С какими загадками и проблемами сталкивается SETI при поиске инопланетян

Если инопланетяне пытаются поговорить с нами (или если не пытаются), Джилл Тартер найдет их первой. Она учредила Институт поиска внеземного интеллекта (SETI) в 1984 году и руководила его исследовательским центром много лет.  Вдохновившись ее работой режиссер снял фильм «Контакт» (1997) с Джоди Фостер в главной роли. Астрофизик Мэгги Тернбулл, которая в настоящее время работает на губернатора Висконсина, начала работать с Тартер в конце 90-х и теперь связана с SETI Institute. Она работает над телескопом NASA WFIRST, который отправится в космос в 2025 году.

У этих двух ученых несколько разный подход к поискам внеземной жизни. Тартер сосредоточилась на поиске доказательств существования передовых инопланетных технологий, тогда как Тернбулл ищет биологические сигнатуры. Журнал Wired пообщался с учеными на фестивале в Сан-Франциско. И хотя они ищут несколько разные вещи, обе уверены в важнейшей идее: поиск жизни за пределами нашей планеты может нас объединить.

Какие свойства, которые могут сделать систему потенциально обитаемой, вы ищете в первую очередь?

Тернбулл: Во-первых, долговечность. Самые яркие звезды сжигают свое топливо быстрее всего и они сожгут свои водородные резервы и раздуются до красных гигантов задолго до того, как появятся планеты. Этих звезд нет в целевом списке. Кроме того, если звезда не содержит никаких тяжелых металлов, если предположить, что планеты образованы из того же материала, из которого сформирована звезда, существует меньшая вероятность найти в этой системе планеты. Так что металлическая бедность тоже плохо.

В космических исследованиях существует своего рода бифуркация между поиском биологических сигнатур жизни и поиском технологических сигнатур. Можете определить, что это такое?

Тартер: SETI занимается поиском внеземного интеллекта, но у нас нет никаких представлений о том, как обнаружить разум напрямую. Поэтому мы берем технологию у себя под боком и спрашиваем: «Нет ли каких-нибудь технологий там, которые изменяют окружающую среду так, что мы могли бы обнаружить это на межзвездных расстояниях?». Если мы можем найти какую-нибудь технологическую подсказку, мы бы предположили, что в определенный момент были  и разумные технологи, которые ее создали.

На этой планете доминируют бактерии. Микробиологическая жизнь гораздо более плодовита, чем сложная жизнь, и, возможно, так будет в другом месте. Возможно, нам стоило бы поискать микробов до того, как мы найдем сложную жизнь.

Но теперь эти области немного сходятся?

Тартер: На протяжении истории мы искали сигналы в электромагнитном спектре. Этим занимался SETI. Совсем недавно, учитывая появление новых наземных телескопов, строительством которых мы занимаемся, и новых космических телескопов, строительством которых мы занимаемся, мы задумались: как использовать их, чтобы найти нечто, на что способны только технологии?

Сигналы по-прежнему кажутся хорошей идеей, но может быть и много других вещей, которые мы найдем. Сообщество астробиологов было шизофреничным некоторое время, и было нормально искать микробы в начале сложной жизни. Затем они сказали: «Нет, SETI, это не касается астробиологии». Но теперь нам пришлось снова пересмотреть это, поскольку астрономы готовятся к следующему десятилетнему обзору всех деталей, которые мы можем сесть и поставить в приоритет. И комитет  Национальной академии наук засматривается на стратегию астробиологов, и он больше склонен к тому, чтобы принять идею о том, что как техносигнатуры, так и биосигнатуры попадают под большой зонтик астробиологических наблюдений.

Какие ваши любимые примеры возможных инопланетных технологий, которые потенциально обнаруживаются нашими инструментами?

Тартер: Есть сказочная звездная система или планетарная система под названием Trappist-1. Семь планет вращаются вокруг крошечной карликовой звезды. Они упакованы очень плотно: все орбиты втиснулись бы в орбиту Меркурия, будь они в нашей Солнечной системе. Три из них находятся на хорошем расстоянии от своей звезды, так что если бы у них была атмосфера, у них была бы и жидкая вода. Ладно, теперь возьмем эти семь планет, расположенных на разных расстояниях от своей звезды. И допустим, что когда у нас появится возможность исследовать их, мы узнаем, что они похожи. Что у них одинаковые температуры. Они так-то и выглядят идентично. Это маловероятно, учитывая причуды природы, но если какая-нибудь технологическая цивилизация возникнет на одной из этих планет и решит, что ей нужно больше недвижимости, она, по сути, может преобразовать все планеты в своей системе, сделать их одинаковыми.

Мэгги, расскажите нам о телескопе, над которым вы работаете и что он может обнаружить.

Тернбулл: Сейчас мой самый большой и всеобъемлющий проект — это телескоп WFIRST. (Ближе к запуску он получит более веселое имя). Но это означает Wide Field Infrared Telescope. Эта обсерватория по большей части предназначена для того, чтобы работать с глубоким небом и искать темную энергию и темную материю. Две самые интересные темы в астрофизике… Но еще интереснее для астрофизиков экзопланеты и жизнь. Таким образом, в качестве демонстрации технологии, мы включаем первые рожденные камеры в космосе, чтобы напрямую делать снимки ближайших планетарных систем. Это никогда не проводилось раньше.

Мы планируем начать с нескольких планетарных систем, в существовании которых уверены наверняка. Мы нашли их по гравитационному притяжению, которое планеты оказывают на свою звезды. Мы никогда не видели их напрямую, но уверены, что они там есть.

Что вы будете искать?

Тернбулл: Вода в атмосфере обладает очень сильной абсорбционной способностью. У растений есть отличительная сигнатура, потому что они очень темные. Мы думаем, что они зеленые, потому что они отражают немного зеленого света. Но по большой части растения очень темные, потому что поглощают весь свет и используют его в качестве источника энергии для строительства своих тел. И они также отражают в инфракрасном, и есть много теорий на тему того, почему так. Возможно, это механизм охлаждения — и в чем бы не был смысл, это реально видно. Растительность хорошо видна и была сигналов, который транслировался в виде отраженного солнечного света во Вселенной в течение последних миллиардов лет. Мы могли бы увидеть это на планете земного типа.

Мэгги, вы также работаете на губернатора Висконсина.

Тернбулл: Я почти забыла!

Какова роль общественности в исследованиях SETI?

Тартер: Давайте спроси у аудитории, сколько людей запустило SETI@home на своих компьютерах. (Многие поднимают руки). Она работает уже больше десяти лет, и я думаю, что именно это развивает распределенные вычисления и гражданскую науку совместно. SETI не изобретала распределенные вычисления. Люди использовали его, чтобы рассчитать простые числа Мерсенна, но SETI@Home понравилось им тем ,что они могут использовать свои компьютеры для анализа сохраненных данных в поисках сигнала.

Если кто-нибудь найдет сигнал, на что это будет похоже?

Тартер: Компьютер сообщит о некоторых обнаруженных параметрах. В Калифорнийском университете в Беркли, где они обрабатываются, они попадут в большой фильтр вместе с другими сообщениями и пройдут через анализ того, действительно ли сигнал поступил из одной точке на небе и перемещается так, как это делают звезды. Затем создается список кандидатов из 10, 20 или 100 сигналов, далее посылается запрос на резервирование времени на телескопе для повторного исследования каждого из этих мест.

Привлекать людей к SETI невероятно важно и по другой причине: это дает нам возможность изменить точку зрения каждого. Это похоже на то, чтобы поднять зеркало и сказать: «Смотрите вы все, там, на Земле, вы все одинаковы, если сравнивать с чем-то еще, что может быть где-нибудь там». И создавая глобальную сеть для решения и работы над этой проблемой, я думаю, было бы прекрасно затрагивать и другие проблемы, которые мы имеем на планете, которые не имеют отношения к национальным границам, но которые необходимо решать системно.

Размывание различий между нами — лучшее, что может сделать SETI. Это и есть причина, по которой мы хотим вовлечь весь мир.

Астрономы сказали бы вам, что существуют сотни миллиардов галактик, каждая из которых содержит сотни миллиардов звезд или что-то вроде того. Так что математически, статистически существует огромное количество планет, поддерживающих жизнь. Но есть также люди, утверждающие, что жизнь должна была появиться на Земле вследствие специфической цепочки событий, и возможность того, что это произойдет снова, бесконечно мала. Вы никогда не задумывались о том, что, возможно, посвятили свою карьеру поиску того, чего никогда не найдете?

Тернбулл: Нет. Мне нравится, когда все на ладони. Есть действительно веские аргументы для обоих возможных ответов. И я думаю, что будучи ученым, вы должны прекрасно себя чувствовать с двумя возможными вариантами одновременно. Это как квантовой состояние, которое еще не коллапсировало, но которое вы можете представлять одновременно. «Не может быть, чтобы подобное случилось еще раз!» и «Они должны быть повсюду!».

Я думаю, мы говорим о самой яркой научной области на планете. Она настолько многодисциплинарная. Существует столько различных линий доказательств и запросов, которые имеют значение для поиска жизни.

Тартер: Когда я была молодым ученым, Филип Моррисон, один из основателей SETI, сказал мне: «Любая тема, в которой пределы ошибок находятся в экспонентах, так что мы не знаем, это пределы десятков, сотен или миллионов, это не теоретическая наука, это наука, которая будет делать прогресс посредством наблюдений».

И если вы скажете: «Хорошо. Нужно искать электромагнитные сигналы», сейчас есть девять разных переменных, которые могли бы описать такой сигнал. Итак, у вас есть девятимерное пространство поиска. Возьмите этот объем пространства для поиска и примените его относительно земных океанов. Сколько мы исследовали? Когда я проводила расчеты десять лет назад, я насчитала примерно стакан воды из всех океанов Земли, столько космоса мы исследовали. На прошлой неделе студенты опубликовали пересмотр этого тезиса и утверждают, что теперь это похоже на ванну или небольшой бассейн. Еще многое предстоит сделать. Мы едва начали поиск, это могут быть даже не электромагнитные сигналы — это может быть что-нибудь еще.

В фильме «Контакт» персонаж Джоди Фостер обнаруживает инопланетные цивилизации. Во время собеседования о приеме на работу по визиту к инопланетянам, ее спрашивают, каким будет ее единственный вопрос для них. Что бы спросили вы?

Тартер: Я должна отметить свою предвзятость, потому что я присутствовала на той беседе с Карлом Саганом, и мой вопрос был бы: «Как вы это сделали? Как вам удалось пройти этап технологического взросления, в котором мы находимся на Земле, и стать старой, стабильной, технологической цивилизацией?».

Тернбулл: Я бы, пожалуй, спросила: «Сколько, сколько нас здесь?».

Парадокс Ферми гласит, что если бы было так много обитаемых планет, мы бы, вероятно, получили бы определенные доказательства этому сейчас. Но мы не получили. Потому что, возможно, они выходят на контакт, потому что хотят уничтожить вас. И Стивен Хокинг сказал, что поиск внеземного разума это плохая идея, потому что если они прибудут, они колонизирую нас, как Колумб колонизировал Новый Свет. Что думаете по этому поводу?

Тартер: Если бы вы задали вопрос: «Есть ли в океане рыба?», а затем провели эксперимент, зачерпнув стакан воды из океана, и не нашли бы в нем рыбы, я не думаю, что вы бы пришли к выводу, что никакой рыбы нет.

В этом же заключается и парадокс Ферми. Мы просто искали недостаточно, чтобы иметь возможность сказать, если там кто-нибудь. И Мэгги украла мой любимый аргумент против заявления Хокинга, который состоит в том, что трудно стать старой, долгоживущей технологической цивилизацией, не избавившись от агрессии и тем самым став разумным, в первую очередь. Поэтому если они прибудут, если честно, я не думаю, что нам стоит беспокоиться.

Что происходит, когда вы смотрите на нашу Солнечную систему, какого рода сигнатуры и информацию вы получаете о нашей Солнечной системе?

Тартер: Мы потратили немного времени на ряд радарных исследований лагранжевых точек. Многие предполагали, что астероиды могут быть хорошим местом для размещения артефакта, поэтому мы собираемся их посетить. Это часть поиска техносигнатур. Мы не знаем, что могли бы найти, поэтому собираемся просто выяснить, что находится в точках Лагранжа L4 и L5. Что это за облака Кордылевского?

Джилл, можете рассказать аудитории, что думаете за кулисами о некоторых загадочных сигналах.

Тартер: У нас в области радиоастрономии есть загадка — что такое быстрые радиовсплески? Мы думаем, что по меньшей мере 10 000 таких появляется в небе каждый день. Они живут миллисекунду или меньше, и мы не знаем, что это такое.

Возможно, это просто червоточины открываются и закрываются по всему небу для транспортировки. Такой была моя идея для сиквела «Контакта». Но эти всплески — реальная загадка, и мы пытаемся построить инструментарий для ее исследования.

Если сравнивать с космической программой, существуют ли какие-нибудь вещи, которые вы создаете и которые находят применения в других сферах?

Тартер: Некоторые алгоритмы, которые мы используем для обнаружения сигналов в реальном времени, имеют применения в других местах. Давным-давно мы искали определенный тип преобразования — преобразование радона — и он оказался отличным способом обнаружения микрокальцификатов при скриннинге рака молочной железы и маммограммах. Он прошел первый этап исследований. Оказалось, что это слишком дорого и не применимо в коммерческих масштабах. Но он находит паттерны в шуме. Есть много различных применений этой возможности. Сейчас мы надеемся, что то, что выходит из индустрии и университетских систем, нейронные сети, помогут нам просеивать данные, не задавая конкретные образцы для поиска. Мы позволим нейронным сетям рассказать нам, есть ли что-то еще кроме шума.