Hvad er de bedste måder at søge efter teknosignaturer på?

Søgen efter udenjordisk intelligens (SETI) har lange rødder i menneskets historie. Med fremkomsten af ​​moderne teknologier, videnskabsmænd var endelig i stand til at begynde at scanne himlen for ethvert tegn på liv. Da eftersøgningen først startede tilbage i 1960'erne, den fokuserede næsten udelukkende på at forsøge at opdage radiosignaler. Gennem årtierne, ingen uigendrivelige beviser for kunstige radiosignaler blev nogensinde fundet. Økonomisk støtte begyndte at glide væk fra disciplinen, og hvor pengene går, gør mange videnskabsmænd.

Men for nylig, stigningen i interessen for exoplanetforskning har pustet nyt liv i søgen efter intelligent liv, nu almindeligvis omtalt som søgningen efter "technosignatures." I 2018, NASA sponsorerede en konference, hvor videnskabsmænd, der var involveret i feltet, kom for at diskutere dets nuværende tilstand. Det møde blev fulgt op af et møde sidste år sponsoreret af Blue Marble Institute, som NASA også var med til at sponsorere. Nu er der kommet et arbejdspapir fra gruppen af ​​SETI-forskere, der deltog i konferencen. Talrige potentielle missionsideer til at finde teknosignaturer er beskrevet i papiret. Det er klart, at søgen efter udenjordisk intelligens ikke længere kun er begrænset til radioastronomi.

Der er 12 forskellige missionsbegreber diskuteret i papiret, men de kan opdeles i to hovedkategorier – dem der fokuserer på exoplaneter og dem der fokuserer på kroppe i vores eget solsystem.

Forfatterne, ledet af Dr. Hector Socar-Navarro, seniorforsker ved Instituto de Astrofisica de Canarias og direktør for Museum of Science and the Cosmos of Tenerife, introducere en ny parametrisering, der hjælper med at forstå den kategoriske opdeling. Kaldet "ichnoscale, " det er defineret som "den relative størrelsesskala af en given teknoginatur i enheder af samme teknosignatur produceret af nuværende jordteknologi."

Så ichnoscale bruger det faktum, at de fleste af de teknosignaturer, de foreslåede missioner leder efter, ville være synlige på Jorden givet en kraftig nok sensor. For eksempel, hvis en fremmed civilisation har en Dyson-sfære (f.eks. en type avanceret orbitalstruktur, der omfatter en hel stjerne), så ville ichnoskalaen af ​​den Dyson-kugle være uanset kuglens tværsnitsstørrelse divideret med størrelsen af ​​den største orbitale struktur i øjeblikket omkring Jorden - ISS.

Forfatterne introducerer derefter en graf, der hjælper med at guide diskussioner om forskellige teknosignaturer. På grafen, y-aksen er ichnoskalaen, som beskrevet ovenfor, mens x-aksen er det samlede antal objekter, der kunne observeres for den type teknosignatur.

De typer af teknosignatur, der søges af hver mission, varierer meget i kompleksitet og teknologiniveau for den civilisation, der er forbundet med den. Et relativt ligetil missionskoncept er en mission til at opdage industrielle forurenende stoffer i atmosfærer af exoplaneter. Dr. Socar-Navarro nævner, at det er muligt, at James Webb-rumteleskopet kunne opdage NO ₂ , et almindeligt industrielt forurenende stof, der udsendes af forbrændingsmotorer, i atmosfæren på exoplaneter. Endnu mere imponerende, nogle mere avancerede missionskoncepter, såsom LUVOIR, ville være i stand til at detektere koncentrationsniveauer svarende til jordens nuværende koncentrationsniveauer på exoplaneter op til 10 parsec væk. Andre atmosfæriske forurenende stoffer, såsom CFC'er, kendt for at have forårsaget et hul i ozonlaget, kunne også pege på en teknologisk civilisation på en planet, hvis atmosfære indeholder en overflod af dem.

Atmosfæriske forurenende stoffer kunne påvises for en civilisation, der er mindst lige så teknologisk avanceret som mennesker. Et par andre missioner kunne gøre det samme. Selvom radioastronomi indtil videre ikke er dukket op i SETI-indsatsen, videnskabsmænd har knap nok ridset dets potentiale.

En foreslået mission, der potentielt kunne finde en civilisation på menneskelig niveau relativt nærliggende, er et radioteleskop på den anden side af månen. Dette isolerede rum ville gøre det muligt at blive påvirket af en minimal mængde radiointerferens - faktisk ville det kun blive påvirket af en enkelt satellit. En sådan isolation kunne give mulighed for meget mere følsom instrumentering, og et meget højere signal/støjforhold for alle data, den indsamler.

Radio i sig selv er et kraftkrævende medie, og selv på Jorden bliver den erstattet af nyere teknologier såsom laserimpulser. At søge efter disse laserimpulser er en anden foreslået mission. Fremmede civilisationer kunne bruge dem enten til at kommunikere beskeder eller endda potentielt som fremdriftssystemer. Mange af disse stråler er stærke nok til at kunne ses meget langt væk, og systemer kan designes med moderne teknologi for at kunne fange dem.

En anden strategi til at opdage civilisationer langt væk bruger en teknik, der ligner exoplanetjægere selv - transit. Transit er, når et objekt passerer foran en stjerne, som det kredser om, og sænker den stjernes lysstyrke minutiøst. Disse fald i lysstyrke er ikke nødvendigvis et tegn på en planet, imidlertid, og kan være forårsaget af selve teknosignaturer, såsom en stjerneskærm eller et satellitbælte.

Mindre teknosignaturer er dog ikke de eneste, der er i stand til at blokere en stjernes lys. Større strukturer, sådan den førnævnte Dyson-sfære, eller endda en galaksespændende civilisation, der producerer unormal spildvarme, er en mulighed for mere avancerede civilisationer. Disse ville ikke kunne spores via transit, da de fuldstændigt blokerer en stjernes lys. Imidlertid, de ville kunne detekteres via en anden moderne teknologi - infrarød billedbehandling.

Sådanne store strukturer ville ikke være i stand til at indeholde de enorme mængder energi, som en stjerne eller galakse udsender. Derfor, det skal på en eller anden måde overføres gennem strukturen. Den mest sandsynlige måde det ville blive udstrålet på er gennem spildvarme, som kan overvåges via et simpelt infrarødt kamera. Der er mange infrarøde missionskoncepter, og en, der ligner Herschel-missionen, burde være i stand til at opdage disse storskalastrukturer.

På dette tidspunkt er det ret indlysende, at der ikke er sådanne megastrukturer i vores egen baghave. Men der kan være mindre tegn, som vi simpelthen ikke har kunnet se, fordi vi aldrig gad kigge. Dette koncept med at finde fremmedteknologi tæt på hjemmet blev populært af "2001:A Space Odyssey, " og de foreslåede missioner for at søge tættere på hjemmet ville helt sikkert have fundet artefakten, der blev berømt i filmen.

Den røde planet er måske ikke det mest sandsynlige sted at se. Den titel ville højst sandsynligt ligge med en himmelsk krop uden megen overfladeaktivitet, og mens Mars' miljø kan virke relativt stillestående, det er det faktisk ikke. Der er meget mere geologisk stabile steder i solsystemet, såsom Merkur, månen, eller endda asteroider i asteroidebæltet.

Dr. Socar-Navarro påpeger en vigtig pointe om, hvorfor denne stabilitet er vigtig. I øjeblikket, den nærmeste stjerne på Jorden (Proxima Centauri) er cirka fire lysår væk. Imidlertid, stjerner er ikke stationære, og man nærmer sig tæt nok på Solen til at bryde Oort-skyen cirka én gang hver 100, 000 år. Siden jorden er dannet, det betyder, at der har været cirka 45, 000 stjerner, der har passeret vores planet.

Hvis en af ​​disse stjerner indeholdt en civilisation så avanceret som vi er i øjeblikket, de ville sandsynligvis have bemærket biomarkørerne for liv i Jordens egen atmosfære. De kunne også have været fristet til at sende en sonde for at observere udviklingen af ​​det liv, svarende til hvordan Breakthrough Starshot-initiativet forsøger at sende en sonde til Proxima Centauri.

Enhver sonde, der blev sendt, kunne være blevet fanget et sted i solsystemet. Mens de mest sandsynlige steder for en sonde at ende, såsom Jupiter og Solen, kunne have ødelagt ethvert bevis, der er en chance for, at den landede et mere stabilt sted. Som sådan, tæt på hjemmet-missioner foreslår at fokusere på at forsøge at finde en sonde, der måske tidligere er blevet sendt til vores solsystem, med én undtagelse.

Placeringer for denne sondesøgning spænder fra Månen til de trojanske asteroider, der følger Jupiter rundt. Til månemissionen, nuværende observationsteknikker vil blive kombineret med AI-algoritmer for grundigt at søge hele månens overflade, ned til et par centimeter i diameter, for alt, der kan virke ud over det sædvanlige. At sende alle disse data tilbage til et menneske på Jorden, som måske er i stand til at definere, hvad "ud over det sædvanlige" er, ville være fuldstændig umuligt med den nuværende båndbredde til månens kredsløb.

I stedet, papiret foreslår at bruge et neuralt netværk AI-system, der med succes blev trænet til at opdage anomalier i data sendt tilbage af Lunar Reconnaissance Orbiter. Hvis denne algoritme blev uploadet til en nydesignet orbiter, det kunne dramatisk skære ned på antallet af billeder, det skulle sende, og gør derfor en sådan tæt observation mulig.

Ren dataoverførsel ville ikke være et så stort problem for et par andre missioner, der er foreslået tættere på hjemmet. Man ville være at sende et polarimeter til asteroidebæltet og det trojanske bælt. Instrumentet kunne derefter foretage en undersøgelse af objekterne i disse to overfyldte områder af solsystemet for at se, om nogen af ​​dem ser ud til at være malplacerede sammenlignet med lignende objekter. Menneskelige enheder stikker meget frem i polarimetri, fordi de typisk er bygget med meget flade, metaloverflader, som har tendens til at polarisere lys. Enheder fra fremmede oprindelser ville antages at have den samme slags metallisk glans.

Et af de mest berømte eksempler på, hvor polarisering ville have været yderst nyttig, var den meget korte observation af 'Oumuamua, mens den lynede gennem vores solsystem. Desværre, Forskere fik ikke en chance for at bruge teknikken, da det unikke objekt allerede var på vej ud af solsystemet, før observationsplatforme kunne bringes i spil på det. Der har været nogle spekulationer om, at 'Oumuamua i sig selv faktisk var en fremmed sonde, men vi vil desværre aldrig være i stand til at fortælle det, da det ikke længere er inden for observationsrækkevidde af nogen af ​​vores platforme.

Denne triste kendsgerning informerer det endelige tæt-på-hjem-missionskoncept fra papiret - designet og samlingen af ​​en hurtigreaktions-opsnapningsmission for enhver ny interstellare besøgende teleskoper finder. Denne mission kunne være baseret på jorden, indstillet til at starte, når tiden er inde, eller lancere i forvejen med forventning om, at det vil fuldføre en hård forbrænding for at indhente et hvilket som helst objekt, der passerer vores solsystem.

Selv hvis objektet en sådan mission ville besøge viser sig ikke at være en sonde, det ville stadig give uvurderlige data til andre videnskabelige bestræbelser. Dr. Socar-Navarro påpeger, at dual use scenario ville være normen snarere end undtagelsen. Hver eneste af de foreslåede missioner ville indsamle data, der ville være nyttige for andre videnskabelige discipliner end SETI, gør det mere attraktivt for finansieringsbureauer.

SETI selv har dog stadig den særlige plads i den menneskelige psyke. Dr. Socar-Navarro roser deltagerne i Blue Marble workshoppen og understreger vigtigheden af ​​denne igangværende søgning.

"Teknosignaturforskning bringer mennesker ind fra hele verden - interessen for andre civilisationer er noget, der pirrer vores fantasi kollektivt." han siger. Den virtuelle workshopdeltagelse af 53 begejstrede videnskabsmænd fra 13 lande giver troværdighed til hans påstand. med held, disse workshops vil være et første skridt mod at øge interessen for at finde et endegyldigt svar på et af de mest fundamentale spørgsmål om den menneskelige tilstand – er vi alene?