Γιατί θα έχουμε στοιχεία για εξωγήινους—αν υπάρχουν—μέχρι το 2035
Έχω στοιχηματίσει ένα φλιτζάνι καφέ σε όλους ότι μέχρι το 2035 θα έχουμε στοιχεία για E.T. Για πολλούς από τους συναδέλφους μου, αυτό ακούγεται σαν μια χαμένη πρόταση. Για περισσότερο από μισό αιώνα, μια μικρή ομάδα επιστημόνων επιδιώκει την Αναζήτηση Εξωγήινης Νοημοσύνης ή SETI. Και δεν βρήκαμε τίποτα.
Είμαι από τη φύση μου αισιόδοξος - ως επιστήμονας, πρέπει να είσαι. Αλλά το αισιόδοξο συναίσθημά μου δεν είναι ευσεβής πόθος. στηρίζεται σταθερά στη λογική του SETI. Μισός αιώνας ακούγεται πολύς χρόνος, αλλά η αναζήτηση είναι πραγματικά στις πρώτες μέρες της. Δεδομένης της τρέχουσας κατάστασης των προσπαθειών και των ικανοτήτων του SETI, πιστεύω ότι βρισκόμαστε στο κατώφλι να μάθουμε κάτι πραγματικά επαναστατικό.
Τα περισσότερα από τα πειράματά μας μέχρι στιγμής έχουν χρησιμοποιήσει μεγάλες ραδιοφωνικές κεραίες σε μια προσπάθεια να κρυφακούσουν τα ραδιοφωνικά σήματα που μεταδίδονται από άλλες κοινωνίες, μια προσέγγιση που δραματοποιήθηκε από την Jodie Foster στην ταινία του 1997 Επικοινωνία . Σε αντίθεση με άλλα εξωγήινα potboilers, Επικοινωνήστε Η απεικόνιση του πώς θα μπορούσαμε να αναζητήσουμε εξωγήινους ήταν αρκετά ακριβής. Παρόλα αυτά, αυτή η ταινία ενίσχυσε την κοινή πεποίθηση ότι οι επαγγελματίες του SETI περνούν μέσα από το κοσμικό στατικό αναζητώντας ασυνήθιστα μοτίβα, όπως μια σειρά από πρώτους αριθμούς. Η αλήθεια είναι πιο απλή:Ψάχναμε για σήματα στενής ζώνης. "Στενή ζώνη" σημαίνει ότι ένα μεγάλο μέρος της ισχύος του πομπού συμπιέζεται σε ένα μικροσκοπικό τμήμα του επιλογέα ραδιοφώνου, κάνοντας τη μετάδοση πιο εύκολη. Αυτό είναι ανάλογο με τον τρόπο με τον οποίο ένας δείκτης λέιζερ, παρόλο που έχει μόνο λίγα milliwatts ισχύς, φαίνεται ωστόσο φωτεινός επειδή η ενέργεια συγκεντρώνεται σε ένα στενό εύρος μήκους κύματος.
Ένας σύγχρονος δέκτης SETI εξετάζει ταυτόχρονα δεκάδες ή και εκατοντάδες εκατομμύρια κανάλια, καθένα από τα οποία έχει περιορισμένο εύρος ζώνης 1 hertz. Αυτό το εύρος ζώνης είναι 5 εκατομμύρια φορές μικρότερο από ένα τηλεοπτικό σήμα και δεν έχει την ικανότητα να μεταφέρει πληροφορίες—ένα μήνυμα. Αλλά η ιδέα είναι πρώτα να ανακαλύψουμε εξωγήινους που βρίσκονται στον αέρα, μετά από τον οποίο θα κατασκευαστεί ένα πολύ μεγαλύτερο όργανο για να ανακαλύψει οποιαδήποτε διαμόρφωση.
Για τη στόχευση των κεραιών μας, το SETI χρησιμοποιεί παραδοσιακά δύο προσεγγίσεις. Το ένα είναι να σαρώσετε όσο το δυνατόν περισσότερο τον ουρανό. το άλλο είναι να μηδενίσουμε τα κοντινά αστρικά συστήματα. Μπορεί να πιστεύετε ότι το πρώτο θα είχε ένα πλεονέκτημα, καθώς δεν κάνει υποθέσεις σχετικά με το πού μπορεί να βρίσκονται οι εξωγήινοι. Αλλά μια έρευνα ουρανού ξοδεύει τον περισσότερο χρόνο της κοιτάζοντας τον κενό χώρο. Εάν συμφωνείτε με τη συμβατική άποψη ότι οι εξωγήινοι πιθανότατα θα εγκλωβιστούν σε πλανήτες ή φεγγάρια, τότε είναι προτιμότερο να αφιερώσετε πολύτιμο χρόνο στο τηλεσκόπιο στην εξέταση γειτονικών αστρικών συστημάτων.
Μια τρέχουσα στοχευμένη αναζήτηση είναι η έρευνα για τους κόκκινους νάνους του Ινστιτούτου SETI, η οποία πραγματοποιείται στη Συστοιχία Τηλεσκοπίων Άλεν, ένα σύνολο 42 κεραιών που βρίσκονται κάτω στους καταρράκτες της Καλιφόρνια. Κατεβαίνουμε μια λίστα με 20.000 μικρά αστέρια που είναι οι κύριοι υποψήφιοι για τη φιλοξενία κατοικήσιμων πλανητών. Αυτά τα κατακόκκινα τρεξίματα είναι πολυάριθμα και, κατά μέσο όρο, παλιά. Τα περισσότερα υπάρχουν εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, τον χρόνο που χρειάστηκε η ζωή στη Γη για να εξελιχθεί από μικροσκοπική λάσπη σε ανθρωποειδή υψηλής τεχνολογίας. Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι περίπου οι μισοί από όλους τους κόκκινους νάνους μπορεί να έχουν έναν βραχώδη κόσμο στην κατοικήσιμη ζώνη, όπου οι θερμοκρασίες θα συμβαδίζουν με το υγρό νερό.
Το Ινστιτούτο SETI δεν είναι η μόνη μπάντα κυνηγών εξωγήινων. Ενθαρρυμένος από μια μεγάλη εισροή χρημάτων από τον Ρώσο δισεκατομμυριούχο Γιούρι Μίλνερ, ο όμιλος SETI στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ, νοικιάζει χρόνο στο τηλεσκόπιο Green Bank στη Δυτική Βιρτζίνια και στο Ραδιοτηλεσκόπιο Parkes στη χώρα των προβάτων δυτικά του Σίδνεϊ, Αυστραλία. . Το μακροχρόνιο έργο τους, γνωστό ως Breakthrough Listen, περιλαμβάνει επίσης μεμονωμένα συστήματα αστέρων.
Αν και αυτές οι προσπάθειες είναι σε γενικές γραμμές παρόμοιες με αυτές που γίνονται εδώ και δεκαετίες, δεν είναι το SETI του μπαμπά σας. Η ταχεία ανάπτυξη της ψηφιακής επεξεργασίας σημαίνει ότι πολύ μεγαλύτερα τμήματα του ραδιοεπιλογέα μπορούν να εξεταστούν με μια κίνηση και —στην περίπτωση της συστοιχίας Allen— πολλά συστήματα αστεριών μπορούν να ελεγχθούν ταυτόχρονα. Η συστοιχία εξετάζει τώρα τρία αστέρια ταυτόχρονα, αλλά η πρόσθετη ισχύς του υπολογιστή θα μπορούσε να το αυξήσει σε περισσότερα από 100. Μέσα σε δύο δεκαετίες, τα πειράματα SETI θα είναι σε θέση να ολοκληρώσουν μια αναγνώριση 1 εκατομμυρίου αστρικών συστημάτων, που είναι εκατοντάδες φορές περισσότερο από ό,τι είχε γίνει προσεκτικά εξεταστεί μέχρι τώρα. Οι επαγγελματίες του SETI από τον Φρανκ Ντρέικ μέχρι τον Καρλ Σάγκαν έχουν υπολογίσει ότι ο γαλαξίας στεγάζει αυτήν τη στιγμή κάπου μεταξύ 10.000 και μερικών εκατομμυρίων εταιρειών εκπομπής. Εάν αυτές οι εκτιμήσεις είναι σωστές, τότε η εξέταση 1 εκατομμυρίου αστρικών συστημάτων θα μπορούσε κάλλιστα να οδηγήσει σε μια ανακάλυψη. Αν λοιπόν η υπόθεση του SETI έχει αξία, θα πρέπει να βρούμε εκπομπή από την Ε.Τ. μέσα σε μια γενιά. Αυτό θα με γλιτώσει από τα έξοδα να σας αγοράσω ένα φλιτζάνι καφέ.
Επιπλέον, οι επιστήμονες έχουν διαφοροποιηθεί. Για δύο δεκαετίες, ορισμένοι ερευνητές του SETI έχουν χρησιμοποιήσει συμβατικά οπτικά τηλεσκόπια για να αναζητήσουν εξαιρετικά σύντομες λάμψεις λέιζερ που προέρχονται από τα αστέρια. Με πολλούς τρόπους, οι εξωγήινοι μπορεί να είναι πιο πιθανό να επικοινωνούν με παλμικό φως παρά με ραδιοσήματα, για τον ίδιο λόγο που οι άνθρωποι στρέφονται στις οπτικές ίνες για πρόσβαση στο Διαδίκτυο:Μπορεί, τουλάχιστον κατ' αρχήν, να στείλει 100.000 φορές περισσότερα bit ανά δευτερόλεπτο από ραδιόφωνο μπορεί. Αυτά τα λεγόμενα οπτικά πειράματα SETI έχουν περιοριστεί στην εξέταση ενός αστρικού συστήματος τη φορά. Όμως, όπως και τα ξαδέρφια τους στο ραδιόφωνο, είναι έτοιμοι να γίνουν πιο γρήγοροι καθώς η νέα τεχνολογία τους επιτρέπει να ερευνούν όλο και πιο πλατιές περιοχές του ουρανού.
Οι φυσικοί έχουν προτείνει επίσης εντελώς νέους τρόπους επικοινωνίας, όπως τα νετρίνα και τα βαρυτικά κύματα. Μερικοί από τους συναδέλφους μου στο SETI έχουν μελετήσει αυτές τις επιλογές, αλλά δεν βλέπουμε μεγάλη αξία σε αυτές αυτή τη στιγμή. Τόσο τα νετρίνα όσο και τα βαρυτικά κύματα είναι εγγενώς δύσκολο να δημιουργηθούν και να ανιχνευθούν. Στη φύση, απαιτείται η κατάρρευση ενός αστεριού ή η συγχώνευση μαύρων οπών για να παραχθούν σε οποιαδήποτε ποσότητα. Η συνολική ενέργεια που απαιτείται για να στείλει το «Γεια σου, Γη» θα ήταν τρομακτική, ακόμη και για έναν πολιτισμό που θα μπορούσε να κυβερνήσει τους πόρους ενός γαλαξία.
Το IceCube, ο μεγάλος ανιχνευτής νετρίνων του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν στην Ανταρκτική, είναι ευαίσθητος μόνο σε σωματίδια πολύ υψηλής ενέργειας, τα οποία είναι ακριβώς εκείνα που θα ήταν πιο δαπανηρά να παραχθούν. Όλα τα χρόνια που λειτουργεί, το όργανο έχει ανιχνεύσει συνολικά μερικές δεκάδες από αυτά τα σωματίδια, παρόλο που είναι ένα κυβικό χιλιόμετρο σε μέγεθος. Όσον αφορά τα βαρυτικά κύματα, το Παρατηρητήριο Συμβολομετρικών Βαρυτικών Κυμάτων Laser κατάφερε να ανιχνεύσει συγκρουόμενες μαύρες τρύπες στο τελευταίο δευτερόλεπτο της πτώσης τους. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι οι εξωγήινοι θα μπήκαν στον κόπο να συνθλίψουν μαζί δύο τεράστιες μαύρες τρύπες για ένα σήμα αξίας ενός δευτερολέπτου.
Αλλά υπάρχει μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση που πρέπει να διερευνηθεί ακόμη με πολλές λεπτομέρειες:να αναζητήσουμε τεχνουργήματα - μηχανικά έργα μιας προηγμένης κοινωνίας. Μερικοί αστρονόμοι έχουν προτείνει μια εξωγήινη μεγαδομή, πιθανώς μια σφαίρα Dyson που συλλέγει ενέργεια, ως εξήγηση για τη μυστηριώδη εξασθένιση του άστρου του Τάμπι (επίσημα γνωστό ως KIC 8462852). Είναι μια σοβαρή πιθανότητα, αλλά δεν έχουν βρεθεί ακόμη στοιχεία που να το υποστηρίζουν.
Είναι επίσης κατανοητό ότι οι εξωγήινοι θα μπορούσαν να είχαν αφήσει χρονοκάψουλες στο δικό μας ηλιακό σύστημα, ίσως εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια χρόνια πριν, με την υπόθεση ότι ο πλανήτης μας θα μπορούσε τελικά να εξελιχθεί ένα είδος ικανό να τις βρει. Τα σημεία Lagrange στο σύστημα Γης-Σελήνης - τοποθεσίες όπου η βαρύτητα της Γης, της Σελήνης και του Ήλιου είναι εξισορροπημένη, έτσι ώστε ένα αντικείμενο που τοποθετείται εκεί να παραμείνει εκεί - έχουν προταθεί ως καλοί τόποι κυνηγιού για εξωγήινα αντικείμενα, όπως και η ίδια η σελήνη .
Μια άλλη ιδέα είναι ότι πρέπει να ψάξουμε για τα καυσαέρια υψηλής ενέργειας των διαστρικών πυραύλων. Το ταχύτερο διαστημόπλοιο θα χρησιμοποιούσε πιθανώς το πιο αποδοτικό καύσιμο:την ύλη σε συνδυασμό με την αντιύλη. Η καταστροφική «καύση» τους όχι μόνο θα εκτόξευε το σκάφος στο διάστημα με ένα δίκαιο κλάσμα της ταχύτητας του φωτός, αλλά θα παρήγαγε μια εξάτμιση ακτίνων γάμμα, την οποία θα μπορούσαμε να ανιχνεύσουμε. Οι πύραυλοι θα μπορούσαν να διαχωριστούν από πηγές φυσικών ακτίνων γάμμα με τη σχετικά γρήγορη κίνησή τους στον ουρανό.
Το ελκυστικό με τα τεχνουργήματα είναι ότι η εύρεση τους δεν είναι χρονικά κρίσιμη. Αντίθετα, για να αναζητήσετε σήματα, πρέπει να ενεργοποιήσετε τα όργανά σας την κατάλληλη στιγμή. Δεν βοηθάει η αναζήτηση ραδιοφωνικών ping, φλας λέιζερ ή εκρήξεων νετρίνων εάν η E.T. άπλωσε το χέρι να μας αγγίξει κατά τη διάρκεια της βασιλείας των δεινοσαύρων ή θα το κάνει σε εκατό εκατομμύρια χρόνια από τώρα. Τα τεχνουργήματα δεν έχουν τέτοιο πρόβλημα συγχρονισμού. Τούτου λεχθέντος, η αναζήτηση τεχνουργημάτων έχει τους δικούς της τρομακτικούς παράγοντες. Οτιδήποτε πέρα από το ηλιακό μας σύστημα θα έπρεπε να είναι πραγματικά τεράστιο για να είναι ορατό. θα ήταν πολύ δύσκολο να βρεθούν ξαδέρφια του διαστημόπλοιου Enterprise.
Το SETI δεν είναι ένα παραδοσιακό επιστημονικό πρόβλημα στο οποίο μια υπόθεση μπορεί να παραποιηθεί. Δεν μπορούμε ποτέ να αποδείξουμε ότι οι εξωγήινοι δεν είναι εκεί έξω, μόνο ότι είναι. Αλλά η ικανότητά μας για αναζήτηση βελτιώνεται με κάθε τεχνολογική καινοτομία. Συγκρίνω την κατάσταση με το έτος 1491. Ο ευρωπαϊκός πολιτισμός υπήρχε εδώ και 2.500 χρόνια, ωστόσο η Αμερική δεν ήταν σε κανένα χάρτη. Ο μεσοαμερικανικός πολιτισμός, από την πλευρά του, υπήρχε για περίπου τόσο καιρό, αλλά επίσης αγνοούσε τι βρισκόταν πάνω από τους ωκεανούς. Με μια ματιά και μια κραυγή από έναν ναύτη στο Pinta, όλα άλλαξαν.
Ο Seth Shostak είναι ο ανώτερος αστρονόμος στο Ινστιτούτο SETI. Πρόεδρος της Μόνιμης Ομάδας Μελέτης SETI της Διεθνούς Ακαδημίας Αστροναυτικής για μια δεκαετία και φιλοξενεί την εβδομαδιαία ωριαία επιστημονική ραδιοφωνική εκπομπή του Ινστιτούτου SETI, «Big Picture Science». Είναι συν-συγγραφέας ενός σχολικού βιβλίου για την αστροβιολογία και του Confessions of a Alien Hunter:A Scientist’s Search for Extraterrestrial Intelligence. Ακολουθήστε τον στο Twitter @SethShostak.
ΠΡΟΣΟΧΗ:Τι μας διδάσκει ο Ντόναλντ Τραμπ για το παράδοξο Fermi.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στο Nautilus Cosmos τον Νοέμβριο του 2016.
