متنوع

كيف نبحث عن حياة ذكية خارج كوكب الأرض؟

كيف نبحث عن حياة ذكية خارج كوكب الأرض؟

لقرون ، أسرت البشرية فكرة إيجاد حياة ذكية خارج كوكب الأرض خارج كوكبنا.

من نواحٍ عديدة ، كان هذا نتيجة لاكتشاف علماء الفلك أن كواكب نظامنا الشمسي لم تكن مختلفة عن كوكب الأرض ، فضلاً عن حقيقة أن شمسنا هي واحدة من المليارات داخل مجرتنا (ومجرتنا واحدة من تريليونات داخل الكون. ).

ومع ذلك ، فقد تم خلال القرن الماضي فقط بذل أي جهود للعثور على حياة خارج الأرض. هذه الجهود هي إلى حد كبير نتيجة لتطوير علم الفلك الراديوي ، حيث تستخدم الهوائيات للكشف عن موجات الراديو من المصادر الكونية.

في العقود القليلة الماضية ، نمت أساليبنا ونضجت ، لدرجة أنه يمكننا البحث على نطاق واسع عن علامات الحياة.

ولكن كما قال إنريكو فيرمي الشهير ، "أين الجميع؟" بعبارة أخرى ، إذا كانت إمكانية الحياة الذكية ممكنة عن بعد ، فلماذا لم تجد البشرية أي دليل على وجود الحياة هناك؟

هذا السؤال ليس فقط أساس مفارقة فيرمي الشهيرة ، ولكنه يكمن أيضًا في قلب البحث المستمر للبشرية عن ذكاء خارج الأرض (SETI).

إذن كيف سنفعل هذه المهمة؟ ما هي أساليبنا وما هي أنواع القيود التي نتعامل معها؟ وأثناء وجودنا فيه ، ما مدى احتمالية العثور على دليل على وجود ذكاء خارج كوكب الأرض (ETIs) في مجرتنا أو الكون ككل؟

معادلة دريك:

في عام 1961 ، اقترح عالم الفلك في جامعة كورنيل فرانسيس دريك معادلته الشهيرة لحساب عدد الحضارات خارج كوكب الأرض في مجرتنا والتي يمكننا التواصل معها في أي وقت. تُعرف هذه الصيغة ، المعروفة باسم معادلة دريك ، إلى من يمكن أن يكون هناك في قدر كبير من جهود بحث SETI البشرية.

يتم التعبير عن المعادلة رياضيًا على النحو التالي: N = R * x fp x ne x fl x fi x fc x L ، حيث:

N هو عدد مؤشرات ETI التي قد نتمكن من التواصل معها
R * هو متوسط ​​معدل تشكل النجوم في مجرتنا
fp هو عدد النجوم التي لديها نظام من الكواكب
ne هو عدد الكواكب التي ستكون قادرة على دعم الحياة
fl هو عدد الكواكب التي ستطور الحياة
fi هو عدد الكواكب التي ستطور حياة واعية (تعرف أيضًا بالذكاء)
fc هو عدد الحضارات التي ستطور تقنيات متقدمة
L هو طول الفترة الزمنية التي ستضطر فيها هذه الحضارات إلى إرسال إشارات الراديو أو إشارات الاتصالات الأخرى إلى الفضاء

ما يبعث على التشجيع في معادلة دريك هو أنه حتى عندما يتم تعديلها وفقًا لقيم متحفظة للغاية ، فإن عدد مؤشرات ETI الموجودة في مجرتنا لا يزال كبيرًا. على سبيل المثال ، يقدر العلماء أن هناك ما بين 200 و 400 مليار نجم في مجرتنا ، مع تشكل نجوم جديدة طوال الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، كشفت الأبحاث التي أجريت مؤخرًا على كوكب خارج المجموعة الشمسية (ويعرف أيضًا باسم كوكب خارج المجموعة الشمسية) أن معظم أنظمة النجوم من المرجح أن تستضيف كوكبًا واحدًا على الأقل.

وجدت هذه الجهود البحثية نفسها أيضًا العديد من الكواكب الخارجية الموجودة داخل المنطقة الصالحة للسكن حول نجومها (المعروفة أيضًا باسم "منطقة Goldilocks") ، وهي المنطقة التي تكون فيها درجات الحرارة دافئة بما يكفي لدعم وجود الماء السائل على سطح الكوكب.

ذات صلة: ما المقصود بـ "المنطقة الصالحة" وكيف نحددها؟

أشارت هذه الاكتشافات إلى أنه ضمن عدد لا بأس به من أنظمة النجوم ، هناك عوالم قادرة على دعم الحياة كما نعرفها.

لذا ، حتى لو افترضنا أن 1٪ فقط من جميع الكواكب في مجرتنا قادرة على دعم الحياة ، وأن 1٪ فقط من هؤلاء سيطورون الحياة ، و 1٪ فقط منهم سوف يطورون تكنولوجيا متقدمة ، وما إلى ذلك ، وأن هذه لن يكون أمام الحضارات سوى بضعة آلاف من السنين قبل أن تنقرض ، وما زلنا نتوصل إلى نتائج تقول إنه يجب أن يكون هناك على الأقل عدد قليل من الحضارات الفضائية في أي وقت.

لسوء الحظ ، وكما يمكنك أن تقول على الأرجح ، فإن المعادلة عرضة للكثير من عدم اليقين. بالنسبة للمبتدئين ، ليس لدينا أي فكرة عن عدد الكواكب "التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن" والتي من المحتمل إحصائيًا أن تؤدي إلى نشوء الحياة. ينطبق هذا أيضًا على عدد الكواكب التي ستدعم تطور الحياة المعقدة ، ناهيك عن الحياة الواعية ، وكم منها سيكون قادرًا على تطوير تقنيات يمكننا التعرف عليها.

عندما تأخذ كل ذلك في الحسبان ، تبدأ في فهم سبب كون SETI عملًا صعبًا كثيف البحث. يبحث العلماء عن إبر في كومة القش الكونية ، لكنهم غير متأكدين مما إذا كان يمكن التعرف على هذه الإبر أم لا.

لذا يبقى السؤال ، كيف نبحث بالضبط عن علامات الذكاء خارج الأرض في الكون؟ وهل سنتعرف عليها حتى لو رأيناها؟

SETI مقابل METI:

أولاً ، يجب إجراء تمييز مهم عندما يتعلق الأمر بالبحث عن مؤشرات ETI ، وهذا هو الفرق بين التدابير السلبية والإيجابية.

في حين أن التدابير السلبية تصف جميع جهود SETI تقريبًا حتى الآن ، كانت هناك أيضًا عدة محاولات لإرسال رسائل يمكن لمؤشرات ETI اكتشافها. هذا ما يُعرف باسم Messaging Extra-Terrestrial Intelligence ، أو METI.

في حين تم تخصيص منظمات مثل Search for Extra-Terrestrial Intelligence Institute والعديد من المراصد الراديوية حول العالم للاستماع إلى إشارات الحياة الذكية لأجيال ، فإن المنظمات غير الربحية مثل Messaging Extraterrestrial Intelligence International أقل عددًا وتتخذ نهجًا أكثر نشاطًا.

وبينما يبدو أن مصطلح SETI ظهر بمرور الوقت ، فإن مصطلح METI صاغه العالم الروسي ألكسندر زايتسيف ، الذي سعى إلى التمييز بين الأساليب السلبية والفاعلة للعثور على دليل على حضارات خارج الأرض. كما أوضح زايتسيف في ورقة عام 2006 حول هذا الموضوع:

"يتعامل العلم المعروف باسم SETI مع البحث عن رسائل من كائنات فضائية. يتعامل علم METI مع إنشاء رسائل للأجانب. وبالتالي ، فإن مؤيدي SETI و METI لديهم وجهات نظر مختلفة تمامًا. علماء SETI في وضع يسمح لهم بمعالجة السؤال المحلي فقط "هل Active SETI له معنى؟" بعبارة أخرى ، هل سيكون من المعقول ، لنجاح مشروع SETI ، الإرسال بهدف جذب انتباه ETI؟ على النقيض من SETI النشط ، لا تتبع METI دافعًا محليًا ومربحًا ، بل دافعًا عالميًا وغير أناني - للتغلب على الصمت العظيم في الكون ، مما يجلب إلى جيراننا من خارج الأرض البشارة التي طال انتظارها "أنت لست وحدك!"

ومن الجدير بالذكر أيضًا أنه في حين أن جهود SETI و METI مترابطة وتطورت معًا بمرور الوقت ، فإن الأول يسبق الأخير بعدة عقود ، وفي السنوات الأخيرة فقط بدأت METI في التميز من تلقاء نفسها.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك أسئلة لم يتم حلها بشأن فعالية وحتى سلامة هذه الأساليب. على سبيل المثال ، هل من الجيد السماح لمؤسسي ETI المحتملين بمعرفة أين نعيش ، بافتراض أنهم قد لا يكونوا ودودين تمامًا؟

ومع ذلك ، هذه أسئلة يجب أن تنتظر ليوم آخر. في غضون ذلك ، هناك سؤال أكثر إلحاحًا حول كيف نبحث عن مؤشرات ETI وما الذي نبحث عنه. يمكن تقسيمها إلى فئتين عريضتين ، والتي ترقى إلى البحث عن علامات الحياة (البصمات الحيوية) وعلامات النشاط (البصمات التقنية).

البحث عن "Biosignatures":

بسبب التحديات الكبيرة إلى حد ما المرتبطة بالبحث عن الحياة خارج نظامنا الشمسي ، يضطر العلماء إلى اتباع ما يُعرف باسم "نهج الفاكهة المتدلية". يرقى هذا إلى البحث عن علامات "الحياة كما نعرفها" ، والتي تُعرف مجتمعة باسم البصمات الحيوية.

ذات صلة: قياس الحضارة بمقياس كارداشيف

إن التوقيعات الحيوية ، ببساطة ، هي مؤشرات منبهة على أن الحياة يمكن أن توجد على كوكب أو جرم سماوي. يمكن أن تشمل أنواعًا معينة من عناصر الغلاف الجوي (غاز الأكسجين ، وثاني أكسيد الكربون ، والميثان ، وما إلى ذلك) ، والنظائر الثابتة ، والمعادن ، والجزيئات العضوية ، والأصباغ ، أو أي شيء آخر يربطه العلماء بالعمليات البيولوجية.

على سبيل المثال ، غالبًا ما يحاول علماء الفلك الحصول على أطياف من أجواء الكواكب الخارجية لتحديد تركيباتها الكيميائية. يكون هذا ممكنًا أحيانًا باستخدام قياس الضوء العابر ، حيث يمر كوكب أمام نجمه بالنسبة إلى الراصد. تسمح عمليات العبور هذه لعلماء الفلك بتحديد وجود وحجم ومدار كوكب خارج المجموعة الشمسية.

لكن في بعض الأحيان ، في ظل الظروف المناسبة ، يسمح الضوء الذي يمر عبر الغلاف الجوي للكوكب أيضًا بإجراء دراسات التحليل الطيفي التي تتيح لعلماء الفلك معرفة المركبات الكيميائية الموجودة هناك.

لا يُنظر إلى وجود غاز الأكسجين في الغلاف الجوي للكوكب فقط على أنه مؤشر على أنه يمكن أن يكون "صالحًا للسكن" ، ولكنه أيضًا مأهول. هذا لأن غاز الأكسجين ، على الأرض ، هو نتيجة ثانوية لعملية التمثيل الضوئي - وهي عملية بيولوجية. وينطبق الشيء نفسه على ثاني أكسيد الكربون.

في حين أن الكواكب والبكتيريا البسيطة تستهلك ثاني أكسيد الكربون عن طريق التمثيل الضوئي وتنتج الأكسجين ، فإن أشكال الحياة في الثدييات تستهلك غاز الأكسجين وتنتج ثاني أكسيد الكربون كمنتج نفايات. الميثان هو أيضًا منتج نفايات ، نتيجة عملية هضمية معينة للثدييات (مثل الأبقار) ، ويتم إطلاقه عندما تتحلل المادة العضوية.

يأمل العلماء أيضًا في استخدام تلسكوبات الجيل التالي لدراسة المزيد من الكواكب الخارجية باستخدام عملية تُعرف باسم التصوير المباشر. كما يوحي الاسم ، هذا هو المكان الذي يتمكن فيه العلماء من اكتشاف كوكب من خلال التقاط الضوء المنعكس من سطحه و / أو غلافه الجوي.

هذا يتناقض مع الطرق غير المباشرة المستخدمة حاليًا ، مثل قياس الضوء العابر أو تأثير الجاذبية للكواكب الخارجية على نجومها (ويعرف أيضًا باسم طريقة السرعة الشعاعية ، أو مطيافية دوبلر).

إذا كان العلماء قادرين على الحصول على أطياف مباشرة من سطح الكوكب ، فسيكونون قادرين على رؤية الأطوال الموجية للضوء التي يتم امتصاصها وأيها يتم إشعاعها. هذه الطريقة ، التي أقرها عالم الفلك الشهير كارل ساجان ، يمكن أن تقدم دليلاً على الحياة من خلال الإشارة إلى وجود عملية التمثيل الضوئي.

بفضل عقود من مراقبة الأرض ، توصل العلماء إلى فهم أنه يمكن التعرف على النباتات الخضراء من الفضاء باستخدام ما يسمى بالحافة النباتية الحمراء (VRE). تشير هذه الظاهرة إلى كيفية امتصاص النباتات الخضراء للضوء الأحمر والأصفر بينما تعكس الضوء الأخضر ، بينما تتوهج في نفس الوقت بشكل مشرق عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء.

في الوقت نفسه ، يمتص التمثيل الضوئي القائم على شبكية العين (والذي قد يسبق التمثيل الضوئي القائم على الكلوروفيل) بقوة أكبر في الأجزاء ذات اللون الأصفر والأخضر من الطيف وينبعث منه ضوء أرجواني. بهذه الطريقة ، يمكن التعرف على المزيد من الأشكال الأساسية لعملية التمثيل الضوئي من خلال البحث عن الضوء الأرجواني.

البحث عن "Technosignatures":

بنفس الطريقة التي تعتبر بها البصمات الحيوية مؤشرات على وجود حياة محتملة على كوكب آخر أو جرم سماوي ، فإن البصمات التقنية هي مؤشرات على نشاط تكنولوجي محتمل. في هذا الصدد ، يبحث العلماء عن التقنيات التي نعرف أنها تعمل (لأننا اختبرناها بأنفسنا) أو على الأقل مجدية علميًا.

ذات صلة: الهياكل العملاقة - هل هي علامة أكبر من حياة الأجانب؟

من بين جميع التواقيع التقنية التي يجب أخذها في الاعتبار والتحقيق فيها ، تعد إشارات الاتصالات اللاسلكية هي الأكثر احترامًا للوقت. ومع ذلك ، فقد تم اقتراح العديد من الطرق الأخرى بناءً على التقنيات المعروفة بأنها مجدية (أو على الأقل من الناحية النظرية).

تم تلخيص هذه النقاط بشكل جيد في ورشة عمل ناسا للتكنولوجيا ، والتي عقدت في سبتمبر من عام 2018. وبحلول نوفمبر ، تم إصدار تقرير ورشة العمل بعنوان "ناسا والبحث عن التواقيع التقنية".

وفقًا للتقرير ، في حين لم يتم العثور على دليل على إشارات راديوية من الواضح أنها مصطنعة في الأصل ، يظل علم الفلك الراديوي وسيلة قابلة للتطبيق للبحث عن ETIs. وبنفس الطريقة ، تم اعتبار إشارات الطاقة الموجهة (الليزر) وسيلة ممكنة للاتصال و / أو الدفع.

من بين مؤيدي ذلك البروفيسور فيليب لوبين من جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا (UCSB) والبروفيسور أبراهام لوب من جامعة هارفارد. كلا الأستاذين من مؤيدي استخدام الطاقة الموجهة كوسيلة لدفع المركبات الفضائية ويشاركان بعمق في المحاولة الأولى لإنشاء مثل هذه المركبة الفضائية - Breakthrough Starshot.

يدعو الاقتراح إلى استخدام الليزر لتسريع شراع ضوئي يصل إلى 20٪ من سرعة الضوء ، مما سيسمح له بالوصول إلى Alpha Centauri في غضون 20 عامًا فقط. كما أوضح لوبين في ورقة بحثية حديثة ، يمكن اعتبار هذه التكنولوجيا أيضًا توقيعًا تقنيًا.

بنفس الطريقة التي يعمل بها لوبين وزملاؤه الباحثون على مفاهيم الطاقة الموجهة من أجل الدفع ، والدفاع الكوكبي ، والمسح ، وبث الطاقة ، والاتصالات ، يمكن أن تكون الأنواع الأخرى كذلك.

بافتراض أن ETIs تستخدم الطاقة الموجهة لأغراض مماثلة ، يمكن لعلماء الفلك أن يرصدوا أنظمة النجوم والكواكب القريبة بحثًا عن علامات "الانسكاب" (أي ومضات خاطئة من طاقة الليزر) أو ربما حتى منارات الليزر. وسائل الاتصال الأخرى التي تم اقتراحها تتراوح من النيوترينوات إلى الاندفاعات الراديوية السريعة (FRBs) ، وحتى موجات الجاذبية.

كما لوحظ بالفعل ، تعتبر الهياكل العملاقة أيضًا توقيعًا تقنيًا قابلاً للتطبيق. انتشر هذا المفهوم خلال الستينيات بفضل عمل العلماء مثل الفيزيائي الإنجليزي الأمريكي فريمان دايسون وعالم الفيزياء الفلكية الروسي نيكولاي كارداشيف.

في عام 1960 ، أصدر دايسون ورقة بحثية بعنوان "البحث عن المصادر النجمية الاصطناعية للإشعاع تحت الأحمر" ، والتي اقترحت أن الأنواع الذكية يمكن أن تخلق في نهاية المطاف بنى عملاقة قادرة على تسخير طاقة نجومها - ومن الآن فصاعدًا تعرف باسم "كرات دايسون" أو "دايسون" الهياكل".

الهياكل الضخمة الأخرى التي تم اقتراحها تشمل Ringworlds (أو Niven Ring ، بعد Larry Niven) ، والتي تتكون من حلقة واحدة أو عدة حلقات تدور حول نجم. هناك أيضًا Matrioshka Brain الذي اقترحه كاتب الخيال العلمي روبرت برادبري ، والذي توقع جهاز كمبيوتر ضخمًا يتكون من عدة هياكل دايسون مرتبة داخل الآخر (مثل دمية ماتريوشكا) التي تستخدم طاقة النجم كمصدر للطاقة.

هناك أيضًا المحرك النجمي (المعروف أيضًا باسم Shkadov Thruster) ، حيث يتم بناء هيكل ضخم حول النجم بطريقة تجعله قادرًا على تركيز الرياح الشمسية للنجم في اتجاه واحد ، وبالتالي توليد الدفع وتحريك النجم. ثم هناك قرص Alderson (أو Disk World) ، الذي اقترحه عالم ناسا دان ألدرسون ، حيث سيتم بناء قرص ضخم ومسطح حول النجم لزيادة المساحة الصالحة للسكن.

في عام 1963 ، بناءً على العمل مع جهود SETI الروسية ، أنشأ كارداشيف نظام تصنيف ثلاثي المستويات للأنواع الذكية بناءً على مستوى تطورها التكنولوجي.

يُعرف هذا النظام باسم مقياس كارداشيف Kardashev Scale ، وقد صنف هذا النظام الأنواع بناءً على قدرتها على تسخير طاقة كوكبها ونظامها الشمسي والمجرة على التوالي. إن القدرة على تسخير هذه الطاقة ستعتمد نظريًا على الهياكل العملاقة ذات التعقيد المتزايد والضخامة.

تضمنت الجهود المبذولة للكشف عن مثل هذه الهياكل علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء (كما أوصى دايسون) ، والذي سيتألف من تحديد الهياكل العملاقة حول النجوم بناءً على توقيعات طاقة الأشعة تحت الحمراء. في حين أن هذه الهياكل تمتص الطاقة الكهرومغناطيسية (الضوء) من نجومها ، فإنها ستشع الطاقة في شكل حرارة (الأشعة تحت الحمراء) التي يمكن اكتشافها.

يتضمن النهج الأكثر حداثة بحثًا عن الكواكب خارج الطاقة الشمسية ، حيث تم استخدام قياس الضوء العابر لمحاولة تمييز وجود هياكل صناعية ضخمة حول نجم. وخير مثال على ذلك هو حالة KIC 8462852 (المعروف أيضًا باسم Tabby’s Star) ، حيث يُنظر إلى الانخفاضات الغريبة في سطوع النجم على أنها مؤشر محتمل على بنية عملاقة (على الرغم من أن هذا لا يزال تخمينيًا تمامًا).

أوصى العلماء أيضًا باستخدام هذه الطريقة للبحث عن الأبراج الضخمة من الأقمار الصناعية حول الكوكب. هذه الحلقات ، المعروفة باسم Clarke Belts (التي سميت على اسم مؤلف الخيال العلمي الراحل والمشهور والمستقبلي آرثر سي كلارك) ، لن تشير فقط إلى وجود ثقافة متقدمة ، ولكنها تشير إلى ثقافة قادرة على التواصل معنا.

إن التوقيع التقني الآخر الذي نظر العلماء في البحث عنه هو علامات النشاط الصناعي على كوكب ما. هنا أيضًا ، يُنظر إلى ثاني أكسيد الكربون على أنه مؤشر على حضارة متقدمة ، إلى جانب مواد كيميائية صناعية أخرى (أول أكسيد الكربون ، والأوزون الأرضي ، والمعادن السامة ، ومركبات الكربون الكلورية فلورية ، وما إلى ذلك).

قد تكون النظائر المشعة أيضًا مؤشرًا لأنها قد تكون نتيجة تجارب نووية (أو ربما حرب). يمكن أن يكون التوقيع التكنولوجي الآخر المحتمل (والمثير) علامات السفر إلى الفضاء. على سبيل المثال ، الصواريخ التي يتم إطلاقها من كوكب من شأنها أن تنتج بصمة حرارية يمكن اكتشافها بأدوات ذات حساسية كافية.

يمكن أيضًا اكتشاف المركبات الفضائية بين النجوم من الأشكال المختلفة للإشعاع التي تصدرها - من الفوتونات إلى إشعاع السيكلوترون - والتي يمكن تمييزها بسهولة من إشعاع الخلفية. ومن التواقيع التقنية المحتملة الأخرى التي يمكن للعلماء أن يبحثوا عنها هي المشغولات الفضائية الفضائية (أو "الرسائل المعبأة").

يمكن أن تتخذ هذه شكل مركبة فضائية تحتوي على رسائل مشابهة لـ "لوحة بايونير" الخاصة بـ بايونير 10 و 11 بعثات ، أو "السجل الذهبي" لـ فوييجر 1 و 2 البعثات - وكلاهما الآن في الفضاء بين النجوم!

تاريخ وطرق SETI / METI:

أول مثال معروف لـ SETI هو تجربة أجراها نيكولا تيسلا. في عام 1896 ، اقترح استخدام نسخة متطرفة من نظام النقل الكهربائي اللاسلكي الخاص به للاتصال بحضارة على سطح المريخ (والذي كان يُعتقد أنه ممكن في ذلك الوقت).

في عام 1899 ، أثناء إجراء التجارب في محطته التجريبية في كولورادو سبرينغز ، اعتقد أنه اكتشف إشارة من المريخ عندما انقطعت إشارة ثابتة غريبة عندما حل كوكب المريخ في السماء (وهو ما لم يتم تأكيده مطلقًا).

استمر كوكب المريخ في كونه مصدر الاستطلاعات الراديوية لعقود عديدة ، ولكن دون نتائج قاطعة. ولكن بحلول الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، سمح الاهتمام المتزايد باستكشاف الفضاء والتقدم التكنولوجي بأول مشروعات SETI التي استهدفت أنظمة النجوم الأخرى.

على سبيل المثال ، في عام 1960 ، أجرى فرانسيس دريك أول تجربة حديثة لـ SETI باستخدام التلسكوب الراديوي في المرصد الفلكي الراديوي الوطني في جرين بانك ، فيرجينيا الغربية.

هذه التجربة المعروفة باسم مشروع Ozma ، فحصت Tau Ceti و Epsilon Eridani لإشارات الراديو بالقرب من 1420 MHz ، والذي يتوافق مع تردد غاز الهيدروجين البارد في الفضاء بين النجوم. لسوء الحظ ، وجد دريك وزملاؤه ما هو أكثر بقليل من الثبات.

بعد هذا المشروع ، أصبحت استطلاعات SETI الإذاعية أكثر شيوعًا. في عام 1971 ، مولت وكالة ناسا دراسة حول SETI دعت إلى بناء مجموعة تلسكوب راديوي مع 1500 طبق - المعروف باسم مشروع سايكلوبس. على الرغم من أنه لم يتم بناؤه مطلقًا ، فقد شكل هذا التقرير أساسًا لكثير من أعمال SETI التي تلت ذلك.

في عام 1974 ، تم إرسال أقوى بث تم إرساله عن عمد إلى الفضاء من تلسكوب Arecibo Radio Telescope في بورتوريكو. كان هذا معروفًا باسم رسالة أريسيبو ، وتألفت من رسالة مصورة بسيطة كتبها فرانسيس دريك وكارل ساجان.

تتكون الرسالة من 1679 رقمًا ثنائيًا (نتاج رقمين أوليين) ومرتبة بشكل مستطيل في 73 صفًا من 23 عمودًا (أيضًا أعداد أولية).

تحتوي الرسالة على العديد من العناصر ، بالترتيب التنازلي ، تشمل الأرقام من واحد إلى عشرة باللون الأبيض ، والأرقام الذرية للهيدروجين والكربون والنيتروجين والأكسجين والفوسفور (اللبنات الأساسية للحمض النووي) باللون الأرجواني ، وصيغ السكريات و قواعد في نيوكليوتيدات الحمض النووي (باللون الأخضر) ، وعدد النيوكليوتيدات في الحمض النووي ورسم تخطيطي لهيكله الحلزوني المزدوج للحمض النووي (أبيض وأزرق) ، وشكل لاصق يصور المظهر الجانبي للإنسان.

تم أيضًا تضمين السكان على الأرض (الأحمر والأزرق / الأبيض والأبيض على التوالي) ، ورسم بياني للنظام الشمسي يشير إلى مصدر الإشارة (أصفر) ، ورسم تلسكوب Arecibo الراديوي وأبعاد طبق هوائي (بنفسجي ، أبيض ، أزرق). كانت الرسالة موجهة إلى العنقود النجمي الكروي M13 ، الذي يبعد حوالي 21000 سنة ضوئية عن الأرض ويحتوي على آلاف النجوم.

هناك أيضًا جهود لمرصد راديو ولاية أوهايو ، المعروف أيضًا باسم مرصد "الأذن الكبيرة". تم اقتراح هذا التلسكوب الراديوي المسطح في الأصل عام 1955 وتم بناؤه عام 1957 ، وكان مسؤولاً عن أحد أهم الاكتشافات في تاريخ أبحاث SETI. حدث هذا في 15 أغسطس 1977 ، عندما تلقى المرصد إشارة قوية للغاية يبدو أنها قادمة من كوكبة القوس.

في اليوم التالي ، قام عالم الفلك المتطوع جيري إيمان بتدوير الإشارة المشار إليها في نسخة مطبوعة وكتب "واو!" في الهامش. هذا الحدث الذي أصبح يعرف باسم “WOW! الإشارة "، يعتبرها الكثيرون أفضل مرشح للإشارة الراديوية المكتشفة من مصدر محتمل خارج كوكب الأرض. فشلت المسوحات اللاحقة لكوكبة القوس في اكتشافها منذ ذلك الحين.

في عام 1980 ، انضم إلى كارل ساجان بروس موراي ولويس فريدمان من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (NASA JPL) لتأسيس جمعية الكواكب الأمريكية. ولعب المجتمع ، الذي تم إنشاؤه جزئيًا كوسيلة لدراسات SETI ، دورًا مهمًا في تطوير البرامج والبرامج ذات الصلة بـ SETI. وشمل ذلك "Suitcase SETI" ، وهو محلل طيف مكتبي طوره عالم الفيزياء بجامعة هارفارد بول هورويتز في عام 1981.

أدى ذلك إلى إنشاء Sentinel ، وهو مشروع اعتمد على تلسكوب Harvard / Smithsonian الراديوي بطول 26 مترًا (85 قدمًا) في مرصد أوك ريدج وتم تشغيله من عام 1983 إلى عام 1985. وتبع هذه الجهود اختبار Megachannel Extra-Terrestrial Assay (META) ) في عام 1985 ومقايسة المليار قناة خارج الأرض (BETA) في عام 1995. في عام 1999 بعد عاصفة رياح تسببت في سقوط تلسكوب راديو هارفارد / سميثسونيان وتعرض لأضرار جسيمة.

في عام 1992 ، بدأت الحكومة الأمريكية في تمويل برنامج ناسا لرصد الموجات الدقيقة (MOP) ، والذي تم التخطيط له كجهد طويل الأجل لإجراء مسح عام للسماء و 800 نجم قريب محدد. اعتمد هذا المشروع على هوائيات الراديو المرتبطة بشبكة الفضاء العميقة التابعة لناسا (DSN) ، بالإضافة إلى تلسكوب جرين بانك والتلسكوب الراديوي 300 متر (1000 قدم) في مرصد أريسيبو في بيورتو ريكو.

بعد عام واحد ، ألغى الكونجرس الأمريكي البرنامج واضطر فريق MOP إلى الاستمرار دون تمويل حكومي. في عام 1995 ، قام معهد SETI بإحياء البرنامج بتمويل خاص وأطلق عليه اسم Project Phoenix. بين عامي 1995 و 2004 ، أجرى المشروع عمليات رصد 800 نجمة ضمن نصف قطر 200 سنة ضوئية.

في عام 2015 ، أعلن علماء الفلك المواطنون في مشروع Planet Hunters عن سلوك غريب قادم من KIC 8462852 ، وهو نجم يقع على بعد 1470 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة Cygnus. باستخدام بيانات من تلسكوب كبلر الفضائي ، لاحظ الفريق انخفاضًا بنسبة 22٪ في لمعان النجم الذي لا يبدو أنه نتيجة لظواهر طبيعية.

نشر الفريق ورقة بحثية حول النتائج التي توصلوا إليها ، وأطلق على النجم لقب Tabby’s Star (المعروف أيضًا باسم Boyajian’s Star) على اسم قائد الفريق تابيثا بوياجيان. بين عامي 2015 و 2018 ، تم تسجيل المزيد من الانخفاضات في السطوع وتم إجراء محاولات متعددة لشرح السلوك - بدءًا من عبور المذنبات وكوكب مستهلك إلى قرص الحطام ونظام الحلقة وحتى هيكل فضائي ضخم.

في عام 2016 ، أطلقت المنظمة غير الربحية مبادرات الاختراق (التي أسسها الملياردير الروسي الإسرائيلي يوري ميلنر) Breakthrough Listen ، وهو أكبر برنامج SETI حتى الآن. يجمع الاستماع بين ملاحظات الموجات اللاسلكية من مرصد Green Bank ومرصد Parkes ، ورصد الضوء المرئي من Automated Planet Finder.

في 26 أكتوبر 2016 ، خصصت Breakthrough Listen ثماني ساعات من النطاق الزمني لـ Tabby’s Star "للاستماع" لأي إشارات إشارات راديو. تم إجراء ملاحظات المتابعة في الأشهر اللاحقة ، ولكن لم يتم الكشف عن أي إشارات.

في نفس العام ، أكملت الصين التلسكوب الراديوي الكروي ذو الفتحة البالغة خمسمائة متر (FAST) - المعروف أيضًا باسم. تيانيان ، أو "عين السماء". مع طبق هوائي راديو يبلغ قطره 500 متر (1600 قدم) ، فهو أكبر تلسكوب لاسلكي في العالم بفتحة مملوءة وسيتم تخصيصه لأبحاث SETI في المستقبل القريب.

في عام 2017 ، تم الانتهاء من البناء في تجربة رسم خرائط كثافة الهيدروجين الكندية (CHIME). سيكون هذا التلسكوب الراديوي لقياس التداخل ، والذي يقع في مرصد دومينيون للفيزياء الفلكية الراديوية (DRAO) في كولومبيا البريطانية ، جوهريًا في دراسة الاندفاعات الراديوية السريعة (FRBs).

تتضمن أمثلة الاستطلاعات الراديوية الجارية مصفوفة Allen Telescope Array التابعة لمعهد SETI ومرصد Arecibo وتلسكوب Robert C. Byrd Green Bank وتلسكوب Parkes والمصفوفة الكبيرة جدًا (VLA) ومشروع SETI @ home و Breakthrough Listen.

تتضمن أمثلة المسوحات المستمرة للضوء البصري والأشعة تحت الحمراء القريبة (NIL) أداة SETI الضوئية القريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIROSETI) ، ونظام مصفوفة تلسكوب التصوير الإشعاعي النشط جدًا (VERITAS) ، ومستكشف المسح واسع النطاق للأجسام القريبة من الأرض (NEOWISE) و Keck / مطياف Echelle عالي الدقة (HIRES).

وبالمثل ، تم إجراء دراسات استقصائية لمجرات أخرى باستخدام مستكشف مسح الأشعة تحت الحمراء واسع المجال (WISE) ومسحان ميكرون أول السماء (2MASS). يتم إجراء عمليات بحث أخرى جارية باستخدام القمر الصناعي الفلكي بالأشعة تحت الحمراء (IRAS) ومصادر التلاشي والظهور خلال قرن من الملاحظات (VASCO).

القيود الحالية ومستقبل SETI:

حتى الآن ، لم تسفر جميع الجهود البشرية للعثور على دليل على وجود حياة خارج الأرض أو مؤشرات ETI عن أي شيء ملموس. في حين أن هناك بعض الأمثلة على الظواهر الكونية التي لا تزال تتحدى التفسير (إشارة WOW! ، FRBs ، وربما Tabby’s Star) ، لم يتم العثور على دليل مقنع وما زالت مفارقة فيرمي قائمة.

يتعلق جزء من أسباب ذلك بالأدوات والأساليب التي تعتمد عليها البشرية حتى الآن. على سبيل المثال ، كما أشار تقرير ورشة عمل ناسا للتوقيع التقني ، فإن الحدود العليا الحالية لتوقيعات الموجات اللاسلكية ضعيفة للغاية. ويرجع ذلك إلى مزيج من اتساع الفضاء وحقيقة أن أي مصادر راديو اصطناعية يجب أن تكون ضيقة النطاق للغاية (في حين أن الإرسال اللاسلكي واسع النطاق أمر شائع في مجرتنا).

بالإضافة إلى ذلك ، فإن قدرتنا على مراقبة الكواكب البعيدة محدودة أيضًا. بينما أكد علماء الفلك وجود ما يقرب من 4000 كوكب خارجي في العقود الأخيرة ، تم اكتشاف الغالبية العظمى من خلال طرق غير مباشرة. وقد منع هذا العلماء من القدرة على دراسة الكواكب الخارجية بمزيد من التفصيل ، مما فرض قيودًا على البحث عن البصمات الحيوية والتوقيعات التقنية.

لكن ربما تكون أكبر القيود مفاهيمية. كما لوحظ عدة مرات بالفعل ، يضطر علماء الفلك للبحث عن الحياة والتكنولوجيا "كما نعرفها". في حين أن هذا يسمح لنا بتضييق نطاق البحث إلى حد كبير ، إلا أنه مقيد للغاية أيضًا. في الوضع الحالي ، تعرف البشرية فقط كوكب واحد ومجموعة واحدة من الظروف التي يمكن أن توجد فيها الحياة - الأرض ، كوكب صخري يقع داخل "منطقة المعتدل" لشمسنا.

وفقًا للنظريات الأكثر قبولًا ، بدأت الحياة على الأرض في شكل بكتيريا بسيطة. بينما كان غلافنا الجوي يتألف في البداية من عمود سام من ثاني أكسيد الكربون والميثان ، فإن وجود بكتيريا التمثيل الضوئي حوله في النهاية إلى غلاف مكون من غاز النيتروجين والأكسجين. يُعتقد أيضًا أن النشاط التكتوني قد لعب دورًا مهمًا في ظهور الحياة وتطورها.

فلا عجب إذن لماذا يتركز البحث عن "الكواكب التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن" حول النجوم البعيدة على الكواكب الصخرية التي تدور بالقرب من نجومها بدرجة كافية لدعم الماء السائل على أسطحها. نظرًا لقيودنا الحالية ، من الناحية التكنولوجية والمفاهيمية ، لم يتمكن العلماء إلا من البحث عن العلامات مرتبطة مع الحياة بدلاً من الحياة نفسها.

ومع ذلك ، من المرجح أن يتغير الكثير من ذلك في السنوات والعقود القادمة ، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى نشر تلسكوبات الجيل التالي. وتشمل هذه تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، والذي من المقرر إطلاقه بحلول عام 2021. وباعتباره أكبر تلسكوب فضائي تم نشره على الإطلاق ومع أدوات متفوقة ، سيكون JWST قادرًا على إجراء علم فلك الأشعة تحت الحمراء بحساسية أكبر بكثير.

هناك تلسكوب فضائي آخر قيد التطوير حاليًا وهو تلسكوب مسح الأشعة تحت الحمراء واسع المجال (WFIRST) التابع لناسا. كخليفة لتلسكوب هابل ، ستلتقط WFIRST صورًا بجودة هابل تغطي مساحات من السماء أكبر بمئة مرة من سابقتها. ستسمح له مجموعة أدواته المتقدمة أيضًا بإجراء مسوحات الأشعة تحت الحمراء القريبة للسماء للإجابة على الأسئلة الأساسية حول بنية الكون وتطوره وتوسيع معرفتنا بشكل كبير بأنظمة الكواكب حول النجوم الأخرى.

إن مهمة PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) هي تلسكوب فضائي آخر مخطط له قيد التطوير حاليًا بواسطة وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ومن المقرر نشره في عام 2026. ستبحث هذه المهمة عن عمليات عبور كوكبية عبر ما يصل إلى مليون نجم لاكتشاف و تميز الكواكب الصخرية خارج المجموعة الشمسية حول مجموعة متنوعة من النجوم - بما في ذلك الأقزام الحمراء ، والعملاق الفرعي ، والنجوم القزمة الصفراء (مثل شمسنا).

سيستفيد البحث عن حضارات خارج الأرض أيضًا من إدخال التلسكوبات الأرضية من الجيل التالي التي تتضمن أدوات بصريات تكيفية (التي تعوض التداخل الجوي). وتشمل هذه التلسكوب الكبير للغاية التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي (ELT) ، والذي هو قيد الإنشاء حاليًا في تشيلي ومن المتوقع أن يكتمل في عام 2025.

يوجد أيضًا تلسكوب Thirty Meter (TMT) ، الذي تمت الموافقة على بنائه في Mauna Kea ، هاواي - ومن المتوقع أن يتم الانتهاء منه بحلول منتصف عام 2020 - وتلسكوب ماجلان العملاق (GMT) قيد الإنشاء في Las Campanas المرصد ومن المقرر الانتهاء منه في عام 2025.

من المتوقع أن تمكن هذه الأدوات ، بحساسيتها المتزايدة ، والبصريات التكيفية والأدوات المتقدمة (جهاز تخطيط القلب ومجموعة من أجهزة قياس الطيف وأجهزة التصوير) من دراسة الكواكب خارج المجموعة الشمسية باستخدام التصوير المباشر. سيسمح هذا للعلماء بدراسة الغلاف الجوي للكواكب "التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن" وتمييز وجود البصمات الحيوية والتشكيلات التقنية كما لم يحدث من قبل.

لسوء الحظ ، لا يمكن فعل الكثير بشأن إطارنا المفاهيمي لإيجاد الحياة. بالنظر إلى كيفية تسليح البشرية بمثال واحد فقط لكوكب يحمل الحياة (الأرض) وحضارة واحدة متقدمة تقنيًا (حضارتنا) ، فمن المرجح أن تظل جهودنا مقيدة بالبحث عن "الحياة كما نعرفها".

ولكن هذا هو الشيء الجيد في "مفارقة فيرمي": يجب حلها مرة واحدة فقط! Essentially, all we need to do is find one example of life beyond our Solar System and we will know what other kinds of life to be on the lookout for. We will also know with certainty that humanity is not alone in the Universe!


شاهد الفيديو: كم يبلغ عدد الحضارات الذكية في الكون - ستتفاجؤون بالنتيجة - الجزء الأول (ديسمبر 2021).