В эпоху постоянно растущего числа экзопланет, вращающихся вокруг других звезд, вполне естественно, что астрономы ищут признаки развитых цивилизаций. Такие признаки могут иметь биологическое или технологическое происхождение. Что, если вместо поиска радиосигналов (как это сделали SETI и другие) мы будем искать что-то немного другое? А как насчет свидетельств загрязнения атмосферы, производимых технологическими обществами? В конце концов, мы знакомы с этим здесь, на Земле. Такова тема статьи Сары Сигер из Массачусетского технологического института и международной группы ученых в журнале Scientific Reports. Они предполагают, что технологические цивилизации могут быть обнаружены в результате поиска химических веществ, не созданных жизнью. В частности, команда предлагает трифторид азота (NF3) и гексафторид серы (SF6). Это идеальные техносигнатурные газы, которые можно найти, потому что, как они утверждают в статье, «неизвестно, что жизнь на Земле производит какие-либо молекулы со связями N–F или S–F, и это включает в себя полностью фторированные соединения N и S».
Фактически, в статье утверждается, что фтор практически исключен из химии жизни на Земле. Другие естественные процессы также не создают его в огромных количествах. Остается только искусственное (читай: промышленное) загрязнение. Другими словами, эти газы будут атмосферными побочными продуктами промышленной деятельности. Здесь, на Земле, их численность быстро увеличилась (с почти полного отсутствия) с начала промышленной революции. Эти газы не только специфичны для промышленных процессов (по крайней мере, здесь, на Земле), но и обладают уникальными спектральными характеристиками. Когда их обнаруживали в атмосфере далекой планеты, их спектральные отпечатки выделялись из фоновых спектров. Итак, если астрономы увидят эти отпечатки пальцев в атмосфере инопланетного мира, возможно, их создала достаточно развитая цивилизация.
Как мы недавно узнали, астрономы теперь могут более детально искать газы в атмосферах экзопланет. И эти поиски обнаруживают газы, которые могут указывать на жизнь. Возможное наблюдение JWST указывает на наличие газа биологического происхождения. Телескоп исследовал свет звезды планеты, когда он проходил через атмосферу мира, и в данных были обнаружены отпечатки этого газа. Спектроскопия с помощью JWST — мощный инструмент, которого астрономы ждали десятилетиями. Но не все открытия обязательно должны касаться газов биологического происхождения. Тот же метод можно использовать для поиска технологически производных. Сюда входят и те, которые команда Сигера предложила в качестве техносигнатур. Чтобы найти доказательства их существования в атмосферах экзопланет, команда Сигера создала новый инструмент, названный «график спектральной фаланги».
По сути, это позволяет пользователям визуально сравнивать все спектральные пики спектра молекул газа. Он группирует молекулы со схожими пиками вместе. Это позволяет провести дальнейший анализ спектральных кластеров. Кроме того, команда использует свои данные для моделирования моделей атмосферы. Результатом является приблизительное содержание газов в атмосфере, которые ученые хотят обнаружить на целевой планете. Команда также ведет «базу данных натуральных продуктов» соединений, которые образуются в результате естественных биохимических процессов. Это помогает им понять уникальные свойства полностью фторированных соединений, которые, вероятно, возникают в результате небиологических (промышленных) процессов. Биологические и промышленные процессы не являются ключом к разгадке жизни, который могли бы найти астрономы. Есть ряд других техносигнатур, которые могут появиться. Они могут включать в себя искусственное освещение, наблюдаемое в мире, некоторые виды мегаструктур (на планете или вокруг нее, например сферы Дайсона), отходящее тепло или другие типы излучений или какие-то радиосигналы.
Области астрономии и астрофизики полны удивительных данных. Оказывается, астрономы сидят на золотом руднике информации, которая вполне может включать в себя возможные техносигнатуры других цивилизаций. Данные поступают из обзоров неба на всех длинах волн и потоков данных исследования Солнечной системы. Добавьте к таким сокровищницам информации алгоритмы машинного обучения и развитие искусственного интеллекта, и у нас появятся сложные инструменты для поиска техносигнатур. Они могут помочь выявить аномалии в данных исследования, которые могут указывать на наличие жизни и развитых цивилизаций. В 2019 году группа астрономов под руководством Джорджа Джорджовски провела семинар под названием «Подходы, основанные на данных, к поиску техносигнатур развитых цивилизаций». Его провел Институт космических исследований Кека. Цель заключалась в том, чтобы вернуться к поискам доказательств существования инопланетных технологий в свете достижений в охоте за другими планетами и развития астрономии, основанной на данных. Несмотря на задержку из-за остановки работы из-за пандемии, окончательный отчет этого семинара остается чрезвычайно интересным. В нем излагаются предпосылки и мотивация семинара, а также рассматриваются методологии использования больших баз данных астрономических данных.
В частности, в отчете основное внимание уделяется машинному обучению для выявления «аномальных данных», которые могут указывать на техносигнатуру. Там также говорится о том, что искать в больших базах данных (включая такие вещи, как структуры Дайсона). Наконец, в нем описываются другие типы сигналов, которые следует искать в базах данных, и некоторые возможные идеи для поиска артефактов внутри Солнечной системы. Интересно, что в докладе также предполагается, что неожиданные открытия в астрономии и астрофизике станут результатом поиска жизни в других местах. В нем говорится: «Ключевым итогом этого семинара было то, что поиски техносигнатур должны проводиться в соответствии с «Первым законом исследований SETI» Фримена Дайсона, а именно: «каждый поиск инопланетных цивилизаций должен быть запланирован так, чтобы дать интересные результаты, даже если инопланетяне отсутствуют». «Такой подход к поиску техносигнатур соизмерим с подходом НАСА к биосигнатурам, поскольку ни одно отдельное наблюдение или измерение не может считаться обеспечивающим полную уверенность в обнаружении жизни». Однако один из важнейших факторов поиска жизни в других местах не является научным. Это социальное. Как упоминается и в статье Сигера, и в отчете Кека, при проведении подобных поисков нам приходится анализировать собственные предубеждения. Долгое время люди просто предполагали, что другие цивилизации, естественно, просто передадут нам «космический привет». Или они прилетели к нам на летающих тарелках. Как предполагают обе статьи, сигналы других цивилизаций могут быть гораздо более тонкими и чуждыми, чем мы ожидаем.
Другая часть «социального» уравнения заключается в том, что любой поиск жизни в другом месте требует существенной общественной поддержки. В отчете Кека говорится: «На данный момент SETI и поиск техносигнатур вызывают смешанную положительную и отрицательную реакцию. Многие прошлые статьи и утверждения были ошибочными и привели к тому, что другие сделали возмутительные заявления, которые не были научно подтверждены. Та же ситуация. произошло, когда начались поиски экзопланет. Потребовалось множество подтвержденных обнаружений, чтобы включить в сферу изучения экзопланет. Важно иметь финансовую поддержку (следовательно, общественную поддержку), чтобы иметь возможность всерьез искать техносигнатуры».
В докладе Кека предлагается, чтобы ученые подходили к аудитории таким образом, чтобы помочь объяснить суть науки и ставки открытия. Сообщение для общественности будет сильно отличаться от сообщений, предназначенных для получения поддержки экспертной оценки внутри сообщества. И, конечно же, финансирующие агентства должны видеть предложения о финансировании от законных научных групп, делающих все возможное для развития астрономии, астрофизики и поиска жизни в других местах. Такой комбинированный подход к общественному образованию будет иметь важное значение, особенно потому, что ученые теперь могут проводить детальные исследования экзопланет и их атмосфер в поисках жизни во Вселенной.
