1961 entwickelte der berühmte Astronom Frank Drake eine Formel zur Schätzung der Anzahl außerirdischer Intelligenzen (ETIs), die in unserer Galaxie existieren könnten. Diese als „Drake-Gleichung“ bekannte Formel zeigte, dass unsere Galaxie selbst nach konservativsten Schätzungen zu einem bestimmten Zeitpunkt wahrscheinlich mindestens einige fortgeschrittene Zivilisationen beherbergen würde. Ungefähr ein Jahrzehnt später hat die NASA ihre Suche nach einem Programm für außerirdische Intelligenz (SETI) offiziell eingestellt.
Diese Bemühungen haben in den letzten Jahrzehnten dank der Entdeckung Tausender extrasolarer Planeten großes Interesse geweckt. Um die Möglichkeit anzusprechen, dass dort draußen Leben existieren könnte, verlassen sich Wissenschaftler auch auf ausgefeilte Werkzeuge, um nach verräterischen Indikatoren für biologische Prozesse (auch bekannt als Biosignaturen) und technologische Aktivitäten (Technosignaturen) zu suchen, die nicht nur auf Leben, sondern auch auf fortgeschrittene Intelligenz hinweisen könnten.
Um dem wachsenden Interesse auf diesem Gebiet Rechnung zu tragen, veranstaltete die NASA bereits im September den NASA Technosignatures Workshop. Ziel dieses Workshops war es, den aktuellen Stand der Technosignaturforschung zu bewerten, wo die vielversprechendsten Wege liegen und wo Fortschritte erzielt werden können. Kürzlich wurde der Bericht des Workshops veröffentlicht, der alle Ergebnisse und Empfehlungen für die Zukunft dieses Bereichs enthielt.
Dieser Workshop entstand als Ergebnis des im April 2018 verabschiedeten Gesetzes über die Mittel des Kongresshauses, in dem die NASA angewiesen wurde, die wissenschaftliche Suche nach Technosignaturen im Rahmen ihrer größeren Suche nach außerirdischem Leben zu unterstützen. Die Veranstaltung brachte Wissenschaftler und Hauptforscher aus verschiedenen Bereichen des Lunar and Planetary Institute (LPI) in Houston zusammen, während viele weitere über Adobe Connect teilnahmen.
Während des dreieinhalbtägigen Workshops wurden zahlreiche Präsentationen zu vielen relevanten Themen gehalten. Dazu gehörten verschiedene Arten von Technosignaturen, die Funksuche nach extraterrestialer Intelligenz (SETI), das Sonnensystem SETI, Megastrukturen, Data Mining sowie die Suche nach optischem und nahem Infrarotlicht (NIL). Gemäß dem House Appropriations Bill wurden die Ergebnisse des Workshops in einem Bericht zusammengefasst, der am 28. November 2018 eingereicht wurde.
Letztendlich hatte der Workshop vier Ziele:
- Definieren Sie den aktuellen Status des Technosignaturfeldes. Welche Experimente sind aufgetreten? Was ist der Stand der Technik für die Technosignaturerkennung? Welche Grenzen haben wir derzeit für Technosignaturen?
- Verstehen Sie die kurzfristigen Fortschritte im Bereich der Technosignatur. Welche Assets sind vorhanden, die für die Suche nach Technosignaturen verwendet werden können? Welche geplanten und finanzierten Projekte werden in den kommenden Jahren den Stand der Technik voranbringen, und wie sieht diese Weiterentwicklung aus?
- Verstehen Sie das zukünftige Potenzial des Technosignaturbereichs. Welche neuen Umfragen, neuen Instrumente, Technologieentwicklungen, neuen Data-Mining-Algorithmen, neuen Theorien und Modelle usw. wären für zukünftige Fortschritte auf diesem Gebiet wichtig?
- Welche Rolle können NASA-Partnerschaften mit dem Privatsektor und philanthropischen Organisationen bei der Verbesserung unseres Verständnisses des Technosignaturbereichs spielen?
Der Bericht beginnt mit Hintergrundinformationen zur Suche nach Technosignaturen und einer Definition des Begriffs. Dafür zitieren die Autoren Jill Tarter, eine der führenden Persönlichkeiten auf dem Gebiet der SETI-Forschung und die Person, die den Begriff selbst geprägt hat. Sie war 35 Jahre lang Direktorin des Zentrums für SETI-Forschung (Teil des SETI-Instituts), aber auch Projektwissenschaftlerin für das SETI-Programm der NASA, bevor es 1993 abgesagt wurde.
Wie sie im Artikel von 2007 mit dem Titel „Die Entwicklung des Lebens im Universum: Sind wir allein?“ Angegeben hat:
„Wenn wir Technosignaturen finden können - Beweise für eine Technologie, die ihre Umgebung auf erkennbare Weise verändert -, können wir zumindest zu einem bestimmten Zeitpunkt auf die Existenz intelligenter Technologen schließen. Wie bei Biosignaturen ist es nicht möglich, alle potenziellen Technosignaturen der Technologie aufzuzählen, wie wir sie noch nicht kennen, aber wir können systematische Suchstrategien für Äquivalente einiger terrestrischer Technologien des 21. Jahrhunderts definieren. “
Mit anderen Worten, Technosignaturen sind das, was wir Menschen als Zeichen technologisch fortgeschrittener Aktivität erkennen würden. Das bekannteste Beispiel sind Funksignale, nach denen SETI-Forscher in den letzten Jahrzehnten gesucht haben. Aber es gibt viele andere Signaturen, die noch nicht vollständig erforscht wurden, und es werden ständig mehr konzipiert.
Dazu gehören Laseremissionen, die für die optische Kommunikation oder als Antriebsmittel verwendet werden können; Anzeichen von Megastrukturen, von denen einige glaubten, dass sie der Grund für das mysteriöse Verdunkeln von Tabbys Stern waren; oder eine Atmosphäre voller Kohlendioxid, Methan, FCKW und anderer bekannter Schadstoffe (um eine Seite aus unserem eigenen Buch zu entnehmen).
Bei der Suche nach Biosignaturen sind Wissenschaftler dadurch eingeschränkt, dass es nur einen Planeten gibt, von dem wir wissen, dass er das Leben unterstützt: die Erde. Die Herausforderungen gehen jedoch weit über Fragen der Finanzierung und der Finanzierung hinaus. Wie Jason Wright - Associate Professor an der PSU und am Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) und einer der Autoren des Berichts - dem Space Magazine per E-Mail mitteilte:
„Die technischen Herausforderungen sind vielfältig. Welche Arten von Technosignaturen würde eine außerirdische technologische Spezies erzeugen? Welche davon sind nachweisbar? Wie werden wir wissen, ob wir einen gefunden haben? Wenn wir es finden, wie können wir dann sicher sein, dass es ein Zeichen von Technologie ist und nicht etwas Unerwartetes, sondern Natürliches? "
In dieser Hinsicht werden Planeten als „potenziell bewohnbar“ angesehen, je nachdem, ob sie „erdähnlich“ sind oder nicht. In ähnlicher Weise beschränkt sich die Suche nach Technosignaturen auf Technologien, von denen wir wissen, dass sie machbar sind. Es gibt jedoch auch einige wesentliche Unterschiede zwischen Technosignaturen und Biosignaturen.
Wie sie erklären, sind viele vorgeschlagene fortschrittliche Technologien entweder "selbstleuchtend" (d. H. Laser oder Radiowellen) oder beinhalten die Manipulation von Energie aus hellen natürlichen Quellen (d. H. Dyson-Kugeln und andere Megastrukturen um Sterne). Es besteht auch die Möglichkeit, dass Technosignaturen weit verbreitet sind, da die betreffenden Arten ihre Zivilisation möglicherweise auf benachbarte Sternensysteme und sogar Galaxien übertragen haben.
Wie Wright erklärte, gibt es viele Arten von Technosignaturen, von denen die am häufigsten gesuchte ein Funksignal ist:
„Diese haben viele Vorteile: Sie sind offensichtlich künstlich, sie sind eine der billigsten und einfachsten Möglichkeiten, Informationen über große Entfernungen zu übertragen, sie erfordern keine Extrapolation der Technologie von uns, um sie zu erzeugen, und wir können sogar ziemlich schwache Signale bei erkennen interstellare Entfernungen. Andere übliche Technosignaturen sind Laser - entweder Impulse oder kontinuierliche Strahlen -, die viele der gleichen Vorteile haben. Beide Technosignaturen wurden vor fast 50 Jahren vorgeschlagen, und die meisten Arbeiten an Technosignaturen haben bisher nach ihnen gesucht. “
Für jede dieser Signaturen müssen daher Obergrenzen festgelegt werden, damit die Wissenschaftler genau wissen, was nicht suchen. "Wenn Sie nach etwas suchen und es nicht finden, müssen Sie sorgfältig genau dokumentieren, welche Signale Sie bewiesen habennicht existieren “, sagte Wright. "So etwas wie: Keine Signale, die zu einem bestimmten Zeitpunkt stärker als ein bestimmter Pegel sind, innerhalb eines bestimmten Bereichs bestimmter Sterne, schmaler als eine bestimmte Bandbreite, innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs."
Der Bericht befasst sich dann mit den oberen Nachweisgrenzen für jede Technosignatur und der aktuellen Methode und Technologie, um nach ihnen zu suchen. Um dies ins rechte Licht zu rücken, zitieren sie aus einer Studie von Chyba und Hand aus dem Jahr 2005:
„Astro-Physiker… haben Jahrzehnte damit verbracht, Schwarze Löcher zu studieren und zu suchen, bevor sie die überzeugenden Beweise von heute gesammelt haben, dass sie existieren. Gleiches gilt für die Suche nach Supraleitern bei Raumtemperatur, Protonenzerfall, Verstößen gegen die spezielle Relativitätstheorie oder für das Higgs-Boson. In der Tat befasst sich ein Großteil der wichtigsten und aufregendsten Forschungen in Astronomie und Physik genau mit der Untersuchung von Objekten oder Phänomenen, deren Existenz nicht nachgewiesen wurde - und die sich möglicherweise tatsächlich als nicht existent herausstellen. In diesem Sinne konfrontiert die Astrobiologie lediglich eine vertraute, sogar alltägliche Situation in vielen ihrer Schwesterwissenschaften. “
Mit anderen Worten, zukünftige Fortschritte auf diesem Gebiet werden darin bestehen, Wege zu entwickeln, um nach möglichen Technosignaturen zu suchen und festzustellen, in welcher Form diese Signaturen nicht als natürliche Phänomene ausgeschlossen werden können. Sie beginnen mit der Betrachtung der umfangreichen Arbeit, die auf dem Gebiet der Radioastronomie geleistet wurde.
Wenn es darauf ankommt, kann man sagen, dass nur eine extrem schmalbandige astronomische Radioquelle einen künstlichen Ursprung hat, da Breitbandfunkübertragungen in unserer Galaxie häufig vorkommen. Infolgedessen haben SETI-Forscher Umfragen durchgeführt, bei denen sowohl nach Dauerwellen- als auch nach Pulsfunkquellen gesucht wurde, die nicht durch natürliche Phänomene erklärt werden konnten.
Ein gutes Beispiel dafür ist das berühmte „WOW! Signal “, das am 15. August 1977 vom Astronomen Jerry R. Ehman mit dem Big Ear-Radioteleskop der Ohio State University entdeckt wurde. Während der Vermessung der Schütze-Konstellation in der Nähe des Kugelsternhaufens M55 stellte das Teleskop einen plötzlichen Sprung bei den Funkübertragungen fest.
Leider konnten mehrere Nachuntersuchungen keine weiteren Hinweise auf Funksignale von dieser Quelle finden. Dieses und andere Beispiele kennzeichnen die mühsame und schwierige Arbeit bei der Suche nach Radiowellen-Technosignaturen, die als Suche nach einer Nadel im „Cosmic Haystack“ charakterisiert wurde.
Beispiele für vorhandene Vermessungsinstrumente und -methoden sind das Allen Telescope Array des SETI-Instituts, das Arecibo Observatory, das Green Bank Telescope von Robert C. Byrd, das Parkes Telescope und das Very Large Array (VLA), das Projekt [email protected] und Breakthrough Listen . Angesichts des Raumvolumens, das sowohl für kontinuierliche als auch für gepulste Funksuchen durchsucht wurde, sind die aktuellen Obergrenzen für Funkwellensignaturen recht schwach.
In ähnlicher Weise müssen auch optische und Nahinfrarotlichtsignale (NIL) in Bezug auf Frequenz und Zeit komprimiert werden, um als künstlich angesehen zu werden. Beispiele hierfür sind das NIROSETI-Instrument (Near-Infrared Optical SETI), das VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System), der NEOWISE (Near Earth Object Wide Field Survey Explorer) und das Keck / High Resolution Echelle Spectrometer ( MIETEN).
Bei der Suche nach Megastrukturen (wie Dyson Spheres) konzentrieren sich Astronomen sowohl auf die Abwärme von Sternen als auch auf die Abnahme ihrer Leuchtkraft (Verdunkelungen). Im ersteren Fall wurden Untersuchungen durchgeführt, bei denen nach überschüssiger Infrarotenergie von nahegelegenen Sternen gesucht wurde. Dies könnte als Hinweis darauf angesehen werden, dass das Sternenlicht von der Technologie (z. B. Sonnenkollektoren) erfasst wird.
In Übereinstimmung mit den Gesetzen der Thermodynamik würde ein Teil dieser Energie als „Abwärme“ abgestrahlt. Im letzteren Fall wurden Verdunkelungen anhand von Daten aus dem Kepler und K2 Missionen, um zu sehen, ob sie auf das Vorhandensein massiver umlaufender Strukturen hinweisen können - auf die gleiche Weise, wie sie verwendet wurden, um Planetentransits und die Existenz von Exoplaneten zu bestätigen.
In ähnlicher Weise wurden Untersuchungen anderer Galaxien mit dem Weitfeld-Infrarot-Vermessungs-Explorer (WISE) und der Zwei-Mikron-All-Sky-Vermessung (2MASS) durchgeführt, um nach Anzeichen von Verdunkelungen zu suchen. Weitere laufende Suchen werden mit dem Infrarot-Astronomischen Satelliten (IRAS) und den verschwindenden und erscheinenden Quellen während eines Jahrhunderts der Beobachtungen (VASCO) durchgeführt.
Der Bericht befasst sich auch mit Technosignaturen, die in unserem eigenen Sonnensystem vorhanden sein können. Hier wird der Fall „Oumuamua“ angesprochen. Jüngsten Studien zufolge ist es möglich, dass es sich bei diesem Objekt tatsächlich um eine außerirdische Sonde handelt und dass Tausende solcher Objekte im Sonnensystem existieren könnten (von denen einige in naher Zukunft untersucht werden könnten).
Es gab sogar Versuche, durch chemische und industrielle Technosignaturen Beweise für vergangene Zivilisationen hier auf der Erde zu finden, ähnlich wie solche Indikatoren auf einem außersolaren Planeten als Beweise für eine fortgeschrittene Zivilisation angesehen werden könnten.
Eine andere Möglichkeit ist das Vorhandensein weltraumgestützter außerirdischer Artefakte oder „abgefüllter Nachrichten“. Diese könnten die Form von Raumfahrzeugen haben, die Nachrichten enthalten, die der „Pioneer Plaque“ der Pionier 10 und 11 Missionen oder die "Goldene Aufzeichnung" der Voyager 1 und 2 Missionen.
Letztendlich variieren die Obergrenzen für diese Technosignaturen, und bisher waren keine Versuche, welche zu finden, erfolgreich. Wie sie jedoch weiter bemerken, gibt es dank der Entwicklung von Instrumenten der nächsten Generation, verfeinerten Suchmethoden und lukrativen Partnerschaften erhebliche Möglichkeiten für die zukünftige Erkennung von Technosignaturen.
Diese ermöglichen eine größere Empfindlichkeit bei der Suche nach Beispielen für Kommunikationstechnologie sowie Anzeichen chemischer und industrieller Signaturen, da Exoplaneten direkt abgebildet werden können.
Beispiele hierfür sind bodengestützte Instrumente wie das Extrem Large Telescope (ELT), das Large Synoptic Survey Telescope (LSST) und das Giant Magellan Telescope (GMT). Es gibt auch weltraumgestützte Instrumente, einschließlich der kürzlich in den Ruhestand getretenen Kepler Mission (deren Daten immer noch zu wertvollen Entdeckungen führen), die Gaia Mission und die Transit-Exoplaneten-Vermessungssatellit (TESS).
Zu den derzeit in der Entwicklung befindlichen weltraumgestützten Projekten gehören die James Webb Weltraumteleskop (JWST), der Weitfeld-Infrarot-Vermessungsteleskop (WFIRST) und PLAnetary Transits und Oszillationen von Sternen (PLATO) Missionen. Dieses Instrument wird in Kombination mit verbesserter Software und Datenaustauschmethoden in nicht allzu ferner Zukunft voraussichtlich neue und aufregende Ergebnisse liefern.
Aber wie Wright zusammenfasst, ist das, was den größten Unterschied ausmacht, viel Zeit und Geduld:
„Obwohl SETI 50 Jahre alt ist (oder, wenn Sie möchten, nach Technosignaturen sucht), steckt es in vielerlei Hinsicht noch in den Kinderschuhen. Im Vergleich zur Suche nach anderen Dingen (Dunkle Materie, Schwarze Löcher, mikrobielles Leben usw.) wurde aufgrund des historischen Mangels an Finanzmitteln nicht viel gesucht. Es gab nicht einmal so viele quantitative, grundlegende Arbeiten darüber, nach welchen Technosignaturen gesucht werden sollte! Bisher haben die meisten Menschen darüber nachgedacht, welche Arbeit sie tun würden, wenn sie finanziell unterstützt würden. Hoffentlich können wir diese Ideen bald in die Praxis umsetzen! "
Nach einem halben Jahrhundert hat die Suche nach außerirdischer Intelligenz immer noch keine Hinweise auf intelligentes Leben jenseits unseres Sonnensystems gefunden - d. H. Fermis berühmte Frage "Wo sind alle?" Aber das ist das Gute am Fermi-Paradoxon, Sie müssen es nur einmal lösen. Alles, was die Menschheit braucht, ist, ein einziges Beispiel zu finden, und die ebenso altehrwürdige Frage „Sind wir allein?“ Wird endlich beantwortet.
Der Abschlussbericht „NASA und die Suche nach Technosignaturen“ wurde von Jason Wright und Dawn Gelino zusammengestellt - einem außerordentlichen Professor an der PSU und dem Zentrum für Exoplaneten und bewohnbare Welten (CEHW) sowie einem Forscher am NASA Exoplanet Science Institute (NExScI). , beziehungsweise.
