Содержание
Ищем ли мы жизнь не в тех местах, не тем путем? Узнаем ли мы эти знаки? Почему внешние идеи могут указать путь к E.T.
Информационный бюллетень
Эта история первоначально появилась в декабрьском номере журнала Discover как «В поисках знаков». Поддержите нашу научную журналистику, став подписчиком.
Ограничения не очень хорошо сочетаются с Ави Лебом.
Леб быстро пересказывает мне кое-что по телефону (без громкой связи) во время поездки домой с работы: Около 25 миллиардов звезд, примерно четверть из тех, что находятся в Млечном Пути, имеют планеты, расположенные в пределах обитаемой зоны. Он округляет эту сумму до 10 миллиардов, чтобы упростить расчеты. Он округляет эту сумму до 10 миллиардов, чтобы упростить расчеты. «И затем, существует около триллиона галактик, таких как Млечный Путь, — говорит он, — что означает, что в наблюдаемой вселенной насчитывается около 1022 планет, которые потенциально могут содержать жизнь, как мы ее знаем». Другими словами, поиски внеземной жизни едва коснулись поверхности. «Как и в других областях исследовательской науки, — говорит Леб, — мы должны тщательно исследовать, прежде чем делать решительные заявления».
Большая часть поисков до сих пор, добавляет он, велась в радиочастотном диапазоне, где ученые исследовали крошечную долю возможных частот в столь же крошечной части возможного пространства поиска. Исследования в оптических длинах волн были гораздо менее обширными. Для любой новой технологии, которую мы разрабатываем, говорит Лоеб, мы должны рассмотреть вопрос о том, могла ли где-то инопланетная цивилизация тоже разработать ее, возможно, оставив какие-то обнаружимые следы. «По мере совершенствования нашей технологии это может помочь нам представить то, чего мы раньше не представляли, и исследовать то, что мы раньше не искали».
Когда дело доходит до воображения, у Леба, цитируемого в «Нью—Йорк Таймс» «за его творческие и плодотворные попытки понять… вселенную», похоже, нет недостатка. И, похоже, ему не хватает производительности. На протяжении более двух десятилетий он выпускал в среднем по две академические работы в месяц, в дополнение к обычным эссе. Он директор Гарвардского института теории и вычислений, член Президентского совета советников по науке и технологиям, директор—основатель Гарвардской инициативы «Черная дыра» и председатель консультативного комитета «Прорывной звездный выстрел» — усилия, направленные, среди прочего, на отправку миниатюрных космических аппаратов к другим звездам.
Физик-технолог из Флориды Манасви Лингам описал свое сотрудничество с Лебом во время аспирантуры как «волнующее». С 2017 по 2019 год Лингам и Леб написали 25 исследовательских работ и готовящуюся книгу «Жизнь в космосе: от биосигналов до техносигналов», в которой подробно обсуждаются методы SETI. «С Avi всегда есть быстрое время выполнения заказа», — говорит Лингам. «Мы всегда стараемся искать левые идеи, которые, тем не менее, поддаются проверке».
Леб бесстрашен, потому что некоторые из его идей были публично осуждены другими астрономами, говорит астроном штата Пенсильвания Джейсон Райт.
Но Леба редко останавливают неодобрительные замечания, говоря, что скептицизм «может быть самореализующимся пророчеством». Гораздо лучше смотреть, говорит он, чем предполагать, что там ничего не видно. Это отношение, по-видимому, разделяет НАСА. Недавно он предоставил Лебу и другим первый за более чем 30 лет грант, связанный с SETI, который специально поддерживает инновационные стратегии поиска. Вот некоторые из нетрадиционных идей, которые он и его коллеги выдвинули для расширения сферы применения SETI и, возможно, для того, чтобы в процессе взглянуть на ET.
Вдали от Городских огней
Леб и астроном Принстонского университета Эдвин Тернер — родственные души, которым нравится обсуждать спекулятивные идеи. «Консервативный импульс, который в некотором смысле хорошо служит науке, не очень хорошо служит нам, когда дело доходит до создания гипотез», — говорит Тернер. Путешествуя по Абу-Даби десять лет назад и узнав, что Дубай настолько яркий, что его можно увидеть из космоса, Леб и Тернер начали задаваться вопросом, могут ли наши телескопы улавливать свет из чужого города. После некоторых быстрых вычислений они определили, что космический телескоп Хаббла (HST) сможет обнаруживать световое загрязнение из города на внешних границах Солнечной системы, далеко за пределами Плутона, а новые, более совершенные телескопы могут значительно расширить этот диапазон.
Хотя на периферии Солнечной системы нет известных планет, Леб и Тернер разработали метод определения того, является ли недавно обнаруженный источник света естественным или искусственным. Их техника основана на принципе, согласно которому интенсивность света падает в зависимости от квадрата пройденного расстояния.
Предположим, мы измеряем яркость излучающего объекта и повторяем это измерение после того, как объект переместился в два раза дальше от нас, удаляясь от солнца. Если бы объект был естественным, таким как ранее неизвестная планета или астероид, и просто отражал свет от солнца, его яркость уменьшилась бы в 16 раз: его яркость (измеренная с Земли) упала бы в четыре раза во время путешествия света от солнца к объекту (поскольку два в квадрате равно четырем) и еще в четыре раза во время его возвращения к нам. С другой стороны, если бы объект был светящимся космическим кораблем, его яркость упала бы только в четыре раза, поскольку он излучает свой собственный свет, а не отражает его от солнца.
Если наши измерения удаленного источника света показывают четырехкратное падение интенсивности, нам не следует сразу же начинать беспокоиться о вторжении инопланетян, говорит Тернер. «Но мы захотим направить туда другие телескопы и… попытаться выяснить, что происходит».
Загрязнение Как решение для разбавления
В 1990 году, когда космический аппарат «Галилео» пролетал мимо планеты в нашей солнечной системе, его приборы обнаружили признаки атмосферы, богатой кислородом и метаном, — признаки, которые научная группа, возглавляемая Карлом Саганом, сочла «сильно наводящими на мысль о жизни». Планетой в данном случае была Земля, и упражнение было главным образом доказательством концепции. Но HST уже начал изучать атмосферы планет вокруг других звезд, называемых экзопланетами. А его преемник, космический телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2021 год, вскоре будет исследовать атмосферы еще более отдаленных планет в поисках биологических признаков жизни.
В 2014 году Леб и два его сотрудника, Генри Лин и Гонсало Гонсалес Абад, решили переключить переключатель: вместо того, чтобы искать признаки жизни, они предложили искать признаки смерти или, по крайней мере, серьезного заражения. «Антропогенное загрязнение может быть использовано в качестве нового биосигнала для разумной жизни», — написала гарвардская команда, которая предложила искать два хлорфторуглеродных газа (ХФУ), тетрафторметан и трихлорфторметан, которые могут существовать десятки тысяч лет и не могут быть синтезированы известными естественными процессами.
Исследователи пришли к выводу, что телескоп Джеймса Уэбба мог бы обнаружить присутствие этих молекул в атмосфере экзопланеты, если бы их концентрация была в 10 раз выше нынешнего земного уровня. Наблюдая высокие уровни этих долгоживущих загрязняющих веществ и отсутствие признаков жизнеобеспечивающих молекул, таких как кислород, Леб и его соавторы сказали, что «это может послужить дополнительным предупреждением «разумной» жизни здесь, на Земле, о рисках промышленного загрязнения».
Эффект Края
В статье 2005 года в журнале «Астробиология» астронома Массачусетского технологического института Сары Сигер и трех других исследователей была выявлена отличительная особенность планеты, похожей на Землю, покрытой большими участками растительности. Растения кажутся зелеными, потому что они отражают свет в зеленой части спектра, но на более высоких длинах волн, между красным и инфракрасным диапазонами, коэффициент отражения резко возрастает. График зависимости коэффициента отражения от длины волны показывает резкое увеличение на длине волны 700 нанометров, что создает ярко выраженный «красный край» — особенность, хотя и не очевидная для человеческого глаза, которую легко наблюдать с помощью телескопов со спектральной чувствительностью.
В 2017 году Лингам и Леб задались вопросом: что, если бы экзопланета была покрыта огромными массивами фотоэлектрических батарей вместо бескрайней зелени? Массивные структуры, подобные этой, рассуждали Лингам и Леб, создадут искусственный спектральный край, аналогичный красному краю, вызванному растительностью, хотя и происходящий на разных длинах волн (в зависимости, конечно, от материалов, составляющих массивы). Они рассчитали, где будет находиться граница спектра для солнечных элементов на основе кремния — разумный выбор, учитывая обилие кремния во Вселенной, — и тех, которые состоят из других широко используемых фотоэлектрических ингредиентов, включая арсенид галлия и перовскит. Будущие телескопы, такие как WFIRST, запуск которых намечен на середину 2020-х годов, смогут обнаружить «кремниевый край», если он будет существовать.
Лингам и Леб полагают, что такой анализ был бы особенно эффективен при применении к экзопланетам, которые «приливно-отливные», что означает, что они сохраняют одинаковую ориентацию по отношению к родительской звезде и, следовательно, имеют постоянно светлые и темные стороны. Обитаемая планета, оснащенная крупномасштабной солнечной генерацией, может осветить темную сторону, а другие установки могут выделять значительное количество отработанного тепла на более прохладную, темную сторону — события, которые могут быть видны издалека и могут оставаться видимыми после того, как инопланетная цивилизация вымерла или мигрировала в другой дом.
Хотя эти фотоэлектрические массивы будут подвержены износу, Лингам и Леб написали в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества: «Они могут оставаться функциональными в течение времени, которое не является незначительным по астрофизическим стандартам, и, таким образом, будут представлять собой подлинные внеземные артефакты». Если артефакты когда-нибудь будут обнаружены, пишут они, это может быть ранним, если не первым, примером новой области: «межзвездная археология».
Тайна FRBs
Первый быстрый радиовсплеск (FRB), интенсивный взрыв радиоволн, исходящий из-за пределов нашей галактики и длящийся всего несколько миллисекунд, был замечен в 2007 году. С тех пор астрономы видели более 100 других. «Популярное мнение состоит в том, что эти вспышки происходят от молодых нейтронных звезд с очень сильными магнитными полями», — говорит Леб. Но это предположение не подтвердилось. И может не быть единого источника, добавляет он, потому что существует по крайней мере два типа всплесков — небольшое меньшинство, которое повторяется, и большинство, которые этого не делают.
Лингам и Леб предложили провокационное решение головоломки: возможно, некоторые из FRB являются искусственными. Если бы это было так, то какова была бы цель таких невероятно мощных взрывов? В статье 2017 года в Astrophysical Journal Letters Лингам и Леб выдвигают две возможности: это может быть маяк для передачи присутствия инопланетной цивилизации, которую они считают «довольно неправдоподобной». Или же он мог бы приводить в действие большие космические корабли, буксируемые еще большими (по площади, а не по массе) легкими парусами. «Показано, что оптимальная частота для питания светового паруса аналогична обнаруженным частотам FRB», — пишут они — факт, который в сочетании с другими техническими аргументами может «придать некоторую достоверность возможности того, что FRB могут быть искусственного происхождения».
Скептики могут отвергнуть это, настаивая на том, что «экстраординарные утверждения требуют экстраординарных доказательств», — отмечает Леб. «Я говорю, что они требуют доказательств, но почему они должны быть отнесены к более высокому уровню? Мы не должны автоматически отвергать объяснения только потому, что они кажутся некоторым людям экзотическими».
Поиск артефактов
«Исследуя обитаемые миры вокруг других звезд, мы можем… обнаружить планеты с выгоревшими поверхностями, заброшенными мегаструктурами или планетарными атмосферами, богатыми ядовитыми газами, и без признаков жизни», — написал Леб. Можно также увидеть обширную сеть неестественных платформ или спутников, вращающихся вокруг другой звезды — возможно, часть гипотетического корпуса для сбора энергии, называемого сферой Дайсона.
Нечто подобное, если оно достаточно большое, может быть обнаружено спутником НАСА для наблюдения за транзитными экзопланетами (TESS), который ищет провалы в яркости звезды, вызванные проходящей перед ней планетой. ТЕСС также могла обнаружить провалы, вызванные прохождением гигантских искусственных мегаструктур. В октябре 2019 года официальные лица объявили, что TESS будет сотрудничать с Breakthrough Listen — инициативой SETI стоимостью 100 миллионов долларов, крупнейшей и наиболее щедро финансируемой в истории отрасли.
Наземные телескопы Listen будут сосредоточены на потенциально обитаемых планетах, идентифицированных ТЕСС. Леб приводит пример Звезды Табби: обнаруженная в 2016 году, за два года до запуска TESS, она демонстрировала своеобразный характер затемнения, что побудило некоторых предположить, что она была окружена какой-то инопланетной структурой. Оказывается, наш обзор был заблокирован диском пыли странной формы, говорит Лоеб, но именно такую неправильность искали бы ученые TESS.
В поисках межзвездных посетителей
19 октября 2017 года астроном с помощью гавайского телескопа Pan-STARRS обнаружил объект, движущийся мимо Солнца со скоростью 196 000 миль в час, настолько быстро, что он почти наверняка возник за пределами Солнечной системы. Объект, получивший название «Оумуамуа» — по—гавайски «первый разведчик из далекого места» — первоначально был классифицирован как астероид, затем как комета, а совсем недавно как кусок водородного льда.
Но Леб проанализировал все эти идеи и обнаружил, что они все еще оставляют некоторые вопросы без ответа. Он не видит правдоподобного способа, которым мог бы образоваться «большой водородный айсберг». И даже если бы это было так, говорит он, подобный объект не смог бы пережить свое межзвездное путешествие в Солнечную систему, потому что водород так легко испаряется. Кроме того, «Оумуамуа обладает необычными особенностями, которые не совпадают с особенностями астероидов или комет: во-первых, он чрезвычайно вытянут, примерно в 10 раз длиннее, чем в ширину. Ускорение объекта также необъяснимо, так как нет никаких признаков газовыделения, движения, вызванного выделением газа, которое обычно наблюдается в кометах. Леб и Шмуэль Биали из Гарварда предположили, что «Умуамуа подталкивало и ускоряло солнечное излучение, и в этом случае оно должно быть больше похоже на тонкий блин, чем на сигару, как обычно предполагалось. Это повысило вероятность того, что «Оумуамуа» может быть световым парусом искусственного происхождения» — случай, который они изложили в статье за ноябрь 2018 года в «Письмах астрофизического журнала».
В статье, опубликованной в июле 2019 года в журнале Nature Astronomy, международная команда из 14 астрономов пришла к другому выводу, утверждая, что «Оумуамуа является природным объектом, несмотря на его особые свойства.
Тем временем в 2019 году был обнаружен второй межзвездный посетитель, комета Борисова, вращающаяся вокруг Солнца со скоростью 110 000 миль в час. Этот объект «явно не искусственный», говорит Леб, «потому что он похож на любую другую комету, которую мы видели раньше». Но скоро должно появиться еще много незваных гостей, на которых можно будет посмотреть. Обсерватория Pan-STARRS предоставила нам возможность обозревать все небо, а Vera C. Обсерватория Рубина, которая, как ожидается, начнет еще более широкое исследование в 2022 году, «будет намного более чувствительной, — говорит Леб, — более крупным и лучшим телескопом, который потенциально может обнаруживать объект типа Оумуамуа каждый месяц».
Когда дело доходит до SETI, доказательства в конечном счете решают все, настаивает Леб. «Мы должны собирать доказательства без предубеждения, не предполагая, что мы знаем правду заранее, и посмотреть, что мы узнаем». С другой стороны, говорит он, мы должны быть непредубежденными и допускать некоторый риск в нашем стремлении к этим доказательствам. Как писали физики Джузеппе Коккони и Филип Моррисон в 1959 году, за год до начала SETI: «Вероятность успеха трудно оценить, но если мы никогда не будем искать, вероятность успеха равна нулю».
https://www.discovermagazine.com/the-sciences/why-havent-we-found-alien-life-yet-blame-our-closed-minds
Загрузка...
