В епоху постійного виявлення все більшої й більшої кількості екзопланет, які обертаються навколо інших зір, природно, що астрономи шукають ознаки розвинених цивілізацій. Такі сліди можуть мати біологічне або технологічне походження.
А якщо замість того, щоб шукати радіосигнали (як це роблять у проєкті SETI тощо), ми будемо шукати щось трохи інше? Як щодо доказів забруднення атмосфери, спричиненого технологічними цивілізаціями? Зрештою, ми маємо таке забруднення тут, на Землі. Це суть статті Сари Сіґер (Sara Seager) з Массачусетського технологічного інституту та міжнародної групи науковців у Scientific Reports. Вони припускають, що технологічні цивілізації можуть бути виявлені через пошук неорганічних хімічних речовин, тобто таких, які не виникають природним шляхом у процесі діяльності живих організмів. Зокрема, наукова група пропонує трифторид азоту (NF3) і гексафторид сірки (SF6). Вони є ідеальними газами-техносигналами для пошуку, бо, як зазначено в статті, «життя на Землі, як відомо, не виробляє будь-яких молекул із зв’язками N–F або S–F, і це повністю стосується фторованих сполук N і S».
Насправді в статті стверджується, що фтор майже виключений з хімії життя на Землі. Інші природні процеси також не створюють його у величезних кількостях. Залишається тільки штучне (читай: промислове) забруднення. Іншими словами, ці гази в атмосфері були б побічними продуктами промислової діяльності. На Землі їхня кількість швидко зросла (з майже повної відсутності) після початку промислової революції.
Ці гази не тільки специфічні для промислових процесів (принаймні тут, на Землі), але й мають дуже унікальні спектральні характеристики. Якщо їх виявити в атмосфері віддаленої планети, їхні спектральні лінії проявляться на тлі фонового спектру. Отже, якщо астрономи зареєструють ці «відбитки пальців» в атмосфері чужої планети, можливо, їх створила досить розвинена цивілізація.
Пошук хімічних «відбитків пальців» розвинених цивілізацій
Нині астрономи можуть більш докладніше шукати гази в атмосферах екзопланет. І ці пошуки виявляють гази, які можуть вказувати на життя. Спостереження, виконані за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST), вказують на наявність газу біологічного походження. Телескоп зареєстрував світло від материнської зорі екзопланети, коли воно проходило крізь її атмосферу, і сигнал цього газу з’явився в даних спостережень. Спектроскопія за допомогою JWST є потужним інструментом, який астрономи чекали десятиліттями. Але не всі відкриття мають стосуватися газів біологічного походження. Цей метод можна застосувати для пошуку газів технологічного походження. Зокрема тих, які група Сіґер запропонувала як техносліди.
Щоб знайти докази наявності їх в атмосферах екзопланет, група Сіґер створила новий інструмент під назвою «фаланговий спектр діапазону» («spectra phalanx plot»). По суті, це дає змогу користувачам створити візуальне порівняння всіх спектральних максимумів (піків) у спектрі молекул газу. Він групує разом молекули з однаковими піками. Це дозволяє виконувати подальший аналіз спектрів. Крім того, наукова група використала свій метод для моделювання уявної атмосфери. Результатом став приблизний вміст газів в атмосфері, які дослідники хочуть виявити на цільовій планеті. Команда також підтримує «базу даних натуральних речовин», тобто сполук, які виникають природними біохімічними процесами. Це допомагає їм зрозуміти унікальні властивості повністю фторованих сполук, які, ймовірно, виникають внаслідок небіологічних (промислових) процесів.
А як щодо інших ознак життя?
Біологічні та промислові процеси не єдині ознаки життя, які можуть шукати астрономи. Є кілька інших технослідів, що також можуть існувати. До них належить штучне освітлення планети, деякі типи мегаструктур (на планеті або навколо неї, наприклад сфери Дайсона), відпрацьоване тепло чи інші типи випромінювань або якісь радіосигнали.
Сфера Дайсона в уявленні художника. Будівництво такої масивної інженерної споруди створить технослід, який зможе виявити людство. Авторські права на зображення: SentientDevelopments.com / Eburacum45. Фото з сайту www.universetoday.com.
Галузі астрономії та астрофізики рясніють дивовижними даними. Виявляється, астрономи сидять на золотій жилі інформації, яка цілком може містити імовірні техносліди інших цивілізацій. Дані надходять із оглядів неба на всіх довжинах хвиль і потоків даних від проєктів дослідження Сонячної системи. Поєднайте такі скарбниці інформації з алгоритмами машинного навчання та штучним інтелектом, і ми отримаємо складні інструменти для пошуку технослідів. Це допоможе виявити аномалії в даних дослідження (якщо вони справді є), що можуть вказувати на наявність життя та розвинених цивілізацій.
Використання великих даних для пошуку розвинених цивілізацій
У 2019 році група астрономів під керівництвом Джорджа Джорґовскі (George Djorgovski) скликала семінар під назвою «Data-driven Approaches to Searches for the Technosignatures of Advanced Civilizations» («Підходи до пошуку технослідів розвинених цивілізацій на основі даних»). Його провів Інститут космічних досліджень Кека. Мета полягала в тому, щоб запропонувати нові ідеї щодо пошуків доказів інопланетних технологій у світлі поступу виявлення інших екзопланет і початку астрономії великих даних. Незважаючи на затримку, спричинену припиненням роботи через пандемію, остаточний звіт цього семінару є надзвичайно цікавим. У ньому описано передумови та мотивацію для семінару, а також розглянуто методологію використання великих астрономічних баз даних.
Зокрема, у звіті зосереджено увагу на використанні машинного навчання для виявлення «викинутих даних» («outlier data»), які можуть вказувати на технослід. У ньому також розповідається про те, що варто шукати у великих базах даних (зокрема і такі речі, як сфери Дайсона). Нарешті, в ньому описано інші типи сигналів, які слід шукати в базах даних, і деякі можливі ідеї щодо пошуку артефактів у Сонячній системі.
Цікаво, що звіт також передбачає, що несподівані відкриття в астрономії та астрофізиці будуть результатом пошуку життя в інших місцях. У ньому сказано: «Головним результатом цього семінару було те, що пошук технослідів треба виконувати відповідно до “Першого закону досліджень SETI” Фрімена Дайсона, а саме “кожен пошук інопланетних цивілізацій слід спланувати так, щоб він давав цікаві результати, навіть якщо інопланетян не виявлено”. Такий підхід до пошуку технослідів відповідає підходу NASA до біослідів, бо жодне окреме спостереження чи вимірювання не можна вважати таким, що забезпечує повну впевненість у виявленні життя».
Громадське сприйняття «Пошуку»
Проте один із найважливіших факторів у пошуку життя в іншому місці не стосується тільки науки. Це фактор соціальний. Як зазначається в статті Сіґер та звіті Кека, ми маємо перевіряти власні упередження, коли виконуємо такі пошуки. Тривалий час люди припускали, що інші цивілізації природним чином просто передадуть нам «космічний привіт». Або прилетіли б до нас на літаючих тарілках. Як сказано в обох статтях, сигнали від інших цивілізацій можуть бути набагато більш витонченими та невідомими, ніж ми очікуємо.
Інша частина «соціального» рівняння полягає в тому, що будь-які пошуки життя деінде потребують значної громадської підтримки. У звіті Кека сказано: «Наразі SETI та пошук технослідів зіштовхуються з неоднозначно позитивною та негативною реакцією. Багато попередніх документів і тверджень були помилковими і призвели до того, що дехто зробив необдумані заяви, які не були науково підтверджені. Така ж ситуація була, коли почалися пошуки екзопланет. Знадобилося багато підтверджених виявлень, щоб вивчення екзопланет стало реальною науковою справою. Важливо отримати фінансову підтримку (тобто громадську), щоб мати можливість серйозно шукати техносліди».
Доповідь Кека передбачає, що науковці підходять до широкого загалу таким чином, щоб допомогти пояснити суть науки та ставки відкриття. Повідомлення для громадськості буде суттєво відрізнятися від повідомлень, призначених для отримання позитивної експертної оцінки всередині спільноти. І, звісно, фінансові агенції мають бачити пропозиції щодо фінансування від реальних наукових груп, які роблять усе можливе для розвитку галузей астрономії, астрофізики та пошуку життя в інших місцях. Такий комбінований підхід до громадської освіти буде важливим, особливо тому, що вчені тепер можуть докладно вивчати екзопланети та їхні атмосфери для пошуків життя у Всесвіті.
Додаткові джерела інформації:
Fully Fluorinated Non-carbon Compounds NF3 and SF6 as Ideal Technosignature Gases
Data-Driven Approaches to Searches for the Technosignatures of Advanced Civilizations
За інф. з сайту www.universetoday.com
