1961, De beroemde astronoom Frank Drake creëerde een formule om het aantal buitenaardse intelligenties (ETI's) te schatten dat in onze melkweg zou kunnen bestaan. Bekend als de "Drake-vergelijking, " deze formule toonde aan dat zelfs volgens de meest conservatieve schattingen, onze melkweg was waarschijnlijk op een bepaald moment op zijn minst een paar geavanceerde beschavingen te huisvesten. Ongeveer een decennium later, NASA heeft officieel haar zoektocht naar buitenaardse intelligentie (SETI) -programma afgetrapt.

Deze inspanningen hebben de afgelopen decennia veel belangstelling gekregen dankzij de ontdekking van duizenden extrasolaire planeten. Om de mogelijkheid aan te pakken dat er daarbuiten leven kan bestaan, wetenschappers vertrouwen ook op geavanceerde tools om te zoeken naar veelbetekenende indicatoren van biologische processen (ook bekend als biosignaturen) en technologische activiteit (technosignatures), wat niet alleen op leven zou kunnen duiden, maar ook op geavanceerde intelligentie.

Om tegemoet te komen aan de groeiende belangstelling op dit gebied, NASA organiseerde in september de NASA Technosignatures Workshop. Het doel van deze workshop was om de huidige staat van technosignature-onderzoek te beoordelen, waar de meest veelbelovende wegen lagen, en waar vooruitgang kan worden geboekt. Onlangs, het rapport van de workshop is uitgebracht, waarin al hun bevindingen en aanbevelingen voor de toekomst van dit vakgebied stonden.

Deze workshop is ontstaan ​​als resultaat van de Bill House Appropriations Bill die in april 2018 werd aangenomen, waarin NASA werd opgedragen om de wetenschappelijke zoektocht naar technosignaturen te ondersteunen als onderdeel van hun grotere zoektocht naar buitenaards leven. Het evenement bracht wetenschappers en hoofdonderzoekers uit verschillende vakgebieden samen in het Lunar and Planetary Institute (LPI) in Houston, terwijl er nog veel meer deelnamen via Adobe Connect.

Tijdens de drie-en-een-halve dag workshop, er werden tal van presentaties gehouden waarin veel relevante onderwerpen aan bod kwamen. Deze omvatten verschillende soorten technohandtekeningen, de radiozoektocht naar buitenaardse intelligentie (SETI), zonnestelsel SETI, megastructuren, datamining, en optische en nabij-infrarood licht (NIL) zoekopdrachten. Volgens de Huis Kredieten Bill, de resultaten van de workshop werden gebundeld in een rapport dat op 28 november werd ingediend, 2018.

uiteindelijk, het doel van de workshop was vierledig:

1. Definieer de huidige status van het technosignature-veld. Welke experimenten hebben plaatsgevonden? Wat is de stand van zaken op het gebied van detectie van technosignaturen? Welke limieten hebben we momenteel op technohandtekeningen?
2. Begrijp de vorderingen die op korte termijn komen op het gebied van technosignatuur. Welke troeven zijn er die kunnen worden toegepast bij het zoeken naar technosignaturen? Welke geplande en gefinancierde projecten zullen de state-of-the-art in de komende jaren bevorderen, en wat is de aard van die vooruitgang?
3. Begrijp het toekomstige potentieel van het technosignature-veld. Welke nieuwe onderzoeken, nieuwe instrumenten, technologische ontwikkeling, nieuwe datamining-algoritmen, nieuwe theorie en modellering, enzovoort., belangrijk zou zijn voor toekomstige ontwikkelingen in het veld?
4. Welke rol kunnen NASA-partnerschappen met de particuliere sector en filantropische organisaties spelen bij het vergroten van ons begrip van het veld van technosignaturen?

Het rapport begint met achtergrondinformatie over de jacht op technosignaturen en geeft een definitie van de term. Voor deze, de auteurs citeren Jill Tarter, een van de meest vooraanstaande leiders op het gebied van SETI-onderzoek en de persoon die de term zelf heeft bedacht. Naast 35 jaar directeur van het Centre for SETI Research (onderdeel van het SETI Institute), ze was ook de projectwetenschapper voor het SETI-programma van NASA voordat het in 1993 werd geannuleerd.

Zoals ze aangaf in het artikel uit 2007, getiteld "De evolutie van het leven in het heelal:zijn we alleen?":

"Als we technosignaturen kunnen vinden - bewijs van een technologie die zijn omgeving op detecteerbare manieren aanpast - dan zullen we het bestaan ​​ervan mogen afleiden, in ieder geval ooit, van intelligente technologen. Net als bij biohandtekeningen, het is niet mogelijk om alle potentiële technologische kenmerken van technologie op te sommen zoals we die nog niet kennen, maar we kunnen systematische zoekstrategieën definiëren voor equivalenten van sommige aardse technologieën van de 21e eeuw."

Met andere woorden, technosignaturen zijn wat wij mensen zouden herkennen als tekenen van technologisch geavanceerde activiteit. Het bekendste voorbeeld zijn radiosignalen, waar SETI-onderzoekers de afgelopen decennia naar hebben gezocht. Maar er zijn vele andere handtekeningen die niet volledig zijn onderzocht, en er worden steeds meer bedacht.

Deze omvatten laseremissies, die kunnen worden gebruikt voor optische communicatie of als voortstuwingsmiddel; tekenen van megastructuren, waarvan sommigen geloofden dat dit de reden was achter het mysterieuze dimmen van Tabby's Star; of een atmosfeer vol kooldioxide, methaan, CFK's, en andere bekende verontreinigende stoffen (om een ​​pagina uit ons eigen boek te halen).

Als het gaat om het zoeken naar biohandtekeningen, wetenschappers worden beperkt door het feit dat er maar één planeet is waarvan we weten dat die het leven ondersteunt:de aarde. Maar de uitdagingen reiken veel verder dan financierings- en . Zoals Jason Wright - een universitair hoofddocent bij PSU en het Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) en een van de auteurs van het rapport - via e-mail aan Universe Today vertelde:

"De technische uitdagingen zijn talrijk. Wat voor soort technosignaturen zou een buitenaardse technologische soort genereren? Welke daarvan zijn detecteerbaar? Hoe weten we of we er een hebben gevonden? Als we het vinden, hoe kunnen we er zeker van zijn dat het een teken van technologie is en niet iets onverwachts maar natuurlijks?"

In dit opzicht, planeten worden beschouwd als "potentieel bewoonbaar" op basis van het feit of ze al dan niet "aardachtig" zijn. Op vrijwel dezelfde manier, de jacht op technosignaturen is beperkt tot technologieën waarvan we weten dat ze haalbaar zijn. Echter, er zijn ook enkele belangrijke verschillen tussen technosignaturen en biosignatures.

Zoals ze uitleggen, veel voorgestelde geavanceerde technologieën zijn ofwel "zelf-lichtgevend" (d.w.z. lasers of radiogolven) of omvatten de manipulatie van energie van heldere natuurlijke bronnen (d.w.z. Dyson Spheres en andere megastructuren rond sterren). Het is ook mogelijk dat technosignaturen wijdverspreid zullen worden omdat de soort in kwestie hun beschaving mogelijk heeft verspreid naar naburige sterrenstelsels en zelfs sterrenstelsels.

Zoals Wright uitlegde, er zijn veel soorten technohandtekeningen, de meest gezochte daarvan is een radiosignaal:

"Deze hebben veel voordelen:ze zijn duidelijk kunstmatig, ze zijn een van de goedkoopste en gemakkelijkste manieren om informatie over lange afstanden te verzenden, ze vereisen geen extrapolatie in technologie van de onze om te genereren, en we kunnen zelfs vrij zwakke signalen op interstellaire afstanden detecteren. Andere veel voorkomende technosignaturen zijn lasers - pulsen of continue stralen - die veel van dezelfde voordelen hebben. Beide technosignaturen werden bijna 50 jaar geleden voorgesteld, en het meeste werk dat tot nu toe aan technosignaturen is gedaan, is naar hen op zoek geweest."

Voor elk van deze handtekeningen daarom moeten er bovengrenzen worden vastgesteld, zodat wetenschappers precies weten waar ze niet op moeten letten. "Als je iets zoekt en het niet vindt, je moet nauwkeurig documenteren welke signalen je hebt bewezen niet te bestaan, " zei Wright. "Zoiets als:geen signalen sterker dan een bepaald niveau, een keer, binnen een bepaald bereik van bepaalde sterren, smaller dan een bepaalde bandbreedte, binnen een bepaald frequentiebereik."

Het rapport gaat vervolgens in op wat de bovengrenzen van detectie zijn voor elke technosignatuur en welke huidige methode en technologie bestaat om ernaar te zoeken. Om dit in perspectief te plaatsen, ze citeren uit een onderzoek uit 2005 van Chyba en Hand:

"Astrofysici... hebben tientallen jaren besteed aan het bestuderen en zoeken naar zwarte gaten voordat ze het overtuigende bewijs van vandaag verzamelden dat ze bestaan. Hetzelfde kan gezegd worden voor het zoeken naar supergeleiders bij kamertemperatuur, proton verval, schendingen van de speciale relativiteitstheorie, of wat dat betreft het Higgs-deeltje. Inderdaad, veel van het belangrijkste en meest opwindende onderzoek in de astronomie en natuurkunde houdt zich juist bezig met de studie van objecten of verschijnselen waarvan het bestaan ​​niet is aangetoond - en dat kan, in feite, blijken niet te bestaan. In die zin confronteert de astrobiologie slechts wat een vertrouwd, zelfs alledaagse situatie in veel van zijn zusterwetenschappen."

Met andere woorden, toekomstige vooruitgang op dit gebied zal bestaan ​​uit het ontwikkelen van manieren om op mogelijke technosignaturen te jagen en te bepalen in welke vorm deze signaturen niet kunnen worden uitgesloten als natuurlijke fenomenen. Ze beginnen met een beschouwing van het uitgebreide werk dat is gedaan op het gebied van radioastronomie.

Als het er op aan komt, alleen van een extreem smalbandige astronomische radiobron kan worden gezegd dat deze een kunstmatige oorsprong heeft, aangezien breedband radio-uitzendingen een veel voorkomend verschijnsel zijn in onze melkweg. Als resultaat, SETI-onderzoekers hebben onderzoek gedaan naar zowel continue golf- als pulsradiobronnen die niet door natuurlijke fenomenen konden worden verklaard.

Een goed voorbeeld hiervan is de beroemde "WOW". signaal dat op 15 augustus werd gedetecteerd, 1977, door astronoom Jerry R. Ehman met behulp van de Big Ear-radiotelescoop van de Ohio State University. Tijdens het onderzoeken van het sterrenbeeld Boogschutter, nabij de M55 bolvormige sterrenhoop, de telescoop merkte een plotselinge sprong in radio-uitzendingen op.

Helaas, meerdere vervolgonderzoeken hebben geen verdere aanwijzingen voor radiosignalen uit deze bron kunnen vinden. Dit en andere voorbeelden kenmerken het nauwgezette en moeilijke werk dat gepaard gaat met het zoeken naar technosignaturen van radiogolven, die is gekarakteriseerd als het zoeken naar een speld in de "kosmische hooiberg".

Voorbeelden van bestaande onderzoeksinstrumenten en -methoden zijn de Allen Telescope Array van het SETI Institute, het Arecibo-observatorium, de Robert C. Byrd Green Bank-telescoop, de Parkes-telescoop, en de Very Large Array (VLA), het SETI@home-project en Breakthrough Listen. Maar aangezien het volume van de ruimte die is doorzocht voor zowel continue als gepulseerde radiozoekopdrachten, de huidige bovengrenzen voor radiogolfsignaturen zijn vrij zwak.

evenzo, optische en nabij-infrarood licht (NIL) signalen moeten ook worden gecomprimeerd in termen van frequentie en tijd om als kunstmatige oorsprong te worden beschouwd. Hier, voorbeelden zijn het Near-Infrared Optical SETI (NIROSETI) instrument, het Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS), de Near-Earth Object Wide-field Survey Explorer (NEOWISE), en de Keck/High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES).

Als het gaat om het zoeken naar megastructuren (zoals Dyson-bollen), astronomen richten zich zowel op afvalwarmte van sterren als op dips in hun helderheid (verduisteringen). In het geval van de eerstgenoemde, er zijn onderzoeken uitgevoerd waarbij is gezocht naar overtollige infraroodenergie afkomstig van nabije sterren. Dit zou kunnen worden gezien als een indicatie dat sterrenlicht wordt opgevangen door technologie (zoals zonnepanelen).

In overeenstemming met de wetten van de thermodynamica, een deel van deze energie zou worden uitgestraald als "afvalwarmte". In het geval van dat laatste, verduisteringen zijn bestudeerd met behulp van gegevens van de Kepler- en K2-missies om te zien of ze de aanwezigheid van massieve baanstructuren konden aangeven - op dezelfde manier waarop ze werden gebruikt om planetaire transits en het bestaan ​​van exoplaneten te bevestigen.

evenzo, er zijn onderzoeken uitgevoerd naar andere sterrenstelsels met behulp van de Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) en Two Micron All-Sky Survey (2MASS) om te zoeken naar tekenen van verduistering. Andere lopende zoekopdrachten worden uitgevoerd met de Infrared Astronomical Satellite (IRAS) en de Vanishing &Appearing Sources during a Century of Observations (VASCO).

Het rapport gaat ook in op technosignaturen die mogelijk in ons eigen zonnestelsel voorkomen. Hier, het geval van 'Oumuamua wordt aan de orde gesteld. Volgens recente studies, het is mogelijk dat dit object een buitenaardse sonde is, en dat duizenden van dergelijke objecten in het zonnestelsel zouden kunnen bestaan ​​(waarvan sommige in de nabije toekomst zouden kunnen worden bestudeerd).

Er zijn zelfs pogingen gedaan om bewijs te vinden van vroegere beschavingen hier op aarde door middel van chemische en industriële technosignaturen, vergelijkbaar met hoe dergelijke indicatoren op een extra-solaire planeet kunnen worden beschouwd als bewijs van een geavanceerde beschaving.

Een andere mogelijkheid is het bestaan ​​van buitenaardse artefacten in de ruimte of 'boodschappen in flessen'. Deze kunnen de vorm aannemen van ruimtevaartuigen die berichten bevatten die lijken op de "Pioneer Plaque" van de Pioneer 10 en 11 missies, of het gouden record van de Voyager 1 en 2 missies.

uiteindelijk, de bovengrenzen van deze technosignaturen variëren, en geen enkele poging om er een te vinden is tot nu toe gelukt. Echter, zoals ze verder opmerken, er zijn aanzienlijke kansen voor toekomstige detectie van technosignatuur dankzij de ontwikkeling van instrumenten van de volgende generatie, verfijnde zoekmethoden en lucratieve partnerschappen.

Deze zullen zorgen voor een grotere gevoeligheid bij het zoeken naar voorbeelden van communicatietechnologie, evenals tekenen van chemische en industriële handtekeningen dankzij de mogelijkheid om exoplaneten direct in beeld te brengen.

Voorbeelden zijn instrumenten op de grond, zoals de Extremely Large Telescope (ELT), de Grote Synoptische Onderzoekstelescoop (LSST), en de Giant Magellan Telescope (GMT). Er zijn ook bestaande op de ruimte gebaseerde instrumenten, inclusief de onlangs gepensioneerde Kepler-missie (waarvan de gegevens nog steeds leiden tot waardevolle ontdekkingen), de Gaia-missie, en de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).

Op de ruimte gebaseerde projecten die momenteel in ontwikkeling zijn, zijn onder meer de James Webb Space Telescope (JWST), de Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), en PLAnetary Transits and Oscillations of Stars (PLATO) missies. Deze instrumenten, in combinatie met verbeterde software en methoden voor het delen van gegevens zullen naar verwachting in de niet al te verre toekomst nieuwe en opwindende resultaten worden behaald.

Maar zoals Wright samenvatte, het ding dat het grootste verschil zal maken, is veel tijd en geduld:

"Ondanks dat ik 50 jaar oud ben, SETI (of, Als je dat wil, zoekopdrachten naar technosignaturen) staat in veel opzichten nog in de kinderschoenen. Er is niet veel gezocht in vergelijking met zoeken naar andere dingen (donkere materie, zwarte gaten, microbieel leven, enz.) vanwege het historische gebrek aan financiering; er is niet eens zoveel kwantitatief geweest, fundamenteel werk over welke technosignaturen te zoeken. Het meeste werk tot nu toe bestaat uit mensen die nadenken over wat voor werk ze zouden doen als ze geld hadden. Hopelijk, straks kunnen we die ideeën in de praktijk gaan brengen."

Na een halve eeuw, de zoektocht naar buitenaardse intelligentie heeft nog steeds geen bewijs gevonden van intelligent leven buiten ons zonnestelsel - d.w.z. Fermi's beroemde vraag, "Waar is iedereen?", houdt nog steeds. Maar dat is het goede aan de Fermi Paradox, je hoeft het maar één keer op te lossen. Het enige dat de mensheid nodig heeft, is één enkel voorbeeld te vinden, en de even aloude vraag, "Zijn we alleen?, " zal eindelijk worden beantwoord.

Het eindrapport, "NASA en de zoektocht naar Technosignatures", werd samengesteld door Jason Wright en Dawn Gelino - een universitair hoofddocent bij PSU en het Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) en een onderzoeker bij het NASA Exoplanet Science Institute (NExScI), respectievelijk.