Поиск внеземного разума (SETI) остается одной из самых амбициозных научно-исследовательских задач в истории человечества. В рамках интервью для научно-популярного канала Event Horizon ведущий Джон Майкл Годье побеседовал с легендарным астрономом, бывшим директором Центра исследований SETI доктором Джилл Тартер. В центре дискуссии — эволюция технологических возможностей человечества, переосмысление понятия «техносигнатура» и масштабы космического пространства, которое нам еще только предстоит изучить.
🌌 Истоки и методология SETI 0:00
Современный этап поиска внеземных цивилизаций ведет свой отсчет с 1959 года, когда Филип Моррисон и Джузеппе Коккони опубликовали свою знаковую научную работу. Уже в 1960 году астроном Фрэнк Дрейк запустил первый масштабный практический эксперимент, получивший название «Проект Озма».
С тех пор ученые по всему миру не прекращают попыток зафиксировать технологические сигналы инопланетного происхождения. По мнению участников дискуссии, обнаружение однозначного техносигнала станет величайшим открытием в истории человечества.
Космическое пространство невероятно огромно, и к настоящему времени человечество исследовало лишь ничтожную его часть. Ведущий Джон Майкл Годье приводит аналогию: масштаб наших поисков на сегодняшний день сопоставим с изучением одного стакана воды из всего Мирового океана.
Доктор Джилл Тартер посвятила этой миссии всю свою профессиональную жизнь. Она получила степень бакалавра инженерной физики в Корнеллском университете, а затем защитила магистерскую и докторскую (PhD) диссертации по астрономии в Калифорнийском университете в Беркли.
Впоследствии она занимала пост ведущего ученого в программе NASA SETI и руководила проектом High Resolution Microwave Survey. Ее вклад в науку отмечен наградой за жизненные достижения от организации Women in Aerospace и двумя медалями NASA за государственную службу.
Широкой публике ее образ знаком благодаря актрисе Джоди Фостер, сыгравшей главную роль в художественном фильме «Контакт», прототипом героини которого стала Тартер.
Интерес к космосу зародился у Джилл Тартер еще в раннем детстве. Она вспоминает, как маленькой девочкой гуляла по необитаемым в те годы пляжам Флорида-Кис вместе со своим отцом, который объяснял ей устройство созвездий.
Небо было потрясающе темным из-за отсутствия искусственного освещения, и именно тогда она впервые задумалась о том, существует ли на планете у какой-нибудь далекой звезды такое же существо, гуляющее по пляжу со своим родителем и смотрящее на наше Солнце. По замечанию Годье, наличие пляжей может оказаться универсальным свойством обитаемых миров, поскольку жидкая вода или другой растворитель (например, аммиак) критически важны для биохимии.
📻 Сигналы из космоса: как отличить технологию от природы 4:40
Поиск искусственных сигналов осложняется тем, что Вселенная сама по себе генерирует колоссальные объемы естественного радиоизлучения. Чтобы выделиться на этом фоне, потенциальный техносигнал должен обладать определенными характеристиками.
В радиодиапазоне ученые ищут эффект частотного сжатия (узкополосные сигналы), а в оптическом диапазоне — временное сжатие, то есть очень яркие одиночные импульсы, которые к тому же могут быть монохроматическими из-за использования лазера.
Джилл Тартер объясняет физику этого процесса: когда излучение производит сама природа, в этом участвует огромное множество атомов или молекул. Из-за их относительного движения частота естественного сигнала неизбежно «размывается» в спектре. Технологии же позволяют заставить передатчик излучать на одной строго определенной, прецизионной частоте, что абсолютно не свойственно природе.
В качестве примера рассматривается знаменитая спектральная линия водорода на частоте 1420 МГц. Естественные облака водородного газа смещаются по спектру из-за своего движения, но искусственный передатчик не стал бы тратить энергию на такое «размытие».
Джилл Тартер предполагает, что развитые цивилизации, возможно, защищают частоты вокруг линии водорода на законодательном уровне и запрещают там внутреннее вещание, чтобы беспрепятственно изучать естественный космос, как это делается на Земле.
Изучение линии водорода имеет фундаментальное значение для радиоастрономии, так как водород — самый распространенный элемент во Вселенной. Анализируя смещение этой линии (красное или синее), ученые определяют скорость движения газовых облаков, исследуют вращение внешних галактик и вычисляют их массу.
Именно поэтому физики Моррисон и Коккони в свое время высказали гипотезу, что инопланетные ученые тоже выберут эту область спектра в качестве идеального места на шкале настройки для отправки межзвездных посланий.
💻 Эволюция технологий: от сотни каналов до миллиардов 8:41
За десятилетия работы SETI методы мониторинга радикально изменились благодаря компьютерному прогрессу. На заре исследований ученые могли использовать автокорреляторы всего на 100 каналов, тогда как сегодня, по словам Тартер, благодаря развитию вычислительной техники одновременно обрабатываются миллиарды каналов.
Современный подход SETI заключается в отказе от поиска исключительно на «магических» частотах вроде линии водорода или гидроксила (OH). Вместо этого исследователи стремятся сканировать весь так называемый «земной микроволновый коридор» (terrestrial microwave window), который простирается от 1 до 10 ГГц.
Нижняя и верхняя границы этого диапазона обусловлены естественными помехами:
- Частоты ниже 1 ГГц зашумлены синхротронным излучением, которое возникает из-за спирального движения электронов вокруг магнитных полей Млечного Пути.
- На частотах выше 10 ГГц земная атмосфера становится непрозрачной из-за поглощения и переизлучения энергии молекулами водяного пара и кислорода.
Серьезную проблему для ученых представляют так называемые «плохие полосы» — диапазоны, в которых земные технологии генерируют такое количество шума, что они полностью заглушают космические сигналы. С течением времени ситуация только ухудшается.
По мнению Тартер, это вынуждает ученых задумываться о переносе радиотелескопов на обратную сторону Луны, которая никогда не видит Землю в своем небе. Однако этот тихий уголок космоса может вскоре потерять свою изоляцию: NASA, ESA и другие космические агентства уже планируют создание орбитальной станции Gateway над обратной стороной Луны, что неизбежно создаст новые радиопомехи.
Выход за пределы земной атмосферы также позволит астрономам эффективно работать на более высоких частотах, где нет шума от водяного пара и кислорода.
🛸 Интерес к «муравьям»: почему развитые цивилизации могут искать нас 13:52
В научном сообществе ведется дискуссия о том, станут ли гипотетические инопланетяне тратить колоссальную энергию на отправку направленных сигналов-маяков в сторону Земли, которая транслирует свои биосигнатуры миллиарды лет. Распространен контраргумент: высокоразвитая цивилизация воспримет человечество как муравьев и не обратит на нас внимания.
Джон Майкл Годье категорически не согласен с такой позицией. Он отмечает, что на Земле есть ученые, которые всю жизнь изучают муравьев, а телеканалы вроде National Geographic посвящают им целые передачи.
Джилл Тартер разделяет это мнение и считает, что любая жизнь во Вселенной представляет огромный интерес для науки. По ее словам, развитые цивилизации наверняка пытаются выяснить разнообразие возможных форм жизни и понять, существует ли только один способ создания биологии.
Ответ на этот вопрос человечество ищет на Марсе, Европе и Энцеладе. Обнаружение жизни на Марсе позволит поднять важнейший вопрос: является ли она родственницей земной или это результат «второго генезиса» (независимого зарождения биологии).
Если межзвездные перелеты макроскопических объектов окажутся экономически нецелесообразными, цивилизациям придется ограничиться строительством телескопов. По мнению Тартер, существование таких «сидящих дома» цивилизаций усложняет задачу SETI, но открывает новые направления для поиска.
🛰️ Техносигнатуры нового поколения: от пояса Кларка до космического кода Морзе 17:34
В последнее время фокус исследований SETI смещается от поиска классических радиопередач к фиксации разнообразных техносигнатур — следов потребления энергии развитыми технологиями для совершения работы. В текущем десятилетии в строй войдет новое поколение крупных оптических и инфракрасных телескопов, способных расширить эти горизонты.
Ученые рассматривают несколько перспективных сценариев поиска техносигнатур:
- Искусственные кольца (Пояс Кларка): Если на какой-то экзопланете масштабно осваивается геостационарная орбита, плотное скопление спутников может образовать видимое в телескопы кольцо вокруг планеты.
- Модуляция переменных звезд (Код Морзе): Цивилизация, живущая вблизи цефеиды (пульсирующей переменной звезды), может вывести на ее орбиту мощный источник энергии. Искусственный вброс энергии заставит атмосферу звезды расшириться раньше времени. Это позволит создать своеобразный космический код Морзе (точки и тире), транслируемый изотропно на всю Галактику. Студенты SETI уже проанализировали 100-летние архивы Американской ассоциации наблюдателей переменных звезд (AAVSO) в поисках таких аномалий.
- Сферы Дайсона: Поиск мегаструктур (или роев Дайсона) вокруг звезд, которые улавливают всю энергию светила, оставляя характерный избыточный след в инфракрасном диапазоне.
Прорывом в методологии стал переход к комменсальным (совместным) наблюдениям. Этот метод позволяет копировать поток данных, получаемый астрономами при стандартных исследованиях космоса, и параллельно анализировать его на наличие техносигнатур без дополнительных затрат телескопного времени.
Пример такой работы — проект COSMIC Института SETI под руководством Эндрю Симиона на базе обсерватории VLA (Very Large Array). Система создает параллельный поток данных со всех 27 антенн комплекса, обеспечивая мониторинг в режиме 24/7.
Это порождает колоссальные объемы информации, для обработки которых в реальном времени используются современные алгоритмы и машинное обучение.
Тартер вспоминает, что 30 лет назад она пыталась реализовать подобную схему совместно с Бэрри Кларком на VLA, но тогдашние вычислительные мощности не позволяли справиться с такими скоростями передачи данных. Сегодня появление графических процессоров (GPU) и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС/FPGA) сделало это реальностью.
☄️ Развенчание мифов: «Wow!»-сигнал и феномен НЛО 24:13
Комментируя историю поисков, Джилл Тартер высказала скептическое отношение к знаменитому сигналу «Wow!», зафиксированному в 1977 году радиотелескопом «Большое ухо» Университета штата Огайо. По ее мнению, если бы она руководила тем проектом, общественность никогда бы не услышала об этом сигнале, так как он не прошел внутренние протоколы верификации.
Телескоп «Большое ухо» был транзитным инструментом с двумя приемниками. Реальный космический источник, движущийся с сидерической (звездной) скоростью, должен был сначала зафиксироваться первым приемником, а через некоторое время — вторым. Сигнал «Wow!» появился лишь в одном из них, и у исследователей не было возможности определить, в каком именно.
Тартер считает, что нельзя менять правила верификации после начала эксперимента, поэтому данный сигнал следовало отбраковать. Впоследствии астрономы (включая команду Алленовской антенной решетки) потратили огромное количество ценного телескопного времени на безуспешные попытки перехватить его снова.
Современный процесс обработки данных в Институте SETI устроен иначе: трехэтапный конвейер работает в квазиреальном времени. Всего за 90 секунд система определяет наличие интересного кандидата. В случае обнаружения подозрительного сигнала телескоп автоматически выполняет серию из пяти последовательных наведений на цель и в сторону от нее (on-source/off-source).
Сигнал обязан сохраняться при наведении на звезду и исчезать при отклонении. Долгое время SETI не имела чувствительности к кратковременным (транзиентным) сигналам, но сейчас ситуация меняется благодаря новым оптическим программам слежения за вспышками.
Для иллюстрации масштабов поиска Тартер напоминает о расчете 9-мерного пространства параметров электромагнитного сигнала. К 50-летию SETI объём проверенных параметров был эквивалентен одному стакану воды из всех океанов Земли. К 60-летию проекта расчеты перепроверил Джейсон Райт со студентами из Пенсильванского университета — объем исследованного «океана» вырос до размеров небольшой гидромассажной ванны.
Ученые также ищут следы внеземных технологий внутри Солнечной системы. По признанию Тартер, современное человечество не смогло бы обнаружить даже банку из-под кока-колы, наполненную продвинутой электроникой, если бы она находилась в пределах нашей системы.
Профессор Джейсон Райт проводил интеллектуальный анализ архивных данных спутников в поисках аномальных инфракрасных источников. Другие подобные исследования проводились на базе анализа аномалий блеска Звезды Бояджян, где падение светимости достигало 20%. В итоге научное сообщество пришло к выводу, что это явление вызвано облаками космической пыли, а не инопланетными мегаструктурами.
Оценивая феномен НЛО (UAP), Джилл Тартер проявляет жесткий научный скептицизм: на сегодняшний день нет никаких данных, связывающих эти наблюдения с внеземными технологиями. Она приводит исторический пример: долгое время пилоты сообщали о странных вспышках над грозовыми тучами. Только с появлением высокоскоростных спутников ученые открыли новые атмосферные явления — спрайты и эльфы (разряды молний, бьющие вверх).
Тартер поделилась личной историей: однажды ночью они с мужем летели на собственном самолете под контролем диспетчеров и внезапно увидели ослепительный свет в положении «на два часа», похожий на фару приближающегося самолета. Диспетчеры заявили, что в этой зоне никого нет.
Ощущение когнитивного диссонанса продолжалось несколько минут, пока облака не разошлись, обнажив Луну, сиявшую сквозь просвет. По мнению Тартер, современные световые шоу дронов, управляемых искусственным интеллектом, сильно усложняют идентификацию объектов в небе обывателями.
🎬 От «Контакта» Карла Сагана до будущего проекта стоимостью в миллиард долларов 46:38
Знаменитый астроном и популяризатор науки Карл Саган был лично знаком с Джилл Тартер и списал образ главной героини Элеоноры Эрроуэй в своем романе «Контакт» именно с неё. Прочитав предварительную копию книги, Тартер была поражена тем, насколько точно Саган передал ее внутренний мир и биографические черты.
Как выяснилось, Саган использовал данные отчета конференции Американской ассоциации женщин-университетов (AAUW), в которой участвовала Тартер вместе с 70 другими женщинами, получившими PhD в STEM-областях. Анализируя свои биографии, они выявили две поразительные статистические закономерности:
- Их отцы были главными вдохновителями их научного любопытства и рано ушли из жизни (отец Тартер умер, когда ей было 12 лет), что преподало им жесткий жизненный урок carpe diem («лови момент»).
- Подавляющее большинство из них в старших классах были черлидерами или барабанщицами-мажоретками (Тартер была тамбурмажором). До принятия Раздела IX (Title IX) в США не было женских спортивных команд, и амбициозные девушки конкурировали в единственной доступной сфере.
Ситуация с женщинами в науке меняется к лучшему: если в год поступления Тартер в Корнелл она была единственной девушкой среди 300 студентов-инженеров, то недавно доля женщин на инженерном факультете Корнелла достигла 51%. Тем не менее, Тартер с горечью упомянула громкий скандал с профессором Джеффом Марси, обвиненным в сексуальных домогательствах, отметив, что эта проблема по-прежнему глубоко укоренена в академической среде.
Обсуждая перспективы установления контакта, Тартер скептически относится к идее METI (активной отправке сигналов человечеством). По её мнению, мы слишком молодая в технологическом плане цивилизация. Кратковременные 5-минутные трансляции бессмысленны; подобные проекты должны иметь масштаб в 10 000 лет непрерывной работы передатчиков, к чему Земля пока не готова.
Отвечая на вопрос Годье о том, как бы она распорядилась гипотетическим грантом в 1 миллиард долларов (наподобие инициатив Юрия Мильнера), Тартер заявила, что не стала бы тратить все деньги сразу на закупку оборудования.
Она бы направила этот миллиард в целевой фонд (эндаумент), чтобы проект мог существовать на проценты в течение многих поколений, обеспечивая подготовку преемников и стабильную выплату зарплат ученым, чья работа может не принести плодов при их жизни.
В завершение встречи Джилл Тартер прокомментировала пари своего коллеги Сета Шостака, который ставит чашку кофе на то, что внеземной разум будет обнаружен в ближайшие 20 лет. Тартер подчеркнула, что предпочитает не делать ставки, а просто создавать новые инструменты и продолжать кропотливые исследования, ведь точный ответ на вопрос «Одиноки ли мы?» человечество узнает только в момент триумфа поисковых систем.
