science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Wat zijn de beste manieren om naar technosignaturen te zoeken?

Krediet:NASA's Earth Observatory

De zoektocht naar buitenaardse intelligentie (SETI) heeft lange wortels in de menselijke geschiedenis. Met de komst van moderne technologieën, wetenschappers waren eindelijk in staat om de lucht te scannen op enig teken van leven. Toen de zoektocht in de jaren zestig begon, het richtte zich bijna uitsluitend op het proberen om radiosignalen te detecteren. In de loop van de decennia, geen onweerlegbaar bewijs van kunstmatige radiosignalen werd ooit gevonden. Financiële steun begon weg te drijven van de discipline, en waar het geld naartoe gaat, doen veel wetenschappers dat ook.

Maar meer recentelijk de piek in interesse in onderzoek naar exoplaneten heeft de zoektocht naar intelligent leven nieuw leven ingeblazen, nu gewoonlijk aangeduid als de zoektocht naar 'technosignatures'. in 2018, NASA sponsorde een conferentie waar wetenschappers die betrokken waren bij het veld de huidige staat kwamen bespreken. Die bijeenkomst werd vorig jaar gevolgd door een bijeenkomst gesponsord door het Blue Marble Institute, die NASA ook hielp sponsoren. Nu is er een werkdocument uitgekomen van de groep SETI-wetenschappers die de conferentie bijwoonde. Talloze potentiële missie-ideeën om technosignaturen te vinden worden in de krant beschreven. Het is duidelijk dat de zoektocht naar buitenaardse intelligentie niet meer beperkt is tot alleen radioastronomie.

Er worden 12 verschillende missieconcepten besproken in de paper, maar ze kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdcategorieën:die welke zich richten op exoplaneten en die welke zich richten op lichamen in ons eigen zonnestelsel.

De auteurs, onder leiding van Dr. Hector Socar-Navarro, een senior wetenschapper aan het Instituto de Astrofisica de Canarias en directeur van het Museum of Science and the Cosmos van Tenerife, een nieuwe parametrisering introduceren die helpt bij het begrijpen van de categorische uitsplitsing. genaamd de "ichnoschaal, " het wordt gedefinieerd als "de relatieve schaalgrootte van een gegeven technogisatuur in eenheden van dezelfde technosignatuur geproduceerd door de huidige aardetechnologie."

Dus de ichnoschaal maakt gebruik van het feit dat de meeste technosignaturen waarnaar de voorgestelde missies zoeken, zichtbaar zouden zijn op aarde, gegeven een krachtig genoeg sensor. Bijvoorbeeld, als een buitenaardse beschaving een Dyson-bol heeft (bijvoorbeeld een type geavanceerde baanstructuur die een hele ster omvat), dan zou de ichnoschaal van die Dyson-bol gelijk zijn aan de grootte van de dwarsdoorsnede van de bol gedeeld door de grootte van de grootste orbitale structuur die momenteel rond de aarde bestaat - het ISS.

Het WOW-signaal – het meest interessante radiosignaal dat SETI tot nu toe heeft gevonden.

De auteurs introduceren vervolgens een grafiek die helpt bij het begeleiden van discussies over verschillende technosignaturen. Op de grafiek, de y-as is de ichnoschaal, zoals hierboven beschreven, terwijl de x-as het totale aantal objecten is dat kan worden waargenomen voor dat type technosignatuur.

De soorten technosignatuur die door elke missie wordt gezocht, variëren sterk in complexiteit en technologisch niveau van de bijbehorende beschaving. Een relatief eenvoudig missieconcept is een missie om industriële verontreinigende stoffen in atmosferen van exoplaneten te detecteren. Dr. Socar-Navarro vermeldt dat het mogelijk is dat de James Webb Space Telescope NO . kan detecteren 2 , een veel voorkomende industriële verontreinigende stof die wordt uitgestoten door verbrandingsmotoren, in de atmosferen van exoplaneten. Nog indrukwekkender, enkele meer geavanceerde missieconcepten, zoals LUVOIR, zou concentratieniveaus kunnen detecteren die vergelijkbaar zijn met de huidige concentratieniveaus van de aarde op exoplaneten tot op 10 parsec afstand. Andere luchtverontreinigende stoffen, zoals CFK's, algemeen bekend voor het veroorzaken van een gat in de ozonlaag, zou ook kunnen wijzen op een technologische beschaving op een planeet waarvan de atmosfeer er een overvloed aan bevat.

Atmosferische verontreinigende stoffen zouden kunnen worden gedetecteerd voor een beschaving die technologisch minstens zo geavanceerd is als de mens. Een paar andere missies zouden hetzelfde kunnen doen. Hoewel radioastronomie tot nu toe niet veel is opgedoken in de SETI-inspanning, wetenschappers hebben het potentieel ervan nauwelijks bekrast.

Een voorgestelde missie die mogelijk een beschaving op menselijk niveau relatief dichtbij zou kunnen vinden, is een radiotelescoop aan de andere kant van de maan. Deze geïsoleerde ruimte zou het mogelijk maken om te worden beïnvloed door een minimale hoeveelheid radio-interferentie - in feite zou het worden beïnvloed door slechts één enkele satelliet. Een dergelijke isolatie zou een veel gevoeligere instrumentatie mogelijk maken, en een veel hogere signaal-ruisverhouding van alle gegevens die het verzamelt.

Radio zelf is een energie-intensief medium, en zelfs op aarde wordt het vervangen door nieuwere technologieën zoals laserpulsen. Zoeken naar die laserpulsen is een andere voorgestelde missie. Buitenaardse beschavingen zouden ze kunnen gebruiken om berichten te communiceren of mogelijk zelfs als voortstuwingssystemen. Veel van deze stralen zijn sterk genoeg om van heel ver te worden gezien, en systemen kunnen worden ontworpen met moderne technologie om ze te kunnen vangen.

Krediet:Universe Today

Een andere strategie om verre beschavingen te detecteren, maakt gebruik van een techniek die vergelijkbaar is met die van exoplaneetjagers zelf:op doorreis. Overgaan is wanneer een object voor een ster passeert waar het om draait, en vermindert minutieus de helderheid van die ster. Deze dalingen in helderheid zijn niet noodzakelijk indicatief voor een planeet, echter, en kan worden veroorzaakt door technohandtekeningen zelf, zoals een sterrenscherm of een satellietband.

Kleinere technosignaturen zijn echter niet de enige die het licht van een ster kunnen blokkeren. grotere structuren, zoals de eerder genoemde Dyson-bol, of zelfs een beschaving die zich uitstrekt over heel de Melkweg en die abnormale afvalwarmte produceert, zijn een mogelijkheid voor meer geavanceerde beschavingen. Deze zouden niet detecteerbaar zijn via transit omdat ze het licht van een ster volledig blokkeren. Echter, ze zouden detecteerbaar zijn via een andere moderne technologie:infraroodbeeldvorming.

Zulke grote structuren zouden de enorme hoeveelheden energie die een ster of melkwegstelsel uitstraalt niet kunnen bevatten. Daarom, het moet op de een of andere manier door de structuur worden overgedragen. De meest waarschijnlijke manier waarop het wordt uitgestraald, is via afvalwarmte, die kan worden gevolgd via een eenvoudige infraroodcamera. Er zijn veel concepten voor infraroodmissies, en een vergelijkbaar met de Herschel-missie zou in staat moeten zijn om deze grootschalige structuren te detecteren.

Op dit moment is het vrij duidelijk dat dergelijke megastructuren niet in onze eigen achtertuin staan. Maar er kunnen kleinere tekens zijn die we gewoon niet hebben kunnen zien omdat we nooit de moeite hebben genomen om te kijken. Dit concept om buitenaardse technologie dicht bij huis te vinden, werd gepopulariseerd door "2001:A Space Odyssey, " en de voorgestelde missies om dichter bij huis te zoeken, zouden zeker het artefact hebben gevonden dat beroemd is geworden in de film.

De Rode Planeet is misschien niet de meest waarschijnlijke plek om te kijken. Die titel zou hoogstwaarschijnlijk liggen bij een hemellichaam zonder veel oppervlakteactiviteit, en hoewel de omgeving van Mars relatief stagneert, dat is het eigenlijk niet. Er zijn veel meer geologisch stabiele plaatsen in het zonnestelsel, zoals Mercurius, de maan, of zelfs asteroïden in de asteroïdengordel.

Grafiek van de Ichnoschaal voor de 12 verschillende voorgestelde projecten in de krant. De y-as is de berekende ichnoschaal en de x-as is het aantal mogelijke waarnemingsdoelen. Krediet:Socas-Navarro et al

Dr. Socar-Navarro wijst op een belangrijk punt waarom deze stabiliteit belangrijk is. Momenteel, de dichtstbijzijnde ster bij de aarde (Proxima Centauri) bevindt zich op ongeveer vier lichtjaar afstand. Echter, sterren staan ​​niet stil, en één nadert dicht genoeg bij de zon om ongeveer eens per 100 door de Oortwolk te breken, 000 jaar. Sinds de aarde gevormd is, dat betekent dat er ongeveer 45, 000 sterren die onze planeet zijn gepasseerd.

Als een van die sterren een beschaving zou bevatten die zo geavanceerd is als we nu zijn, ze zouden waarschijnlijk de biomarkers van het leven in de eigen atmosfeer van de aarde hebben opgemerkt. Ze zouden ook in de verleiding kunnen komen om een ​​sonde te sturen om de evolutie van dat leven te observeren, vergelijkbaar met hoe het Breakthrough Starshot-initiatief een sonde naar Proxima Centauri probeert te sturen.

Elke sonde die werd gestuurd, kan ergens in het zonnestelsel zijn ingehaald. Hoewel de meest waarschijnlijke plaatsen voor een sonde om te eindigen, zoals Jupiter en de zon, enig bewijs zou hebben vernietigd, er is een kans dat het ergens stabieler is geland. Als zodanig, dicht bij huis missies suggereren dat we ons moeten concentreren op het zoeken naar een sonde die in het verleden naar ons zonnestelsel is gestuurd, met één uitzondering.

Locaties voor deze sondezoektocht variëren van de maan tot de Trojaanse asteroïden die Jupiter volgen. Voor de maanmissie, huidige observatietechnieken zouden worden gecombineerd met AI-algoritmen om het hele oppervlak van de maan grondig te doorzoeken, tot enkele centimeters in doorsnee, voor alles wat misschien ongewoon lijkt. Al die gegevens terugsturen naar een mens op aarde die zou kunnen bepalen wat "buitengewoon" is, zou met de huidige bandbreedte volledig onhaalbaar zijn naar maanbanen.

In plaats daarvan, de paper suggereert het gebruik van een neuraal netwerk AI-systeem dat met succes is getraind om anomalieën te detecteren in gegevens die zijn teruggestuurd door de Lunar Reconnaissance Orbiter. Als dat algoritme is geüpload naar een nieuw ontworpen orbiter, het zou het aantal afbeeldingen dat het zou moeten verzenden drastisch verminderen, en daarom zo'n nauwkeurige observatie mogelijk maken.

Waarom de achterkant van de maan een nuttig stuk is voor een radiotelescoop Krediet:Universe Today

Pure gegevensoverdracht zou niet zo'n groot probleem zijn voor een paar andere missies die dichter bij huis worden gesuggereerd. Een daarvan zou zijn om een ​​polarimeter naar de asteroïdengordel en de Trojaanse gordel te sturen. Het instrument zou dan een onderzoek kunnen doen naar de objecten in deze twee dichtbevolkte gebieden van het zonnestelsel om te zien of een van hen niet op zijn plaats lijkt in vergelijking met vergelijkbare objecten. Menselijke apparaten steken zeer prominent uit in polarimetrie omdat ze meestal zijn gebouwd met zeer platte, metalen oppervlakken, die de neiging hebben om het licht te polariseren. Apparaten van buitenaardse oorsprong zouden vermoedelijk dezelfde soort metaalachtige glans hebben.

Een van de bekendste voorbeelden van waar polarisatie buitengewoon nuttig zou zijn geweest, was de zeer korte observatie van 'Oumuamua terwijl het door ons zonnestelsel raasde. Helaas, wetenschappers kregen geen kans om de techniek te gebruiken omdat het unieke object al op weg was uit het zonnestelsel voordat observatieplatforms erop konden worden toegepast. Er is enige speculatie geweest dat 'Oumuamua zelf eigenlijk een buitenaardse sonde was, maar helaas zullen we het nooit kunnen zeggen omdat het niet langer in het waarnemingsbereik van een van onze platforms is.

Dat trieste feit informeert het definitieve close-to-home missieconcept uit de krant - het ontwerp en de montage van een snelle respons-onderscheppingsmissie voor elke nieuwe interstellaire bezoekerstelescopen die worden gevonden. Deze missie kan gebaseerd zijn op de grond, ingesteld om te starten wanneer de tijd rijp is, of lanceer van tevoren met de verwachting dat het een harde verbranding zal voltooien om het object in te halen dat ons zonnestelsel zou kunnen passeren.

Zelfs als het object dat zo'n missie zou bezoeken geen sonde blijkt te zijn, het zou nog steeds onschatbare gegevens opleveren voor andere wetenschappelijke inspanningen. Dr. Socar-Navarro wijst erop dat een scenario voor tweeërlei gebruik eerder de norm dan de uitzondering zou zijn. Elk van de voorgestelde missies zou gegevens verzamelen die nuttig zouden zijn voor andere wetenschappelijke disciplines dan SETI, waardoor het aantrekkelijker wordt voor financiers.

SETI zelf heeft echter nog steeds die speciale plaats in de menselijke psyche. Dr. Socar-Navarro prijst de deelnemers aan de Blue Marble workshop en benadrukt het belang van deze voortdurende zoektocht.

"Technosignature-onderzoek brengt mensen van de hele wereld binnen - de interesse in andere beschavingen is iets dat onze collectieve verbeelding prikkelt." hij zegt. De virtuele workshopdeelname van 53 opgewonden wetenschappers uit 13 landen geeft zijn bewering geloofwaardigheid. Met geluk, deze workshops zullen een eerste stap zijn in de richting van toenemende belangstelling voor het vinden van een definitief antwoord op een van de meest fundamentele vragen van de menselijke conditie:zijn wij de enigen?