All-Sky Survey (2MASS) for at se efter tegn på uklarheder. Andre igangværende søgninger gennemføres med den infrarøde astronomiske satellit (IRAS) og de forsvindende & udseende kilder under et århundrede af observationer (VASCO).
Rapporten omhandler også teknosignaturer, der muligvis findes i vores helt eget solsystem. Her rejses sagen om ‘Oumuamua. Ifølge nylige undersøgelser er det muligt, at dette objekt faktisk er fremmed sonde, og at tusinder af sådanne genstande kunne eksistere i solsystemet (hvoraf nogle kunne studeres i den nærmeste fremtid).
Der har endda været forsøg på at finde beviser på tidligere civilisationer her på Jorden skønt kemiske og industrielle teknosignaturer, svarende til hvordan sådanne indikatorer på en ekstrasolplanet kunne betragtes som bevis på en avanceret civilisation.
En anden mulighed er eksistensen af rumbaserede fremmede artefakter eller "flaske-beskeder". Disse kunne have form af rumfartøjer, der indeholder meddelelser, der ligner "Pioneer Plaque" på Pioneer 10 og 11 missioner eller "Golden Record" af Voyager 1 og 2 missioner.
I sidste ende varierer de øverste grænser for disse teknosignaturer, og ingen forsøg på at finde nogen har lykkedes indtil videre. Som de fortsætter med at bemærke, er der betydelige muligheder for fremtidig opdagelse af teknosignatur takket være udviklingen af næste generations instrumenter, raffinerede søgemetoder og lukrative partnerskaber.
Disse giver mulighed for større følsomhed, når man søger eksempler på kommunikationsteknologi, såvel som tegn på kemiske og industrielle signaturer takket være evnen til at direkte afbilde eksoplaneter.
Eksempler inkluderer jordbaserede instrumenter som det ekstremt store teleskop (ELT), det store synoptiske undersøgelsesteleskop (LSST) og det gigantiske magellan-teleskop (GMT). Der er også eksisterende pladsbaserede instrumenter, herunder de nyligt pensionerede Kepler mission (hvis data stadig fører til værdifulde opdagelser) Gaia mission og Transit Exoplanet Survey Satellite (TESS).
Rumbaserede projekter, der i øjeblikket er under udvikling inkluderer James Webb-rumteleskop (JWST), the Infrarødt teleskop med bredt felt (FØRSTE) og PLAnetary transmissioner og oscillationer af stjerner (PLATO) missioner. Dette instrument kombineret med forbedret software og datadelingsmetoder forventes at give nye og spændende resultater i en ikke alt for fjern fremtid.
Men som Wright opsummerede, det, der vil gøre den største forskel, er meget tid og tålmodighed:
”På trods af at være 50 år gammel, er SETI (eller, hvis du vil, søgning efter technosignaturer) på mange måder stadig i sin spædbarn. Der har ikke været meget søgning sammenlignet med søgninger efter andre ting (mørkt stof, sorte huller, mikrobielt liv osv.) På grund af den historiske mangel på finansiering; der har ikke engang været så meget kvantitativt, grundlæggende arbejde om, hvilke teknosignaturer man skal søge efter! Det meste af arbejdet hidtil har været folk, der tænker over, hvad de ville gøre, hvis de havde finansiering. Forhåbentlig kan vi snart begynde at omsætte disse ideer til praksis! ”
Efter et halvt århundrede har søgningen efter udenjordisk intelligens stadig ikke fundet noget bevis for intelligent liv ud over vores solsystem - dvs. Fermis berømte spørgsmål, "Hvor er alle?", Holder stadig. Men det er den gode ting ved Fermi-paradokset, du behøver kun at løse det én gang. Alt menneskeheden har brug for er at finde et enkelt eksempel, og det lige så æresbevidste spørgsmål "Er vi alene?" Vil endelig blive besvaret.
Den endelige rapport, "NASA and the Search for Technosignatures", blev udarbejdet af Jason Wright og Dawn Gelino - en lektor ved PSU og Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) og en forsker ved NASA Exoplanet Science Institute (NExScI) , henholdsvis.
