1961, Den berömda astronomen Frank Drake skapade en formel för att uppskatta antalet utomjordiska intelligenser (ETI) som kan existera i vår galax. Känd som "Drakekvationen, "denna formel visade att även med de mest konservativa uppskattningarna, vår galax var sannolikt värd för åtminstone några avancerade civilisationer vid varje given tidpunkt. Ungefär ett decennium senare, NASA startade officiellt sitt sökande efter utomjordisk intelligens (SETI).

Dessa ansträngningar har upplevt ett stort intresse under de senaste decennierna tack vare upptäckten av tusentals extrasolära planeter. För att ta itu med möjligheten att liv kan existera där ute, forskare förlitar sig också på sofistikerade verktyg för att söka efter tydliga indikatorer på biologiska processer (alias biosignaturer) och teknisk aktivitet (teknosignaturer), som kunde indikera inte bara liv utan avancerad intelligens.

För att möta det växande intresset för detta område, NASA var värd för NASA Technosignatures Workshop redan i september. Syftet med denna workshop var att bedöma det aktuella läget för forskning om teknosignatur, var de mest lovande vägarna fanns, och där framsteg kan göras. Nyligen, workshopens rapport släpptes, som innehöll alla deras resultat och rekommendationer för detta områdes framtid.

Denna workshop uppstod som ett resultat av Congress House Appropriations Bill som antogs i april 2018, där NASA uppmanades att börja stödja det vetenskapliga sökandet efter teknosignaturer som en del av deras större sökande efter utomjordiskt liv. Evenemanget samlade forskare och principiella utredare från olika områden vid Lunar and Planetary Institute (LPI) i Houston, medan många fler deltog via Adobe Connect.

Under den tre och en halv dag långa workshopen, talrika presentationer gjordes som tog upp många relevanta ämnen. Dessa inkluderade olika typer av teknosignaturer, radiosökningen efter utomjordisk intelligens (SETI), solsystem SETI, megastrukturer, datautvinning, och sökningar med optiskt och nära infrarött ljus (NIL). Enligt lagförslaget om husanslag, resultaten av workshopen sammanställdes i en rapport som lämnades in den 28 november, 2018.

I sista hand, syftet med workshopen var fyra:

1. Definiera det aktuella tillståndet för teknosignaturfältet. Vilka experiment har skett? Vad är den senaste tekniken för detektering av teknosignaturer? Vilka gränser har vi för närvarande för teknosignaturer?
2. Förstå de framsteg som kommer på kort sikt inom teknosignaturområdet. Vilka tillgångar finns på plats som kan användas för att söka efter teknosignaturer? Vilka planerade och finansierade projekt kommer att främja toppmoderna under kommande år, och vad är karaktären av detta framsteg?
3. Förstå den framtida potentialen för teknosignaturfältet. Vilka nya undersökningar, nya instrument, teknologisk utveckling, nya datautvinningsalgoritmer, ny teori och modellering, etc., skulle vara viktigt för framtida framsteg på området?
4. Vilken roll kan NASA-partnerskap med den privata sektorn och filantropiska organisationer spela för att främja vår förståelse av fältet teknosignaturer?

Rapporten börjar med att ge bakgrundsinformation om jakten på teknosignaturer och en definition av termen. För detta, författarna citerar Jill Tarter, en av de främsta ledarna inom SETI-forskningen och personen som myntade själva begreppet. Förutom att vara chef för Center for SETI Research (en del av SETI Institute) i 35 år, hon var också projektforskare för NASA:s SETI-program innan det avbröts 1993.

Som hon antydde i 2007 års artikel, med titeln "Utvecklingen av livet i universum:är vi ensamma?":

"Om vi ​​kan hitta teknosignaturer - bevis på någon teknik som modifierar sin miljö på sätt som är detekterbara - så kommer vi att få sluta oss till existensen, åtminstone någon gång, av intelligenta teknologer. Som med biosignaturer, det är inte möjligt att räkna upp alla potentiella teknosignaturer för teknologi-som-vi-ännu-inte-vet-det, men vi kan definiera systematiska sökstrategier för motsvarigheter till vissa markbaserade tekniker från 2000-talet."

Med andra ord, teknosignaturer är vad vi människor skulle känna igen som tecken på tekniskt avancerad aktivitet. Det mest kända exemplet är radiosignaler, som SETI-forskare har ägnat de senaste decennierna åt att leta efter. Men det finns många andra signaturer som inte har utforskats fullt ut, och fler blir uttänkta hela tiden.

Dessa inkluderar laserutsläpp, som skulle kunna användas för optisk kommunikation eller som framdrivningsmedel; tecken på megastrukturer, som vissa trodde var orsaken bakom den mystiska nedtoningen av Tabby's Star; eller en atmosfär full av koldioxid, metan, CFC, och andra kända föroreningar (för att ta en sida från vår egen bok).

När det gäller att leta efter biosignaturer, forskare begränsas av det faktum att det bara finns en planet som vi känner till som stödjer liv:jorden. Men utmaningarna sträcker sig långt utöver till att omfatta frågor om finansiering och . Som Jason Wright – en docent vid PSU och Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) och en av författarna till rapporten – sa till Universe Today via e-post:

"De tekniska utmaningarna är många. Vilka typer av teknosignaturer skulle en utomjordisk teknisk art generera? Vilka av dem är detekterbara? Hur vet vi om vi har hittat en? Om vi ​​hittar den, hur kan vi vara säkra på att det är ett tecken på teknik och inte något oväntat utan naturligt?"

I det här avseendet, planeter anses vara "potentiellt beboeliga" baserat på om de är "jordliknande" eller inte. På ungefär samma sätt, Jakten på teknosignaturer är begränsad till teknologier som vi vet är genomförbara. Dock, det finns också några viktiga skillnader mellan teknosignaturer och biosignaturer.

Som de förklarar, många föreslagna avancerade teknologier är antingen "självlysande" (dvs. lasrar eller radiovågor) eller involverar manipulering av energi från ljusa naturliga källor (d.v.s. Dyson-sfärer och andra megastrukturer runt stjärnor). Det finns också möjligheten att teknosignaturer kommer att få stor spridning eftersom arterna i fråga kan ha spridit sin civilisation till angränsande stjärnsystem och till och med galaxer.

Som Wright förklarade, det finns många typer av teknosignaturer, den mest eftertraktade av vilka är en radiosignal:

"Dessa har många fördelar:de är uppenbarligen konstgjorda, de är ett av de billigaste och enklaste sätten att överföra information över långa avstånd, de kräver ingen extrapolering av teknik från vår för att generera, och vi kan upptäcka även ganska svaga signaler på interstellära avstånd. Andra vanliga teknosignaturer är lasrar – antingen pulser eller kontinuerliga strålar – som har många av samma fördelar. Båda teknosignaturerna föreslogs för nästan 50 år sedan, och det mesta av arbetet med teknosignaturer hittills har letat efter dem."

För var och en av dessa signaturer, det är därför nödvändigt att fastställa övre gränser, så att forskarna vet exakt vad de inte ska leta efter. "När du söker efter något och inte hittar det, du måste noggrant dokumentera exakt vilka signaler du har bevisat inte finns, " sa Wright. "Något liknande:inga signaler starkare än någon nivå, Vid någon tid, inom ett visst område av vissa stjärnor, smalare än viss bandbredd, inom ett visst frekvensområde."

Rapporten tar sedan upp vad de övre gränserna för detektion är för varje teknosignatur och vilken nuvarande metod och teknik som finns för att söka efter dem. För att sätta detta i perspektiv, de citerar från en studie från 2005 av Chyba och Hand:

"Astrofysiker … tillbringade decennier med att studera och leta efter svarta hål innan de ackumulerade dagens övertygande bevis för att de existerar. Detsamma kan sägas om sökandet efter rumstemperatursupraledare, protonsönderfall, kränkningar av speciell relativitet, eller för den delen Higgs-bosonen. Verkligen, mycket av den viktigaste och mest spännande forskningen inom astronomi och fysik handlar just om studiet av objekt eller fenomen vars existens inte har visats – och det kan, faktiskt, visa sig inte existera. I denna mening konfronterar astrobiologin bara det som är ett välbekant, till och med en vanlig situation i många av dess systervetenskaper."

Med andra ord, Framtida framsteg på detta område kommer att bestå i att utveckla sätt att leta efter möjliga teknosignaturer och att fastställa i vilken form dessa signaturer inte kan uteslutas som naturfenomen. De börjar med att överväga det omfattande arbete som har gjorts inom radioastronomiområdet.

När det kommer till kritan, endast en extremt smalbandig astronomisk radiokälla kan sägas ha ett artificiellt ursprung, eftersom bredbandsradiosändningar är en vanlig företeelse i vår galax. Som ett resultat, SETI-forskare har genomfört undersökningar som letat efter både kontinuerliga våg- och pulsradiokällor som inte kunde förklaras av naturfenomen.

Ett bra exempel på detta är den berömda "WOW". signal som upptäcktes den 15 augusti, 1977, av astronomen Jerry R. Ehman med hjälp av Big Ear-radioteleskopet vid Ohio State University. Under undersökningen av konstellationen Skytten, nära klothopen M55, teleskopet noterade ett plötsligt hopp i radiosändningar.

Tyvärr, Flera uppföljningsundersökningar kunde inte hitta några ytterligare indikationer på radiosignaler från denna källa. Detta och andra exempel kännetecknar det mödosamma och svåra arbete som följer med att söka efter radiovågsteknosignaturer, som har karaktäriserats som att leta efter en nål i den "kosmiska höstacken".

Exempel på befintliga undersökningsinstrument och metoder inkluderar SETI-institutets Allen Telescope Array, Arecibo Observatory, Robert C. Byrd Green Bank-teleskopet, Parkes teleskop, och Very Large Array (VLA), SETI@home-projektet och Breakthrough Listen. Men med tanke på att volymen av rymden som har sökts för både kontinuerliga och pulsade radiosökningar, de nuvarande övre gränserna för radiovågsignaturer är ganska svaga.

Liknande, optiska och nära-infrarött ljus (NIL) signaler måste också komprimeras i termer av frekvens och tid för att anses vara artificiellt ursprung. Här, exempel inkluderar instrumentet Near-Infrared Optical SETI (NIROSETI), Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS), Near-Earth Object Wide-field Survey Explorer (NEOWISE), och Keck/High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES).

När det gäller att leta efter megastrukturer (som Dyson-sfärer), astronomer fokuserar på både spillvärme från stjärnor och fall i deras ljusstyrka (obscurationer). När det gäller den förra, undersökningar har genomförts som letade efter överskott av infraröd energi från närliggande stjärnor. Detta kan ses som en indikation på att stjärnljus fångas av teknik (som solpaneler).

I överensstämmelse med termodynamikens lagar, en del av denna energi skulle strålas bort som "spillvärme". När det gäller det senare, Obscurations har studerats med hjälp av data från Kepler- och K2-uppdragen för att se om de kunde indikera närvaron av massiva kretsande strukturer – på samma sätt som de användes för att bekräfta planettransiter och förekomsten av exoplaneter.

Liknande, undersökningar har genomförts av andra galaxer med hjälp av Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) och Two Micron All-Sky Survey (2MASS) för att leta efter tecken på skymningar. Andra pågående sökningar utförs med den infraröda astronomiska satelliten (IRAS) och de Vanishing &Appearing Sources under a Century of Observations (VASCO).

Rapporten tar också upp teknosignaturer som kan finnas i vårt alldeles egna solsystem. Här, fallet 'Oumuamua tas upp. Enligt nyare studier, det är möjligt att detta objekt faktiskt är främmande sond, och att tusentals sådana objekt skulle kunna existera i solsystemet (av vilka några skulle kunna studeras inom en snar framtid).

Det har till och med gjorts försök att hitta bevis på tidigare civilisationer här på jorden genom kemiska och industriella teknosignaturer, liknande hur sådana indikatorer på en planet utanför solen kan anses vara bevis på en avancerad civilisation.

En annan möjlighet är förekomsten av rymdbaserade utomjordiska artefakter eller "bottlade meddelanden". Dessa kan ha formen av rymdfarkoster som innehåller meddelanden som liknar "Pioneer Plaque" för Pioneer 10 och 11 uppdragen, eller det gyllene rekordet för uppdragen Voyager 1 och 2.

I sista hand, de övre gränserna för dessa teknosignaturer varierar, och inga försök att hitta några har hittills lyckats. Dock, när de fortsätter att notera, det finns stora möjligheter för framtida detektering av teknosignaturer tack vare utvecklingen av nästa generations instrument, förfinade sökmetoder och lukrativa partnerskap.

Dessa kommer att möjliggöra större känslighet när man letar efter exempel på kommunikationsteknik, samt tecken på kemiska och industriella signaturer tack vare möjligheten att direkt avbilda exoplaneter.

Exempel inkluderar markbaserade instrument som Extremely Large Telescope (ELT), Large Synoptic Survey Telescope (LSST), och Giant Magellan Telescope (GMT). Det finns också befintliga rymdbaserade instrument, inklusive det nyligen pensionerade Kepler-uppdraget (vars data fortfarande leder till värdefulla upptäckter), Gaia-uppdraget, och Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).

Rymdbaserade projekt som för närvarande är under utveckling inkluderar James Webb Space Telescope (JWST), Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), och PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) uppdrag. Dessa instrument, kombinerat med förbättrad mjukvara och metoder för datadelning förväntas ge nya och spännande resultat inom en inte alltför avlägsen framtid.

Men som Wright sammanfattade, det som kommer att göra störst skillnad är mycket tid och tålamod:

"Trots att jag är 50 år gammal, SETI (eller, om du vill, söker efter teknosignaturer) är på många sätt fortfarande i sin linda. Det har inte varit särskilt mycket sökande jämfört med sökningar efter andra saker (mörk materia, svarta hål, mikrobiellt liv, etc.) på grund av den historiska bristen på finansiering; det har inte ens varit så mycket kvantitativt, grundarbete om vilka teknosignaturer man ska söka efter. Det mesta av arbetet hittills har varit att människor funderat på vilket arbete de skulle göra om de hade finansiering. Förhoppningsvis, vi kommer snart att kunna börja omsätta dessa idéer i praktiken."

Efter ett halvt sekel, sökandet efter utomjordisk intelligens har fortfarande inte funnit några bevis för intelligent liv bortom vårt solsystem – d.v.s. Fermis berömda fråga, "Var är allihopa?", håller fortfarande. Men det är det som är bra med Fermi Paradox, du behöver bara lösa det en gång. Allt mänskligheten behöver är att hitta ett enda exempel, och den lika hedrade frågan, "Är vi ensamma?, " kommer äntligen att besvaras.

Slutrapporten, "NASA och sökandet efter teknosignaturer", sammanställdes av Jason Wright och Dawn Gelino – en docent vid PSU och Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) och en forskare vid NASA Exoplanet Science Institute (NExScI), respektive.