W 1995 roku para naukowców odkryła planetę poza naszym Układem Słonecznym, krążącą wokół gwiazdy typu słonecznego. Od czasu tego odkrycia – które przyniosło naukowcom część Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 2019 roku – badacze odkryli ponad 4000 egzoplanet, w tym kilka planet podobnych do Ziemi, które mogą potencjalnie być schronieniem dla życia.
Aby wykryć, czy planety są siedliskiem życia, naukowcy muszą jednak najpierw ustalić, jakie cechy wskazują, że życie jest (lub kiedyś było) obecne.
W ciągu ostatniej dekady astronomowie włożyli wiele wysiłku w znalezienie śladów prostych form życia, zwanych „biosygnaturami”, które mogą istnieć gdzie indziej we wszechświecie. Ale co jeśli obca planeta jest siedliskiem inteligentnego życia, które zbudowało technologiczną cywilizację? Czy istniałyby „technosygnatury”, które cywilizacja na innym świecie mogłaby stworzyć i które mogłyby być widoczne z Ziemi? I, czy te technosygnatury mogłyby być nawet łatwiejsze do wykrycia niż biosygnatury?
Adam Frank, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie w Rochester, otrzymał grant od NASA, który pozwoli mu zacząć odpowiadać na te pytania. Grant sfinansuje jego badania nad technosygnaturami – wykrywalnymi znakami przeszłej lub obecnej technologii używanej na innych planetach. Jest to pierwszy nieradiowy grant NASA w dziedzinie technosygnatur, jaki kiedykolwiek przyznano i reprezentuje on nowy, ekscytujący kierunek w poszukiwaniu pozaziemskiej inteligencji (SETI). Grant pozwoli Frankowi, wraz ze współpracownikami Jacobem-Haqq Misrą z międzynarodowej organizacji non-profit Blue Marble Space, Manasvi Lingam z Florida Institute of Technology, Avi Loebem z Uniwersytetu Harvarda i Jasonem Wrightem z Pennsylvania State University, na stworzenie pierwszych wpisów w internetowej bibliotece technosygnatur.
„SETI zawsze stawało przed wyzwaniem ustalenia, gdzie szukać” – mówi Frank. „Na które gwiazdy kierujesz swój teleskop i szukasz sygnałów? Teraz wiemy, gdzie szukać. Mamy tysiące egzoplanet, w tym planety w strefie zamieszkiwalnej, gdzie może powstać życie. Gra uległa zmianie.”
Natura poszukiwań również uległa zmianie. Cywilizacja, z natury, będzie musiała znaleźć sposób na produkcję energii, a, jak mówi Frank, „we wszechświecie jest tylko tyle form energii. Obcy nie są magią.”
Ale życie może przybierać różne formy, zawsze będzie oparte na tych samych fizycznych i chemicznych zasadach, które leżą u podstaw wszechświata. Ten sam związek dotyczy budowania cywilizacji; każda technologia, której używa obca cywilizacja, będzie oparta na fizyce i chemii. Oznacza to, że badacze mogą wykorzystać to, czego nauczyli się w laboratoriach na Ziemi, aby kierować swoim myśleniem o tym, co mogło się wydarzyć w innych miejscach we wszechświecie.
„Mam nadzieję, że korzystając z tego grantu, określimy ilościowo nowe sposoby sondowania oznak obcych cywilizacji technologicznych, które są podobne lub znacznie bardziej zaawansowane do naszych”, mówi Loeb, Frank B. Baird, Jr, Professor of Science at Harvard.
Badacze rozpoczną projekt od przyjrzenia się dwóm możliwym technoznakom, które mogą wskazywać na aktywność technologiczną na innej planecie:
- Panele słoneczne. Gwiazdy są jednymi z najpotężniejszych generatorów energii we wszechświecie. Na Ziemi czerpiemy energię z naszej gwiazdy, Słońca, więc „korzystanie z energii słonecznej byłoby całkiem naturalną rzeczą dla innych cywilizacji” – mówi Frank. Jeśli cywilizacja używa wielu paneli słonecznych, światło odbite od planety miałoby pewną sygnaturę spektralną – pomiar długości fal światła, które są odbijane lub pochłaniane – wskazującą na obecność tych kolektorów słonecznych. Naukowcy określą sygnatury spektralne zbierania energii słonecznej na dużą skalę na planecie.
- Zanieczyszczenia. „Przebyliśmy długą drogę do zrozumienia, w jaki sposób możemy wykryć życie na innych światach na podstawie gazów obecnych w atmosferach tych światów” – mówi Wright, profesor astronomii i astrofizyki na Penn State. Na Ziemi jesteśmy w stanie wykryć związki chemiczne w naszej atmosferze na podstawie światła, które te związki absorbują. Niektóre przykłady tych związków chemicznych to metan, tlen i sztuczne gazy, takie jak chlorofluorowęglowodory (CFC), których kiedyś używaliśmy jako czynników chłodniczych. Badania biosygnatur koncentrują się na związkach chemicznych takich jak metan, które wytwarza zwykłe życie. Frank i jego koledzy skatalogują sygnatury substancji chemicznych, takich jak CFC, które wskazują na obecność cywilizacji przemysłowej.
Informacje te zostaną zebrane w internetowej bibliotece technoznaków, którą astrofizycy będą mogli wykorzystać jako narzędzie porównawcze podczas zbierania danych.
„Naszym zadaniem jest powiedzieć: 'to pasmo długości fali jest miejscem, gdzie można zobaczyć pewne rodzaje zanieczyszczeń, to pasmo długości fali jest miejscem, gdzie można zobaczyć światło słoneczne odbite od paneli słonecznych’, mówi Frank. „W ten sposób astronomowie obserwujący odległą egzoplanetę będą wiedzieli, gdzie i czego szukać, jeśli szukają technoznaków.”
Praca jest kontynuacją wcześniejszych badań Franka w zakresie astrofizyki teoretycznej i SETI, w tym opracowania modelu matematycznego, aby zilustrować, jak zaawansowana technologicznie populacja i jej planeta mogą się razem rozwijać lub upadać; klasyfikowania hipotetycznych „egzo-cywilizacji” w oparciu o ich zdolność do okiełznania energii; oraz eksperymentu myślowego pytającego, czy poprzednia, dawno wymarła cywilizacja technologiczna na Ziemi byłaby nadal wykrywalna dzisiaj.
Dostarczone przez University of Rochester