SETI? Не, не слышали.

Как и когда искать инопланетные цивилизации.

Российский миллиардер Юрий Мильнер обещает выделить 100 миллионов долларов на приобретение времени использования лучших радиотелескопов планеты и разработку новых методов поиска радиосигналов внеземного происхождения. Почему бизнесмен решил потратить на это столько денег?



Далеко не все ученые уверены в том, что SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence — общее название проектов по поиску внеземного разума) движется в верном направлении. Некоторые вообще считают, что поиск радиосигналов из дальнего космоса лишен смысла. Сможет ли Мильнер как-то расширить узкие места SETI?

Кого мы ищем.

Еще в 1950 году Энрико Ферми сформулировал забавный парадокс: по каким-то причинам инопланетяне, если они вообще есть, категорически не спешат контактировать с нами. Как только цивилизация овладевает хотя бы такими примитивными технологиями, как небольшие термоядерные бомбы, она в принципе приобретает способность заселить всю Галактику — для землян время такого заселения по консервативным оценкам не превысило бы 3,75 миллиона лет. Если мы сочтем такую колонизацию слишком дорогой, можно послать дешевые роботизированные зонды или просто отправить радиосигналы к другим звездным системам.

Как нам сегодня известно, большинство землеподобных планет во Вселенной образовались на пару миллиардов лет раньше нашей. Вроде бы это означает, что за прошедшие c Большого взрыва века наша система могла быть многократно колонизирована внеземными цивилизациями (ВЦ) — более тысячи раз, если учитывать только нашу галактику, и более миллиона раз, если брать в расчет и иногалактические цивилизации. Но никаких следов деятельности колонизаторов мы не видим, равно как и их космических зондов. Полвека наблюдений SETI свидетельствуют, что и избытка чужих радиосигналов вокруг нас незаметно.

«Я ничего не вижу, следовательно, только я и существую».

Десятки решений парадокса можно свести к трем основным точкам зрения. Первая, размахивая бритвой Оккама, утверждает: если мы не видим ВЦ, их не существует. Особенно популярна она была до массовых открытий экзопланет, когда ее сторонники ссылались на некогда модное в астрономии представление о чрезвычайной редкости формирования планет. В последние годы, когда выяснилось, что только в нашей Галактике могут быть десятки миллиардов землеподобных небесных тел в зоне обитаемости, голоса скептиков несколько поутихли. В тренде, скорее, позиция известного мусульманского богослова XII века: «Аргументы философов в пользу единственности мира слабы, это хрупкие аргументы, основанные на невнятных предпосылках».

Сейчас скептики организованно отошли на запасные рубежи. Если планеты оказались обычным делом, то вот жизнь на них, уверяют они, по неким пока неизвестным причинам больше нигде во Вселенной не возникла. Учитывая, что уже после 2018 года новые телескопы предоставят нам возможность анализа атмосфер ближайших земелеподобных экзопланет, ждать проверки этого утверждения осталось не так уж долго.

«Мы ничего не видим, потому что плохо ищем».

Второй подход основан на том, что мы ищем инопланетян не там, где они есть, а, так сказать, под фонарем, потому что там светлее. Следы даже самой массовой колонизации Галактики могут быть не замечены нами потому, что мы невольно представляем ее как человеческую колонизацию. Другие разумные виды могут вообще не интересоваться планетами вокруг желтых карликов вроде Солнца. Помимо прочего, наша звезда достаточно быстро меняет светимость, и всего через миллиард лет сложная жизнь на Земле будет невозможна. Цивилизация, ответственно планирующая свое расселение, может быть не в восторге от необходимости в частых переездах и вполне способна выбрать систему красных карликов — гораздо более распространенных звезд, которые к тому же обеспечивают обитаемость своих планет на протяжении многих десятков миллиардов лет.

Аналогично может обстоять дело и с нашим поиском радиосигналов. Если инопланетяне используют лазерную или нейтринную связь (поглощение нейтрино межзвездной средой несравнимо меньше поглощения электромагнитных волн), наши шансы на прием подобных сигналов следует признать невысокими. Учитывая, что люди всего век назад даже не подозревали о существовании тех же нейтрино, нельзя исключать, что другие цивилизации используют пока неизвестные нам средства передачи информации, не имеющие никакого отношения к электромагнитным волнам.

Зоопарк планетарного масштаба.

Третье решение парадокса — наиболее раннее и было сформулировано еще до того, как Ферми над ним задумался. В 1933 году Константин Циолковский первым задал основные вопросы, озвученные его зарубежным коллегой в 1950 году, и тут же ответил на них.

Как отмечает отец космонавтики, «низшим земным животным нет смысла давать знать» о существовании ВЦ. По его словам, «не пойдем же мы в гости к волкам, ядовитым змеям или гориллам. Мы их только убиваем. Совершенные же животные небес не хотят то же делать с нами... Должно прийти время, когда средняя степень развития человечества окажется достаточной для посещения нас небесными жителями». Можно спорить о том, прав ли Циолковский, говоря о гуманности ВЦ, но сама «гипотеза зоопарка» — весьма популярный ответ на вопрос, «почему мы не обнаруживаем инопланетян и их радиосигналы».

Впрочем, для самого Циолковского проблема поиска «признаков ВЦ» все-таки не стояла. В конце той же неопубликованной рукописи 1933 года он уверенно указывает: «Есть ряд странных фактов... непосредственное подтверждение бытия иных, более зрелых организмов». К сожалению, в этом месте ученый поставил точку, и что конкретно имел в виду первый автор так называемого «парадокса Ферми», мы так никогда и не узнаем. По его логике, обнаружение доказательств существования «более зрелых организмов» могло бы вызвать беспорядки, «погромы и варфоломеевские ночи» среди морально не готовых к такому знанию землян. Учитывая, что в 1933 году одна из самых развитых стран планеты как раз готовилась к массовым погромам по гораздо менее значительному поводу, осторожность, с которой Циолковский обрубил свою мысль в конце рукописи, могла и не быть чрезмерной.

Однако не только второй, но и третий подходы говорят в пользу SETI. Даже если наиболее развитые цивилизации, по Циолковскому сознательно не выдающие нам своего существования, и не испускают радиосигналы, часть ВЦ может находиться на том же уровне развития, что и мы. Тогда они будут искать радиоконтакта, и если подобных цивилизаций достаточно много, мы рано или поздно натолкнемся на «сверстников».

Правильно ли мы ищем?

Одна беда: даже если галактика кишит цивилизациями, и рядом кто-то находится в той же пубертатной стадии развития, что и мы, и, соответственно, еще не освоил нейтринную связь, наши методы поиска в радиодиапазоне так плохи, что с трудом сработают и на «сверстниках».

В 1960-х годах в основу SETI были положены идеи, в ту пору выглядевшие технически вменяемыми. Например, что радиосвязь с другой цивилизацией должна строиться на волнах очень узкого диапазона, близкого к водному «окну прозрачности», в котором поглощение волн веществом межзвездной среды минимально — скажем, на частоте 1,42 гигагерц.

По мере развития технологий радиосвязи стало ясно, что у этой точки зрения есть существенные недостатки. Как резюмировал в 2013 году Дэвид Мессершмитт из Калифорнийского университета в Беркли, наращивание мощности передатчиков ведет к росту пропускной способности такого канала лишь до определенного предела. Затем взаимодействие волн сигнала с межзвездной средой вызывает нарастание шума, глушащего сигнал любой мощности.

Современные технологии подсказывают легкое средство избавления от шума: передавать надо в более широком диапазоне частот. Тогда шум нарастает несравнимо медленнее, а затраты энергии на передачу резко падают. Одна проблема: эффективное прослушивание внеземных радиосигналов в более широком диапазоне требует соответствующей настройки большего количества продвинутых радиотелескопов, чего при текущем финансировании SETI надо еще дождаться.

Есть и другая сложность: если инопланетяне ведут радиопередачи во все стороны, то чтобы их услышали, требуются огромные энергозатраты. По оценкам советского радиоастронома Всеволода Троицкого — примерно такие же, как общая мощность излучения Солнца. Цивилизация нашего уровня развития экономически не потянет столь затратного «разговора в роуминге», поэтому логично предположить, что и ее внеземные сверстники захотят как-то оптимизировать свои расходы. По расчетам Мессершмитта, оптимальная стратегия для этого — простое снижение периодичности излучения сигнала в одном и том же направлении. Оптимальным он называет повтор «контактного» сигнала раз в несколько лет, а в промежутках между ними тот же излучатель может отправлять сигналы в других направлениях.

Увы, если он прав, то можно сказать, что SETI пока даже не приступал к нормальной работе. С 1960-х его идеологи полагали, что периодичность подачи сигналов ВЦ будет сходна с земными. В итоге прослушивание одного и того же участка звездного неба редко велось даже несколько месяцев подряд — то есть, единожды поймав сигнал, люди просто не имели шансов услышать его во второй раз.

Напомним: в 1977 году радиотелескоп Грин-Бэнк уже засек сигнал предположительно внеземного происхождения. Как и ожидала земная наука того времени, он имел частоту 1,42 гигагерц, земными радиостанциями не используемую, но оптимальную для передачи на большие расстояния в космосе. Любые попытки объяснить его искажением земных сигналов не давали разумных результатов, то есть в принципе перед нами был идеальный «радиоконтакт». Если бы не одно «но»: астроном, открывший сигнал, ждал его повторения каждые несколько минут, но спустя несколько месяцев бросил это занятие, убедившись в его бесплодности. Иными словами, ВЦ, работающие по методике Мессершмитта, дали бы именно такой сигнал, однако если через несколько лет они бы его повторили, слушать их было просто некому.

Революция в SETI.

Мильнер выделяет свои сто миллионов, чтобы ученые, работающие в рамках проекта, существенно изменили схему работы земных радиотелескопов, нацеленных на поиск внеземных цивилизаций. Искать их в одном и том же секторе неба оптимальнее всего было бы годы подряд, однако пока лучшие радиотелескопы планеты использовались для этого от 24 до 36 часов в год. Благодаря новому источнику финансирования, по словам астронома проекта SETI Эндрю Симиона (Andrew Siemion), «мы получим тысячи часов в год на самых лучших инструментах... Трудно переоценить, насколько это значимо. Это революция».

Радость ученого понятна. При всей теоретической важности поиска общемировое финансирование проекта, по оценкам Фрэнка Дрейка, в последние годы не превышало полумиллиона долларов в год — и это были сплошь пожертвования частных лиц. Обещанные Мильнером десять миллионов в год на протяжении десятилетия — это двадцатикратный рост финансирования. Учитывая, что речь идет о тысячах часов работы инструментов, подобных стометровому радиотелескопу в Грин-Бэнк, мы, наконец-то, можем говорить о том, что за поиски ВЦ берутся по-настоящему.

Разумеется, все вышеупомянутые трудности обнаружения радиосигналов от ВЦ никуда не делись. Одни могут видеть в нас «низших животных», другие — использовать лазеры, третьи — нейтринную связь, а четвертые способны относиться к контактам с внешним миром, как Япония времен позднего бакуфу (XVII-XVIII века), то есть без всякого интереса. Наконец, близкие к нам по стадии развития ВЦ могут передавать сигналы с очень большими перерывами или применять сложное мультиплексирование, до которого земная радиосвязь еще попросту не дошла.

Тем не менее инициатива Мильнера — действительно огромный шаг вперед. Сейчас поиски ВЦ по 24 часа в год, с учетом упомянутых сложностей — это «имитация поисков за имитацию финансирования». Если мы не перейдем к полноценному радиопрослушиванию Вселенной, ожидать от него реальных результатов могут только крайние оптимисты.

Источник: http://lenta.ru/articles/2015/07/24/seti/