Om utomjordisk intelligens finns någonstans i vår galax, en ny MIT-studie föreslår att laserteknik på jorden kan, i princip, formas till något av en planetarisk verandalampa – en fyr som är stark nog att dra till sig uppmärksamhet från så långt som 20, 000 ljusår bort.

Forskningen, som författaren James Clark kallar en "genomförbarhetsstudie, " visas idag i Astrofysisk tidskrift . Resultaten tyder på att om en kraftfull 1- till 2-megawatts laser fokuserades genom ett massivt 30- till 45-meters teleskop och siktade ut i rymden, kombinationen skulle producera en stråle av infraröd strålning som är stark nog att sticka ut från solens energi.

En sådan signal skulle kunna upptäckas av främmande astronomer som utför en översiktlig undersökning av vår del av Vintergatan - speciellt om dessa astronomer bor i närliggande system, som runt Proxima Centauri, den närmaste stjärnan till jorden, eller TRAPPIST-1, en stjärna cirka 40 ljusår bort som är värd för sju exoplaneter, varav tre är potentiellt beboeliga. Om signalen upptäcks från något av dessa närliggande system, studien finner, samma megawattlaser skulle kunna användas för att skicka ett kort meddelande i form av pulser som liknar morsekod.

"Om vi ​​lyckades avsluta ett handslag och börja kommunicera, vi kunde visa ett meddelande, med en datahastighet på ungefär några hundra bitar per sekund, som skulle komma dit om bara några år, säger Clark, en doktorand vid MIT:s avdelning för flygteknik och astronautik och författare till studien.

Föreställningen om en sådan utomjording-attraherande fyr kan tyckas långsökt, men Clark säger att bedriften kan förverkligas med en kombination av tekniker som finns nu och som kan utvecklas inom en snar framtid.

"Det här skulle vara ett utmanande projekt men inte ett omöjligt, " säger Clark. "De typer av lasrar och teleskop som byggs idag kan producera en detekterbar signal, så att en astronom kunde ta en titt på vår stjärna och omedelbart se något ovanligt med dess spektrum. Jag vet inte om intelligenta varelser runt solen skulle vara deras första gissning, men det skulle säkert väcka ytterligare uppmärksamhet."

Stå upp mot solen

Clark började undersöka möjligheten till en planetfyr som en del av ett slutprojekt för 16.343 (rymdfarkoster, och flygplanssensorer och instrumentering), en kurs som undervisas av Clarks rådgivare, Docent Kerri Cahoy.

"Jag ville se om jag kunde ta de typer av teleskop och lasrar som vi bygger idag, och gör en detekterbar ledstjärna av dem, " säger Clark.

Han började med en enkel konceptuell design som involverade en stor infraröd laser och ett teleskop genom vilket man kunde fokusera laserns intensitet ytterligare. Hans mål var att producera en infraröd signal som var minst 10 gånger större än solens naturliga variation av infraröda emissioner. En sådan intensiv signal, resonerade han, skulle räcka för att sticka ut mot solens egen infraröda signal, i någon "översiktlig undersökning av en utomjordisk intelligens".

Han analyserade kombinationer av lasrar och teleskop av olika effekt och storlek, och fann att en 2 megawatt laser, pekade genom ett 30-meters teleskop, skulle kunna producera en signal som är tillräckligt stark för att lätt kunna upptäckas av astronomer i Proxima Centauri b, en planet som kretsar kring vår närmaste stjärna, 4 ljusår bort. Liknande, en 1 megawatt laser, riktad genom ett 45-meters teleskop, skulle generera en tydlig signal i alla undersökningar gjorda av astronomer inom planetsystemet TRAPPIST-1, cirka 40 ljusår bort. Antingen inställning, han uppskattade, kan producera en allmänt detekterbar signal från upp till 20, 000 ljusår bort.

Båda scenarierna skulle kräva laser- och teleskopteknik som antingen redan har utvecklats, eller är inom praktisk räckhåll. Till exempel, Clark beräknade att den erforderliga lasereffekten på 1 till 2 megawatt motsvarar den för det amerikanska flygvapnets luftburna laser, en numera nedlagd megawattlaser som var tänkt att flyga ombord på ett militärjetplan i syfte att skjuta ballistiska missiler från himlen. Han fann också att medan ett 30-meters teleskop avsevärt dvärgar alla befintliga observatorier på jorden idag, det finns planer på att bygga så massiva teleskop inom en snar framtid, inklusive 24-meters Giant Magellan Telescope och 39-meters European Extremely Large Telescope, båda är för närvarande under uppbyggnad i Chile.

Clark föreställer sig att som dessa enorma observatorier, en laserfyr ska byggas på toppen av ett berg, för att minimera mängden atmosfär som lasern måste penetrera innan den strålar ut i rymden.

Han erkänner att en megawattlaser skulle komma med vissa säkerhetsproblem. En sådan stråle skulle producera en flödestäthet på cirka 800 watt effekt per kvadratmeter, som närmar sig solens, vilket genererar cirka 1, 300 watt per kvadratmeter. Även om strålen inte skulle vara synlig, det kan fortfarande skada människors syn om de skulle titta direkt på det. Strålen kan också potentiellt förvränga alla kameror ombord på rymdfarkoster som råkar passera genom den.

"Om du ville bygga den här saken på bortre sidan av månen där ingen bor eller kretsar mycket, då kan det vara en säkrare plats för det, " säger Clark. "I allmänhet, detta var en förstudie. Oavsett om detta är en bra idé eller inte, det är en diskussion för framtida arbete."

Tar E.T:s samtal

Efter att ha fastställt att en planetfyr är tekniskt genomförbar, Clark vände sedan på problemet och tittade på om dagens bildtekniker skulle kunna upptäcka en sådan infraröd fyr om den producerades av astronomer någon annanstans i galaxen. Han fann att, medan ett teleskop 1 meter eller större skulle kunna upptäcka en sådan fyr, den måste peka i signalens exakta riktning för att se den.

"Det är försvinnande osannolikt att en teleskopundersökning faktiskt skulle observera en utomjordisk laser, om vi inte begränsar vår undersökning till de allra närmaste stjärnorna, " säger Clark.

Han hoppas att studien kommer att uppmuntra utvecklingen av infraröda bildtekniker, inte bara för att upptäcka alla laserfyrar som kan produceras av främmande astronomer, men också för att identifiera gaser i en avlägsen planets atmosfär som kan vara indikationer på liv.

"Med nuvarande undersökningsmetoder och instrument, det är osannolikt att vi faktiskt skulle ha turen att avbilda en beaconblixt, antar att utomjordingar existerar och gör dem, " säger Clark. "Men, när exoplaneternas infraröda spektra studeras för spår av gaser som indikerar livsduglighet, och i takt med att undersökningar av hela luften når större täckning och blir snabbare, vi kan vara mer säkra på att om E.T. ringer, vi kommer att upptäcka det."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.