Leta 1961 je slavni astronom Frank Drake ustvaril formulo za oceno števila zunajzemeljskih inteligenc (ETI), ki bi lahko obstajale znotraj naše galaksije. Ta formula, znana kot "enačba Draka", je pokazala, da bo tudi po najbolj konservativnih ocenah naša galaksija v danem času gostila vsaj nekaj naprednih civilizacij. Približno desetletje pozneje je NASA uradno začela iskanje programa zunajzemeljske obveščevalne službe (SETI).
Ta prizadevanja so v zadnjih desetletjih doživela velik porast zanimanja zahvaljujoč odkritju na tisoče ekstrasolarnih planetov. Za obravnavo možnosti, da tam obstaja življenje, se znanstveniki zanašajo tudi na prefinjena orodja za iskanje kazalnikov kazalcev bioloških procesov (aka. Biosignatures) in tehnološke dejavnosti (tehnonosigtura), ki bi lahko pomenili ne le življenje, temveč napredno inteligenco.
Za spopadanje z naraščajočim zanimanjem za to področje je NASA septembra gostila Nasino delavnico tehnoloških podpisov. Namen te delavnice je bil oceniti trenutno stanje raziskav tehnonosigure, kjer so najbolj obetavni načrti in kjer je mogoče napredovati. Pred kratkim je bilo objavljeno poročilo delavnice, ki vsebuje vse njihove ugotovitve in priporočila za prihodnost tega področja.
Ta delavnica je nastala na podlagi predloga zakona o odobritvah Kongresne hiše, ki je bil sprejet aprila 2018, v katerem je NASA bila usmerjena, naj začne podpirati znanstveno iskanje tehnoloških podpisov kot del njihovega večjega iskanja nezemeljskega življenja. Dogodek je združil znanstvenike in temeljne preiskovalce z različnih področij Lunar in planetarnega inštituta (LPI) v Houstonu, veliko več pa jih je sodelovalo prek Adobe Connect.
Med tridnevno in pol dnevno delavnico so bile izvedene številne predstavitve, ki so obravnavale številne pomembne teme. Vključevale so različne vrste tehnologij, radijsko iskanje zunajzemeljske inteligence (SETI), sončni sistem SETI, megastrukture, rudarjenje podatkov ter iskanje optičnih in bližnje infrardeče svetlobe (NIL). V skladu s predlogom zakona o odobritvah stanovanjskih hiš so bili rezultati delavnice sestavljeni v poročilo, ki je bilo predloženo 28. novembra 2018.
Na koncu je bil namen delavnice štirikrat:
- Določite trenutno stanje polja tehnonosigura. Kateri poskusi so se zgodili? Kaj je najsodobnejše za odkrivanje tehno podpisa? Kakšne omejitve trenutno imamo pri podpisovanju tehnologij?
- Razumevanje bližajočega se napredka na področju tehnoignature. Katera sredstva so na voljo za iskanje tehnoloških podpisov? Kateri načrtovani in financirani projekti bodo v prihodnjih letih izboljšali stanje tehnike in kakšna je narava tega napredka?
- Razumevanje prihodnjega potenciala področja tehnoznanstva. Katere nove raziskave, novi instrumenti, razvoj tehnologije, novi algoritmi za pridobivanje podatkov, nova teorija in modeliranje itd. Bi bili pomembni za prihodnji napredek na tem področju?
- Kakšno vlogo lahko NASA-jeva partnerstva z zasebnim sektorjem in človekoljubnimi organizacijami igrajo pri napredku našega razumevanja področja tehnoloških podpisov?
Poročilo se začne z zagotavljanjem osnovnih informacij o lovu na tehnoznanitve in ponuja opredelitev izraza. Za to avtorji navajajo Jill Tarter, eno najpomembnejših voditeljev na področju raziskav SETI in osebo, ki je sama skovala izraz. Poleg tega, da je bila 35 let direktorica Centra za raziskave SETI (del inštituta SETI), je bila tudi projektna znanstvenica za NASA-in program SETI, preden je bil leta 1993 odpovedan.
Kot je navedla v članku iz leta 2007 z naslovom "Evolucija življenja v vesolju: smo sami?":
"Če lahko najdemo tehno-podpise - dokaze o neki tehnologiji, ki spreminja svoje okolje na načine, ki jih je mogoče zaznati - potem nam bo dovoljeno sklepati, vsaj občasno, na inteligentne tehnologe. Tako kot pri biosignarijah ni mogoče našteti vseh potencialnih tehnoloških podpisov tehnologije, kot jih še ne vemo, lahko pa določimo sistematične strategije iskanja za ustreznike nekaterih zemeljskih tehnologij 21. stoletja. "
Z drugimi besedami, tehnoznanitve so tisto, kar bi ljudje prepoznali kot znake tehnološko napredne dejavnosti. Najbolj znan primer so radijski signali, za katerimi so raziskovalci SETI v zadnjih nekaj desetletjih iskali. A obstaja še veliko drugih podpisov, ki niso bili raziskani v celoti, in več se jih zamisli ves čas.
Sem spadajo laserske emisije, ki jih je mogoče uporabiti za optično komunikacijo ali za pogon; znaki megastruktur, za katere nekateri verjamejo, da so razlog za skrivnostno zasenčenje Tabbyjeve zvezde; ali ozračje, polno ogljikovega dioksida, metana, CFC-jev in drugih znanih onesnaževal (za ogled strani iz lastne knjige).
Ko gre za iskanje biosignatov, so znanstveniki omejeni s tem, da obstaja samo en planet, za katerega vemo, da podpira življenje: Zemlja. Toda izzivi segajo precej dlje, kot vključujejo vprašanja financiranja in. Kot je za Space Magazine po e-pošti povedal Jason Wright - izredni profesor PSU in Centra za eksoplanete in življenjske svetove (CEHW) ter eden od avtorjev poročila:
"Tehničnih izzivov je veliko. Kakšne vrste tehnologij bi ustvarile nezemeljske tehnološke vrste? Kateri od teh je zaznaven? Kako bomo vedeli, če smo ga našli? Če ga najdemo, kako se lahko prepričamo, da je to znak tehnologije in ne nekaj nepričakovanega, ampak naravnega? "
V tem pogledu se za planete šteje, da so »možno bivati«, in sicer glede na to, ali so »podobni Zemlji« ali ne. Na skoraj enak način je lov na tehno podpise omejen na tehnologije, za katere vemo, da so izvedljive. Vendar pa obstajajo tudi nekatere ključne razlike med tehnološkimi podpisi in biosignaturami.
Kot pojasnjujejo, so številne predlagane napredne tehnologije bodisi „samosvetleče“ (tj. Laserji ali radio valovi) ali pa vključujejo manipulacijo z energijo iz svetlih naravnih virov (tj. Dyson-sfere in drugih megastruktur okoli zvezd). Obstaja tudi možnost, da se tehnoznamenji široko razširijo, ker bi lahko zadevne vrste svojo civilizacijo razširile na sosednje zvezdne sisteme in celo galaksije.
Kot je pojasnil Wright, obstaja veliko vrst tehnoloških podpisov, med katerimi je najpogosteje iskan radijski signal:
"Imajo številne prednosti: očitno so umetni, so eden najcenejših in najlažjih načinov za prenos informacij na velike razdalje, za njihovo generiranje ni potrebna nikakršna ekstrapolacija v tehnologiji, zato lahko zaznamo celo precej šibke signale pri medzvezdne razdalje. Druge pogoste tehno-podpise so laserji - bodisi impulzi bodisi neprekinjeni žarki -, ki imajo številne enake prednosti. Obe tehnologiji sta bili predlagani pred skoraj 50 leti in večina dela, ki sta jih doslej opravila na področju podpisovanja tehnologij, je bila iskana. "
Za vsako od teh podpisov je torej treba določiti zgornje meje, da bodo znanstveniki natančno vedeli, kaj ne iskati. "Ko nekaj iščete in ne najdete, morate natančno dokumentirati, katere signale ste dokazaline obstajajo, "je rekel Wright "Nekaj takega: ni signalov, močnejših od neke ravni, v določenem času znotraj določenega obsega zvezd, ožji od neke pasovne širine, v nekem območju frekvenc."
Poročilo nato navaja, kakšne so zgornje meje zaznavanja za vsako tehnologijo in kakšna trenutna metoda in tehnologija obstajata za njihovo iskanje. Da bi to postavili v perspektivo, navajajo študijo Chyba in Hand iz leta 2005:
"Astrofiziki ... so desetletja preučevali in iskali črne luknje, preden so zbrali današnje prepričljive dokaze, da obstajajo. Enako lahko rečemo za iskanje superprevodnikov sobne temperature, propadanja protonov, kršitev posebne relativnosti ali v zvezi s tem Higgsovega bozona. Večina najpomembnejših in najbolj navdušujočih raziskav v astronomiji in fiziki se ukvarja prav s preučevanjem predmetov ali pojavov, katerih obstoj ni bil dokazan - in to lahko v resnici izgine. V tem smislu se astrobiologija zgolj spopada s tistim, kar je znano, celo običajno stanje v mnogih njenih sestrskih vedah. "
Z drugimi besedami, prihodnji napredek na tem področju bo vseboval razvoj načinov za iskanje možnih tehno podpisov in določitev, v kakšni obliki teh podpisov ni mogoče izključiti kot naravne pojave. Začnejo z obravnavo obsežnega dela, ki je bilo opravljeno na področju radio astronomije.
Če gre takoj za njo, bi lahko rekli, da ima le izjemno ozko pasovni astronomski radijski vir umetni izvor, saj so širokopasovni radijski prenosi pogosti pojav v naši galaksiji. Kot rezultat tega so raziskovalci SETI izvedli raziskave, ki so iskale tako neprekinjene radijske vire kot impulze, ki jih naravni pojavi niso mogli razložiti.
Dober primer tega je znameniti "WOW! Signal “, ki ga je 15. avgusta 1977 zaznal astronom Jerry R. Ehman s pomočjo radijskega teleskopa Big Ear na državni univerzi Ohio. Teleskop je med pregledovanjem ozvezdja Strelca, v bližini krogle M55, opazil nenaden skok radijskih prenosov.
Na žalost večkratnih nadaljnjih anket ni bilo mogoče najti nadaljnjih znakov radijskih signalov iz tega vira. Ta in drugi primeri so značilni za mukotrpno in težko delo, ki je povezano z iskanjem radijskih valovnih tehnologij, za katere je bilo značilno, da iščejo iglo v "kozmičnem senu".
Primeri obstoječih inštrumentov in metod za raziskovanje vključujejo Allen teleskop Alen, Observatorij Arecibo, teleskop Robert C. Byrd Green Bank, teleskop Parkes in zelo velik niz (VLA), projekt [zaščitena po e-pošti] in Preboj poslušajte . A glede na to, da je obseg prostora, ki so ga iskali tako za nenehno kot impulzno radijsko iskanje, so trenutne zgornje meje podpisov radijskih valov precej šibke.
Podobno je treba optične in bližnje infrardeče svetlobne signale (NIL) stisniti tudi glede na frekvenco in čas, da se lahko štejejo za umetne. Tukaj so primeri instrumenta za bližino infrardečega optičnega SETI (NIROSETI), sistema za zelo energijsko sevanje s teleskopskim teleskopom (VERITAS), raziskovalca širokopasovnega merjenja obličja Zemlje (NEOWISE) in spektrometra Keche / High Resolution Echelle Spectrometer ( NJENE).
Ko gre za iskanje megastruktur (na primer Dyson Spheres), se astronomi osredotočajo tako na odpadno toploto zvezd kot na potapljanje v svojo svetilnost (zatemnitve). V primeru prvega so bile izvedene raziskave, ki so iskale presežek infrardeče energije, ki prihaja od bližnjih zvezd. To bi lahko razumeli kot pokazatelj, da zvezdna svetloba ujame tehnologija (na primer sončne plošče).
V skladu z zakoni termodinamike bi del te energije seval kot "odpadno" toploto. V primeru slednjih so bile zatemnitve proučene s pomočjo podatkov iz Kepler in K2 misije, da bi ugotovili, ali bi lahko kazali na prisotnost masivnih krožnih struktur - na enak način, kot so jih uporabljali za potrditev planetarnih tranzitov in obstoj eksoplanetov.
Podobno so bile izvedene tudi raziskave drugih galaksij, ki so uporabile široko polje, Infrardeči raziskovalec (WISE) in Two Micron All-Sky Survey (2MASS), da bi iskal znake zatemnitve. Druga tekoča iskanja potekajo z infrardečim astronomskim satelitom (IRAS) in izvirajočimi in pojavnimi viri v stoletju opazovanj (VASCO).
Poročilo obravnava tudi tehnološke podpise, ki lahko obstajajo v našem lastnem Osončju. Tu je naveden primer „Oumuamua. Po zadnjih raziskavah je možno, da je ta predmet pravzaprav tuje sonda in da bi lahko v Osončju obstajalo na tisoče takšnih objektov (nekatere bi lahko preučili v bližnji prihodnosti).
Na Zemlji so bili celo poskusi najti dokaze o preteklih civilizacijah, čeprav kemične in industrijske tehnoznamenitve, podobno kot bi takšne kazalce na zunaj sončnem planetu lahko šteli za dokaz napredne civilizacije.
Druga možnost je obstoj vesoljskih predmetov ali "stekleničnih sporočil" v vesolju. Te bi lahko bile v obliki vesoljskih plovil, ki vsebujejo sporočila, podobna "Pioneer Plaque" Pionir 10 in 11 misije ali "zlati rekord" Voyager 1 in 2 misije.
Končno so zgornje meje teh tehnoloških podpisov različne in do zdaj ni uspel noben poskus. Kot ugotavljajo v nadaljevanju, obstajajo velike priložnosti za prihodnje odkrivanje tehno-podpisa zaradi razvoja instrumentov nove generacije, izpopolnjenih metod iskanja in donosnih partnerstev.
To bo omogočilo večjo občutljivost pri iskanju primerov komunikacijske tehnologije, pa tudi znakov kemičnega in industrijskega podpisa, zahvaljujoč možnosti neposrednega upodabljanja eksoplanetov.
Primeri vključujejo zemeljske instrumente, kot so izjemno velik teleskop (ELT), teleskop veliki sinoptični pregled (LSST) in velikanski teleskop Magellan (GMT). Obstajajo tudi obstoječi vesoljski instrumenti, vključno z nedavno upokojenimi Kepler misija (katere podatki še vedno vodijo do dragocenih odkritij), Gaia misijo in Prehodni satelit za anketo Exoplanet (TESS).
Vesoljski projekti, ki se trenutno razvijajo, vključujejo James Webb vesoljski teleskop (JWST), Teleskop o širokem polju infrardečega raziskovanja (WFIRST) in PLAnetarni prehodi in nihanja zvezd (PLATO) misije. Pričakuje se, da bodo ti instrumenti v kombinaciji z izboljšano programsko opremo in metodami izmenjave podatkov prinesli nove in vznemirljive rezultate v ne preveč oddaljeni prihodnosti.
Kot je povzel Wright, je največ, kar bo povzročilo največ, veliko časa in potrpljenja:
"Kljub temu, da je star 50 let, je SETI (ali, če želite, iskanje tehnoloških podpisov) v mnogih pogledih še vedno v povojih. Zaradi zgodovinskega pomanjkanja sredstev ni bilo veliko iskanja v primerjavi z iskanjem drugih stvari (temna snov, črne luknje, življenje mikrobov itd.); še ni bilo toliko kvantitativnega, temeljnega dela o tem, kakšne tehnološke podpise bi iskali! Večino dela do zdaj so ljudje razmišljali o tem, kaj bi delali, če bi imeli sredstva. Upajmo, da bomo te ideje kmalu lahko začeli uresničevati! "
Po pol stoletja iskanje zunajzemeljske inteligence še vedno ni našlo dokazov o inteligentnem življenju izven našega Osončja - to je Fermijevo znano vprašanje, "Kje so vsi?" Še vedno velja. Toda to je dobro pri Fermi Paradoxu, rešiti ga moraš le enkrat. Vse, kar človeštvo potrebuje, je najti en sam primer, na enako čas zastavljeno vprašanje "Ali smo sami?" Bo končno odgovoril.
Končno poročilo, "NASA in iskanje tehnonosignatov", sta sestavila Jason Wright in Dawn Gelino - izredna profesorja PSU in Centra za eksoplanete in življenjske svetove (CEHW) ter raziskovalca z NASA Science Institute of Exoplanet Science Institute (NExScI) oz.
