SETI tilraunin

Leit að vitsmunalífi í geimnum

Við erum rétt nýbyrjuð að senda út merki um tilvist okkar, en önnur menningarsamfélög gætu hafa gert eitthvað svipað í mun lengri tíma en við. Í Vetrarbrautinni okkar gætu verið tíu milljarðar af reikistjörnum sem líkjast jörðinni, og á einhverjum þessara hnatta gætu viti bornar verur verið forvitnar um mögulega nágranna. Með bæði útvarps- og stjörnusjónaukum reynum við að finna þessar útsendingar. Þessi viðleitni eða tilraun kallast leit að vitsmunalífi í geimnum eða SETI.

Leitin að vitsmunalíf í geimnum (SETI = Search for Extraterrestrial Intelligence) er ólík allri annarri leit að lífi en við höfum hingað til reynt. Sú leit snýst ekki aðeins um að finna líf, heldur vísbendingar sem gætu bent til lífs annars staðar - eins og hvor byggilegir hnettir eru algengir eða sjaldgæfir eða hvort skilningur okkar á uppruna lífsins myndi gera lífi kleift að kvikna á Mars. SETI leitar að skýrum og sannfærandi sönnunargögnum um háþróaðar vitsmunalífverur.

Ef SETI nær að nema og greina merki frá fjarlægu menningarsamfélagi, gæti það veitt okkur svör við ýmsum grundvallarspurningum sem áður voru nefndar. Til að byrja með myndi uppgötvun á öðru fjarlægu menningarsamfélagi strax sanna að lífið er ekki einstakt á jörðinni. Þar sem mjög líklegt er að öll menningarsamfélög sem við gætum numið með SETI rannsóknum yrðu mun þróaðri en við, er að minnsta kosti möguleiki á að við gætum lært mikið frá skilaboðum þeirra, ef við skiljum þau á annað borð.

Hugmyndin að SETI verður til

Skömmu eftir að útvarpið var fundið upp sáu menn möguleikann á að nýta það til samskipta milli stjarnanna. Útvarpsbylgjur ferðast jú á ljóshraða og geta auðveldlega brúað biliuð milli tómarúmsins í geimnum. Ef aðrar geimverur kjósa að nota útvarpsbylgjur gætum við numið tilvist þeirra án þess að þurfa nokkurn tímann að halda að heiman.

Þegar tuttugasta öldin gekk í garð, sannfærðust tveir af frumherjum útvarpstækninnar að þeir hefðu heyrt í geimverum, sem vitaskuld reyndist ekki á rökum reist. Annar þessara manna var Gugliemo Marconi en hinn var Nikola Tesla. Tesla er sá fyrsti sem sagðist hafa náð sambandi við aðrar vitsmunaverur árið 1901 en það reyndist við nánari athugun hljóð úr fjarlægum eldingum í lofthjúpi jarðar.

Segja má að saga nútíma SETI-rannsókna hafi hafist árið 1959 þegar eðlisfræðingarnir Philip Morrison og Giuseppe Cocconi, þá við Cornellháskóla, birtu stutta tveggja blaðsíðna grein í Nature-tímaritinu 19. september 1959. Hún bar titilinn "Leit að samskiptum milli stjarnanna," og segja má að hún hafi lagt grunninn að SETI verkefninum nútímans.

Í greininni segja Morrison og Cocconi að það sé ómögulegt að meta líkurnar á tilvist annarra menningarsamfélaga á braut um fjarlægar stjörnur. En byggt á eina dæminum sem við þekkjum - okkur - er ekki hægt að útiloka þann möguleika að hugsanlega séu mörg tæknivædd menningarsamfélög einhvers staðar þarna úti. Mörg þeirra ættu að vera miklu eldri en menningarsamfélag okkar og þar af leiðandi miklu tæknivæddara.

Cocconi og Morrison töldu réttilega að Vetrarbrautin væri miklu eldri en sólkerfið okkar og þar af leiðandi gætu eldri og þróaðri menningarsamfélög verið einhvers staðar meðal stjarnanna. Það ætti því að vera auðvelt mál fyrir svo háþróuð menningarsamfélög að senda út upplýsingar með útvarpsbylgjum.

Cocconi og Morrison mæltu með því að leita að slíkum merkjum með stórum útvarpssjónaukum sem beint væri að nálægum stjörnum. Eina tæknilega vandamálið var að ákveða á hvaða bylgjulengd best og skynsamlegast væri að leita.

Geimverurnar myndu að öllum líkindum telja okkar sól líklegan kandídat sem heimili tæknivædds menningarsamfélag og myndu án efa reyna að ná sambandi við það.

Útvarpshluti rafsegulrófsins nær yfir breitt tíðnisvið. Þegar við smíðum útvarpssjónauka er hann aðeins næmur á tilteknar bylgjulengdir innan þessa víða sviðs, sem við tölum um sem tíðnibil. Ef við lítum til dæmis á venjulegt FM-útvarp, sjáum við að það er hannað til að ná yfir tíðnibilin frá um 87 til 108 MHz. Útvarpsstöðvar senda að sjálfsögðu ekki út útsendingar á öllu þessu tíðnibili – ef svo væri myndum við heyra hljóðin frá öðrum útvarpsstöðvum skarast. Þess vegna eru útsendingarnar aðeins á mjög mjóu tíðnibili. Ef uppáhalds útvarpsstöðin þín sendir út á FM 87,7 verður þú að snúa móttakaranum þannig að hann nemi einungis þá mjóu tíðni sem 87,7 MHz er. Það tíðnisvið er kallað bandvídd merkisins. Af hagnýtum ásstæðum ræðst bandvíddin af því hversu mikið af upplýsingum útsendingin inniheldur. Þannig hefur sjónvarpsmerki 500 sinnum meiri bandvídd en AM útvarpsútsending, vegna þess að sjónvarpsmerkið inniheldur hreyfimynd og hljóð.

Þótt staðbundnar útsendingar hafi mjög mismunandi bandvídd, yrði kallmerki sem hannað er til að draga athygli einhvers í ljósára fjarlægð líklega takmarkað á mjög mjórri bandvídd, þar sem öll orka senditækisins er beint að einum stað útvarpsskífunni. Við þetta væri auðveldara að nema merkið í bakgrunnsháfaða sem myndast náttúrulega í heitu milligeimsgasi, fjarlægum vetrarbrautum og útvarpsmóttakaranum sjálfum. En hvaða hluta útvarspsrófsins ættum við að búast við því að finna slíkt mjóbands-, kallmerki? Í sannleikann sagt getum við ekki sagt til um það með vissu þar sem breitt svið útvarpstíðna eru gagnleg. Vegna þessa ætti leit á öllum þessum bylgjulengdum að vera nánast vonlaust. Cocconi og Morrison stungu því upp á að SETI-tilraunir ættu að beina rannsóknum sínum á stað á útvarpsrófinu sem öll vísindalega læs samfélög þekktu: 1.420 MHz. Þetta er tíðnin þar sem náttúrulegt vetnisgas – stærsti hlutinn af því þunna efni sem svífur milli stjarnanna – framleiðir náttúrlegt útvarpssuð. Útvarpsstjörnufræðingar nota þessa tíðni oft til að rannsaka dreifingu gass í vetrarbrautum. Vegna þess að það er nothæfur staður á útvarpsrófinu, gætu stjörnufræðingar um allan heim (sama af hvaða tegund) haft þessa tíðni merkta á móttökurum á útvarpssjónaukum sínum og senda merki stillt við þessa tíðni því það yrði líklegt til að draga athygli annarra.

Ozma verkefnið

Cocconi og Morrison reyndu að vekja áhuga útvarpsstjörnufræðinga á hugmynd sinni eftir að þeir höfðu skoaðað alla mikilvægustu þætti SETI-leitar. Þeir leituðu til stjörnufræðinga við Jodrell Bank stjörnustöðvarinnar í Englandi en fengu lítil viðbrögð. Hins vegar hafði ungur stjörnufræðingur við Green Bank útvarsstjörnustöðina í Vestur-Virginíu í Bandaríkjunum að nafni Frank Drake, hafði sjálfstætt komist að mörgum af sömu niðurstöðum og Cocconi og Morrison. Vorið 1960 hóf hann leit með 26 metra útvarpssjónauka í Green Bank á svipaðan hátt og Cocconi og Morrison höfðu í huga. Hann leitaði að merkjum á 1420 MHz tíðninni í viku á nálægum stjörnum sem líkjast sólinni: Epsilon Eridani og Tau Ceti, sem eru í um 12 ljósára fjarlægð. Drake kallaði verkefnið sitt Ozma eftir prinsessu úr skáldsögu L. Frank Baum þess sem gerði skáldsöguna um Galdrakarlinn í Oz. Þetta var fyrsta nútíma tilraunin til leitar að vitsmunalífi utan jarðar.

Skemmst er frá því að segja að Drake fann engin merki, en kveikti í ímyndunarafli margra innan vísindasamfélagsins sem að lokum leiddi til

Drake heillaðist mjög af leit að öðrum menningarsamfélögum í geimnum eins og hann tjáði Stjörnufræðivefnum í viðtali. Í mars 1959 reiknaði Drake út að ef sterkt útvarpsmerki væri sent til jarðar, með tækninni sem var til á þeim tíma, væri hægt að nema það úr 10 ljósára fjarlægð með 25 metra sjónauka. Með öðrum orðum væri hægt að greina sendingar úr 10 ljósára fjarlægð með útvarpssjónaukinn í Green Bank, jafnvel ef þau væri send með senditæki sem væru ekki öflugri en þau sem voru til á jörðinni á þeim tíma. Drake vissi um nokkrar stjörnur eins og sólina í innan við 10 ljósára fjarlægð og ályktaði sem svo að þær væru góðir kandídatar til að hefja leit að merkjum frá öðrum menningarsamfélögum.

Í hádegisverði dag einn ræddi Drake viðfangsefnið við samstarfsmenn sína. Væri mögulegt að nota nýja útvarpssjónaukann í Green Bank til að leita að geimverum? Það var vafalaust Drake til happs að ólíkt útvarpssjónaukanum í Jodrell Bank, sem hafði hafnað beiðni Morrison og Cocconi, að sjónaukinn í Green Bank var ekki enn starfhæfur og þar af leiðandi hafði tímum í hann ekki verið úthlutað að fulli. Drake kallaði verkefnið Ozma eftir prinsessunni Ozma frá Oz úr skáldsögu Frank Baum.

Mánuðirnir í kjölfarið voru þaulsetnir í Green Bank. En jafnvel þegar nýi útvarpssjónaukinn komst í gagnið og hóf að safna gögnum, héldu Drake og samstarfsmenn hans starfinu áfram við Ozma-verkefnið. Í sparnaðarskyni ákváðu þeir að einbeita sér að 1420 MHz línunni.

Tveir atburðir urðu til þess að hraða Ozma-verkefninu seint árið 1959. Annað var ráðning Otto Struve sem fyrsta stjórnanda NRAO. Struve var þekktur fyrir vinnu sína á mælingum stjörnusnúnings, sem hann sagði geta bent til tilvistar reikistjarna á braut um aðrar stjörnur. Í huga Struves var aðeins stutt skref frá reikistjörnu utan sólkerfisins að vitsmunalífi: hann studdi Ozma verkefnið af heilum hug. Það sem meira var færði hann Drake góð sambönd og almannatengsl. Þar sem Drake og samstarfsmenn hans óttuðust um akademíska virðingu sína og frið kusu þeir að halda verkefninu leyndu.

Annar atburður var grein Morrison og Cocconi í Nature í september 1959. Drake var ánægður með að svo virtir rannsakendur voru á sömu línu og hann. Sérstaklega veittu Morrison og Cocconi kennilegan stuðning fyrir leit á sömu tíðni og Drake hafði valið í sparnaðarskyni – 1420 MHz. Struve óttaðist hins vegar að Ozma hópurinn fengi ekki rétta viðurkenningu og hvatti hann Drake til að hefja leitina sem fyrst.

Ozma var gangsett 8. apríl 1960 með það markmið að leita að merkjum frá tveimur nálægustu stjörnunum sem líkjast sólinni okkar – Tau Ceti og Epsilon Eridani. Verkefnið stóð yfir í tvo mánuði með hléum en allt í allt stóðu athuganir yfir í 200 klukkustundir á þessum tveimur stjörnum. 7.200 rásir voru skoðaðar en öll leitin var gerð í kringum tíðnina 1.420 MHz, með frávik til sitt hvorrar hliðar til að leita eftir Dopplerráfi í tíðni útsendingarinnar vegna hreyfingar jarðar og hugsanlegrar reikistjörnur. Ozma fann ekkert merki en varð fyrirmynd flestra annarra SETI verkefna sem í kjölfarið komu.

Drake jafnan verður til

Sjá nánar: Drake jafnan

Í nóvember 1960 kom hópur valinkunnra vísindamanna til Vestur-Virginíu á litla óformlega ráðstefnu um SETI. Fundurinn var haldinn í Green Bank og þar var möguleikinn á sambandi við aðra hnetti ræddur. Til marks um hversu áhættusamt umræðuefnið var talið, var ákveðið að tilkynna ekki um fundinn opinberlega.

Ellefu vísindamenn mættu á fundinn, til dæmis Melvin Calvin, lífefnafræðingur sem rannsakaði uppruna lífsins og fékk þær fréttir á fundinum að hann hafði hlotið nóbelsverðlaunin í efnafræði; Carl Sagan, þá ungur stjörnufræðingur við Cornellháskóla; Philip Morrison og Giuseppe Cocconi frumherjar SETI; Frank Drake og Otto Struve svo dæmi séu tekin.

Þessi fundur var merkileg stund fyrir framþróun SETI. Í fyrsta sinn var möguleikinn á sambandi við önnur fjarlæg menningarsamfélög ræddur fyrir alvöru af fremstu vísindamönnum heims.

Fundurinn í Green Bank ól líka af sér þekkta stærðfræðiformúlu sem þekkt er undir nafninu Drake jafnan. Þegar Drake setti þessa formúlu fram, grunaði hann ekki að hún yrði til grundvallar SETI-rannsókna á komandi áratugum. Drake hafði einungis hugsað sér hana sem hjálpartæki – leið til að skipuleggja mismunandi þætti sem mikilvægt væri að ræða á ráðstefnunni og draga fram höfuðspurninguna um vitsmunalíf í alheiminum.

Jafnan þjónaði tilgangi sínum á ráðstefnunni vel. Hún gerði mismunandi rannsakendum, sem höfðu mismandi bakgrunn og sérhæfingu, kleift að draga upp þeirra sérhæfðu þekkingu og á sama tíma stuðlaði að almennum spurningum á fundinum.

Fljótlega varð hún þó miklu meira en það, Drake til mikillar furðu. Þessi stutta formúla vakti upp heimspekilegar spurningar og fjölda tiltekinna spurninga.

Hvers konar merki?

Í Ozma-verkefninu var leitað að merkjum á sérstakri tíðnum sem ætti að vera stjörnufræðingum kunn hvar sem er. Drake vonaðist til að finna merki sem beint væri til okkar eða annarra, nokkurs konar kallmerki, eða leiðarljós. Það er líka fleiri möguleikar á merkjum sem við gætumn fundið. Almennt séð má skipta merkjum í þrjá eftirfarandi flokka:

1. Merki sem notuð eru til staðarsamskipta á þeim hnetti þar sem vitsmunaverurnar lifa.Okkar eigin útvarps- og sjónvarpsmerki falla innan þessa flokks, vegna þess að þau eru hönnuð fyrir okkar eigin not en ekki samskipta milli stjarnanna. Önnur staðbundin samskiptamáti er ratsjá. Þróuð menningarsamfélög gætu notað ratsjá til að staðsetja halastjörnur sem reikistjörnunni stafar hætta af, til dæmis.

2. Merki sem notuð eru til samskipta milli heimili menningarsamfélags og einhvers annars staðar, eins og nýlendu eða geimfari á öðrum hnetti. Við höfum notað tiltölulega veik merki af þessu tagi til að hafa samskipti við geimförin okkar. Slík merki væru miklu sterkari ef þau væru notuð í, segjum, samskipti milli samfélaga á reikistjörnum í mismunandi sólkerfum.

3. Merki sem vísvitandi eru send og hönnuð til að draga athygli annars samfélags.

Tæknilega séð gæti SETI numið allar þessar gerðir af merkjum, en í framkvæmd veltur geta okkar til að greina merki á næmni tækja okkar. Til að fá grófa hugmynd um hvað við gætum numið með okkar tækni í dag skulum við skoða eigin merki sem dæmi. Fyrstu algengu háorku hátíðni útsendingar frá jörðu voru fyrstu sjónvarpsútsendingarnar okkar. Þessar útsendingar hófust fyrir alvöru á fimmta áratug tuttugustu aldar svo þær eru núna í um 50 ljósára fjarlægð í geimnum og í kjölfar þeirra eru allar útsendingar síðan. Þar af leiðandi gætu öll samfélög í innan við 50 ljósára fjarlægð horft á sjónvarpsþættina okkar, ef þau hafa útvarpssjónauka það er að segja. Hins vegar eru sjónvarspútsendingar séu tiltölulega orkumiklar eru þær hannaðar til að dreifast yfir breitt svæði (til þess að allir á því svæði geti numið þær). Þetta þýðir að styrkur merkis sem fyrir tilviljun er beint að ákveðinni stjörnu er afar veikt. Líkt og allar ljósbylgjur hefur þetta merki tilhneigingu til að veikjast með fjarlægð. Ef annað samfélag hefur sams konar móttökutækni og við gæti það aðeins greint sjónvarpssendingar okkar ef þau væru í innan við eins ljósára fjarlægð frá okkur, nær en nálægustu stjörnurnar. Ef við snúum þessu ástandi við sjáum við að við erum ekki enn fær um að greina merki í fyrsta flokknum, nema þau séu send af miklu meira afli en okkar merki. (Sumar herratsjár eru nógu öflugar til að greinast í tuga ljósára fjarlægð.) Ástandið er ekkert betra fyrir merki í næsta flokki, að minnsta kosti ef slík merki eru sambærileg að styrkleika og þau sem við notum nú til samskipta við geimförin okkar.

Tækninni fleygir stöðugt og í framtíðinni gætum við greint merki frá öðrum menningarsamfélögum í öllum þessum flokkum. En á þessari stundu höfum við mestan möguleika á að grein merki úr þriðja flokknum. Merki sem beint er til okkar ætti að vera auðveldast að því það yrði vísvitandi gert nógu sterkt til að greinast milli stjarna. Þau yrði líklegast líka auðveldast að túlka vegna þess að þau yrði að líkindum vísvitandi gerð einföld.

Að sjálfsögðu munu merki úr þriðja flokknum aðeins vera til ef önnur samfélög ákveða að senda þau út. Við höfum sjálf gert mjög lítið af því að senda vísvitandi út til stjarnanna. Öflugasta merkið sem vísvitandi var sent út í geiminn var sent út árið 1974 og stóð yfir í aðeins þrjár mínútur. Fyrir þessa útsendingu var útvarpssjónaukinn í Arecibo notaður til að senda einfalt myndskilaboð til fyrirbæris sem kallast M13, kúluþyrpingar sem inniheldur nokkur hundruð þúsund stjörnur. Á þessum stað eru margir mögulegir staðir fyrir menningarsamfélag að leynast. M13 er hins vegar í 21.000 ljósára fjarlægð svo það tekur merkið 21.000 ár að ferðast þangað. Ef við erum svo heppin að einhver þar greini merkið og svari, sem er að líkindum mjög fjarlægur möguleiki, þurfum við að bíða í önnur 21 þúsund ár eftir svarinu. Samskipti milli okkar og þeirra reynir því óneitanlega á þolinmæðina!

Ættum við að senda öflug merki vísvitandi út í geiminn? Þótt þessi spurning heilli marga vísindamenn og almenning hefur tilhneigingin hingað til verið sú að við ættum að einbeita okkur að því að nema merki fyrst. Eins og Drake-jafnan sýnir okkur veltur möguleikinn á að einhver nemi merkin á því hversu lengi samfélag hefur verið „í loftinu“ ef svo má segja. Lítill tilgangur er í að senda merki fáeinar mínútur, klukkustundir, vikur eða fáein ár jafnvel. Útsendingarverkefni krefst langtíma fjarfestingar og mikillar þolinmæði. Ef til vill er of snemmt að fyrir okkar að ráðast í slík verkefni enda er mjög stutt síðan við fundum þróuðum með okkur útvarpstæknina. Kannski eru samfélög þarna úti sem hafa getuna til að senda út merki í geiminn í hundruð ára eða árþúsundir eða lengur. Það er svo stutt síðan við eignuðumst útvarpssjónauka að líklega viturlegast að leggja fyrst við hlustir. En hvað ef allir eru að hlusta og engin að senda út?

SETI tilraunir hingað til

Drake fann ekkert í Ozma-verkefninu en vakti hins vegar áhuga almennings og fékk tækifæri til að vekja áhuga NASA. Flestar SETI-rannsóknir voru látlausar og staðbundnar. Metnaðarfyllsta SETI-verkefnið var á vegum NASA, sem hafði aðgang að fjármagni og auðlindum af miklu stærri mælikvarða en aðrar leitir. Þátttaka NASA í SETI var ótvíræð, bæði í að öðlast meginstraums virðingu fyrir leit að vitsmunaverum og í auka leitartæknina á það stig sem Ozma-frumherjarnir gátu aðeins látið sig dreyma um. Á sama tíma sýndi leit NASA líka áhættuna á traust ríkisstyrkja: á tíma niðurskurðar í Washington reyndist SETI auðvelt skotmark.

Árið 1971 setti NASA upp metnaðarfulla áætlun sem Bernard M. Oliver vísindamaður hjá Hewlett-Packard sem var á ráðstefnunni 1961 í Green Bank sá um. Verkefnið kallaðist Cyclops og var mjög metnaðarfullt. Það samanstóð af kerfi um 1000 hundrað metra diska á 10 km breiðu svæði og kostnaðurinn áætlaður um 10 milljarðar bandaríkjadala. Stærð þessa verkefnis var vel utan þess sem NASA hafði bolmagn eða leyfi til svo ekkert varð úr því.

Á næstu árum voru settar fram ýmsar hugmyndir um SETI-verkefni sem NASA gæti haldið úti. Árið 1979 var ákveðið að setja á laggirnar verkefni sem kallaðist Microwave Observing Program eða MOP. Frá upphafi mætti MOP talsverðri andstöðu, sér í lagi frá stjórnmálamönnum sem töldu fjármagninu illa varið. Árið 1982 tókst þingmanninum William Proxmire að skera á allt fjármagn til MOP svo endalok þess virtust í sjónmáli. Carl Sagan náði að afstýra þessu með því að tala persónulega við Proxmire og sannfærði hann um að SETI væri vel þess virði. Sagan setti þá á laggirnar undirskriftarlista til stuðnings SETI og undir hann rituðu margir fremstu vísindamenn heims, þar á meðal sjö Nóbelsverðlaunahafar.

Allen sjónaukaröðin

AÐEINS UM ALLEN SJÓNAUKARÖÐINA

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2006). SETI tilraunin. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/stjornuliffraedi/seti (sótt: DAGSETNING).