In 1995 ontdekte een stel wetenschappers een planeet buiten ons zonnestelsel die om een ster van het zonnetype draaide. Sinds die ontdekking – waarmee de wetenschappers een deel van de Nobelprijs voor natuurkunde van 2019 wonnen – hebben onderzoekers meer dan 4000 exoplaneten ontdekt, waaronder enkele aardachtige planeten die mogelijk leven kunnen herbergen.
Om te detecteren of planeten leven herbergen, moeten wetenschappers echter eerst bepalen welke kenmerken erop wijzen dat er leven is (of ooit was).
In de afgelopen tien jaar hebben astronomen veel moeite gedaan om te proberen te vinden welke sporen van eenvoudige vormen van leven – bekend als “biosignaturen”- elders in het universum zouden kunnen bestaan. Maar wat als een buitenaardse planeet intelligent leven herbergt dat een technologische beschaving heeft opgebouwd? Zouden er “technosignaturen” zijn die een beschaving op een andere wereld zou creëren die vanaf de aarde te zien zouden zijn? En, zouden deze technosignaturen nog makkelijker te detecteren zijn dan biosignaturen?
Adam Frank, een professor in de natuurkunde en sterrenkunde aan de Universiteit van Rochester, heeft een beurs van NASA gekregen waarmee hij een begin kan maken met het beantwoorden van deze vragen. De beurs zal zijn studie van technosignaturen financieren – detecteerbare tekenen van vroegere of huidige technologie die op andere planeten wordt gebruikt. Dit is de eerste NASA-beurs voor niet-radio-technosignaturen die ooit is toegekend en het is een opwindende nieuwe richting voor de zoektocht naar buitenaardse intelligentie (SETI). Dankzij de subsidie kan Frank, samen met medewerkers Jacob-Haqq Misra van de internationale non-profitorganisatie Blue Marble Space, Manasvi Lingam van het Florida Institute of Technology, Avi Loeb van Harvard University en Jason Wright van Pennsylvania State University, de eerste gegevens in een online technosignature library produceren.
“SETI heeft altijd voor de uitdaging gestaan om uit te zoeken waar je moet zoeken”, zegt Frank. “Op welke sterren richt je je telescoop en zoek je signalen? Nu weten we waar we moeten zoeken. We hebben duizenden exoplaneten, waaronder planeten in de bewoonbare zone waar leven kan ontstaan. Het spel is veranderd.”
De aard van de zoektocht is ook veranderd. Een beschaving zal van nature een manier moeten vinden om energie te produceren, en, zegt Frank, “er zijn maar zoveel vormen van energie in het heelal. Buitenaardse wezens zijn geen magie.”
Hoewel het leven vele vormen kan aannemen, zal het altijd gebaseerd zijn op dezelfde fysische en chemische principes die aan het universum ten grondslag liggen. Hetzelfde verband geldt voor het bouwen van een beschaving; elke technologie die een buitenaardse beschaving gebruikt, zal gebaseerd zijn op fysica en chemie. Dat betekent dat onderzoekers wat ze in aardse laboratoria hebben geleerd, kunnen gebruiken om na te denken over wat er elders in het heelal kan zijn gebeurd.
“Mijn hoop is dat we met behulp van deze subsidie nieuwe manieren zullen kwantificeren om tekenen te peilen van buitenaardse technologische beschavingen die vergelijkbaar zijn met of veel geavanceerder zijn dan de onze,” zegt Loeb, de Frank B. Baird, Jr, Professor of Science aan Harvard.
De onderzoekers zullen het project beginnen met het bekijken van twee mogelijke technosignaturen die zouden kunnen wijzen op technologische activiteit op een andere planeet:
- Solar panels. Sterren zijn een van de krachtigste energieopwekkers in het heelal. Op aarde halen we energie uit onze ster, de zon, dus “het gebruik van zonne-energie zou voor andere beschavingen een vrij natuurlijke zaak zijn om te doen,” zegt Frank. Als een beschaving veel zonnepanelen gebruikt, zou het licht dat door de planeet wordt weerkaatst een bepaalde spectrale signatuur hebben – een meting van de golflengten van het licht die worden weerkaatst of geabsorbeerd – die de aanwezigheid van die zonnecollectoren aanduidt. De onderzoekers zullen de spectrale signaturen van grootschalige planetaire zonne-energiecollectoren bepalen.
- Verontreinigende stoffen. “We zijn al een heel eind op weg om te begrijpen hoe we leven op andere werelden kunnen detecteren aan de hand van de gassen in de atmosferen van die werelden,” zegt Wright, hoogleraar astronomie en astrofysica aan Penn State. Op aarde kunnen we chemische stoffen in onze atmosfeer detecteren door het licht dat de stoffen absorberen. Voorbeelden van deze chemicaliën zijn methaan, zuurstof en kunstmatige gassen zoals de chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK’s) die we vroeger als koelmiddel gebruikten. Studies naar biosignaturen zijn gericht op chemische stoffen zoals methaan, die door eenvoudig leven worden geproduceerd. Frank en zijn collega’s zullen de handtekeningen catalogiseren van chemische stoffen, zoals CFK’s, die wijzen op de aanwezigheid van een industriële beschaving.
De informatie zal worden verzameld in een online bibliotheek van technosignaturen die astrofysici zullen kunnen gebruiken als een vergelijkingsinstrument bij het verzamelen van gegevens.
“Onze taak is om te zeggen, ‘deze golflengteband is waar je bepaalde soorten verontreinigende stoffen zou kunnen zien, deze golflengteband is waar je zonlicht zou zien dat wordt gereflecteerd door zonnepanelen,” zegt Frank. “Op die manier weten astronomen die een verre exoplaneet observeren waar en waar ze naar moeten zoeken als ze op zoek zijn naar technosignaturen.”
Het werk is een voortzetting van Frank’s eerdere onderzoek naar theoretische astrofysica en SETI, waaronder het ontwikkelen van een wiskundig model om te illustreren hoe een technologisch geavanceerde bevolking en zijn planeet zich samen zouden kunnen ontwikkelen of instorten; het classificeren van hypothetische “exo-beschavingen” op basis van hun vermogen om energie te benutten; en een gedachte-experiment met de vraag of een eerdere, lang uitgestorven technologische beschaving op aarde vandaag nog steeds detecteerbaar zou zijn.
Verleend door de Universiteit van Rochester