Zdjęcie w tle: NRAO

Ze względu na duże zainteresowanie popkultury tematem życia pozaziemskiego i pozaziemskiej inteligencji, często tematy te nie są brane na poważnie i uważane są za „podnaukę”. Jednak nic bardziej mylnego – obcy to poważny temat dla naukowców. SETI (skrót od Search for Extraterrestial Intelligence) to rozbudowany wieloletni projekt naukowy, realizowany już od ponad 60 lat, mający na celu nawiązanie kontaktu z pozaziemskimi cywilizacjami poprzez obserwowanie nieba w poszukiwaniu sztucznie wytworzonych sygnałów, niebędących dziełem człowieka. Kilkadziesiąt lat temu jednak niewielu naukowców chciało zajmować się „poszukiwaniem obcych”, gdyż temat był uznawany za nieprzystający poważnemu badaczowi. Jednak pojawili się pionierzy. Jednym z nich był Frank Drake, zwany przez wielu ojcem poszukiwań pozaziemskiej inteligencji. Kim był, i jak wyglądały jego badania?

Frank Drake

National Radio Astronomy Observatory w Green Bank w Zachodniej Wirginii posiadało w czasach początków projektu SETI jeden z największych teleskopów do prowadzenia obserwacji radioastronomicznych. W 1958 roku Frank Drake, doktorant uniwersytetu Harvarda przyjechał do obserwatorium, żeby zdobyć praktykę w radioobserwacjach, jednak nie poprzestał tylko na obserwowaniu najpopularniejszych obiektów takich jak pierścienie Saturna. Pewnego dnia 1960 roku razem ze swoimi współpracownikami skierował teleskop na dwie pobliskie gwiazdy, Tau Ceti i Epsilon Eridani w poszukiwaniu śladów pozaziemskiej inteligencji. Niestety, jedyne co udało im się usłyszeć to sygnał pochodzący z lecącego na dużych wysokościach samolotu. Swoim poszukiwaniom nadali tytuł Projekt Ozma, którego nazwa nawiązywała do księżniczki Ozmy, władczyni fikcyjnej krainy Oz. Dlaczego jednak pionierscy badacze skupili się akurat na owych dwóch gwiazdach? Mianowicie dlatego, że obie są podobnej wielkości co nasze Słońce i znajdują się względnie blisko Ziemii – Tau Ceti, leżąca w gwiazdozbiorze Wieloryba znajduje się niecałe 12 lat świetlnych od Ziemii, natomiast leżąca w gwiazdozbiorze Erydanu, Epsilon Eridani, zwana także Ran – 10.5 roku świetlnego od naszej planety.

Teleskopy, którymi Frank Drake i jego współpracownicy szukali pozaziemskiej inteligencji, zostały nastawione na odbieranie fal o długości 21 centymetrów, odpowiadających długości promieniowania międzygwiazdowego wodoru. Najpierw kierowano teleskop na badaną gwiazdę, a następnie na przestrzeń wokół niej, dzięki czemu eliminowano pochodzący z tamtego regionu „szum tła”, przy okazji starając się wyłapać ewentualne sygnały pochodzące z systemu planetarnego gwiazdy. Taka częstotliwość została wybrana między innymi ze względu  na fakt, że jest to najmocniejsza i najbardziej uniwersalna częstotliwość fal radiowych rozchodzących się w przestrzeni kosmicznej i sądzi się, że właśnie tą częstotliwością mogliby się posłużyć kosmici przy próbie nawiązania kontaktu z innymi cywilizacjami (między innymi z naszą).

Jednak jakiego typu wiadomości poszukiwano? Frank Drake uważał, że jedną z logicznych kombinacji byłby ciąg cyfr, np.: 1,2,3,4. Inny ówczesny naukowiec, Edward Mills Purcell uważał, że na zapoczątkowanie międzycywilizacyjnych kontaktów na początek dobry byłby prosty „zero-jedynkowy sygnał”, a dopiero później sygnały nawiązujące do zależności matematycznych.

Wiadomość Arecibo

Frank Drake był również twórcą znanej Wiadomości Arecibo. Jest to wiadomość radiowa skierowana do potencjalnych pozaziemskich cywilizacji, zawierająca podstawowe informacje o człowieku takie jak informacje o naszym DNA, wyglądzie, położeniu Ziemii w układzie słonecznym oraz o samym teleskopie Arecibo, z którego wiadomość została wysłana w 1974 roku. Została wysłana w kierunku gromady kulistej M13, znajdującej się w gwiazdozbiorze Herkulesa, około 25.1 tysiąca lat świetlnych od Ziemii. Sygnał został nadany w łącznym czasie 3 minut.

 

Powyższa grafika przedstawia zapis Wiadomości Arecibo. Składa się ona z 1679 bitów. Co oznaczają poszczególne części?

  • biała część na samej górze – cyfry od 1 do 10 w formacie binarnym,
  • czerwona część poniżej – pierwiastki wchodzące w skład DNA,
  • zielone fragmenty – związki chemiczne, z których zbudowane są nukleotydy polimerowych sekwencji DNA,
  • niebieski fragment – podwójna helisa DNA,
  • biały fragment pomiędzy fragmentami oznaczającymi helisę – liczba par zasad nukleotydów w genomie człowieka. Według wiadomości wynosi ona około 4.3 miliarda, jednak w dzisiejszych czasach wiadomo, że liczba ta zbliżona jest do 3.2 miliarda,
  • czerwony fragment przypominający kształtem człowieka – fragment przypominający kształtem człowieka,
  • biało-niebieska część na prawo od kształtu człowieka – średni wzrost amerykańskiego mężczyzny wynoszący 1.764 metra,
  • biały fragment na lewo od kształtu człowieka – liczba oznaczająca wielkość ludzkiej populacji, która w roku wysłania (1974) wynosiła około 4.3 miliarda,
  • biały fragment pod kształtem człowieka – planety Układu Słonecznego i pozycja Ziemii,
  • fioletowy fragment – przedstawia on teleskop Arecibo, z którego została wysłana wiadomość,
  • białe fragmenty poniżej części odpowiadającej za teleskop Arecibo – wymiary teleskopu,

Równanie Drake’a 

W latach 60. Frank Drake w tracie swoich badań nad poszukiwaniem pozaziemskiej inteligencji skonstruował Równanie Drake’a – wzór umożliwiający oszacowanie liczbę pozaziemskich cywilizacji technologicznych w naszej galaktyce, czyli zdolnych do skontaktowania się z nami za pomocą fal radiowych. Ma ono postać:

    \[ N = R^{*} \cdot f_P \cdot n_e \cdot f_l \cdot f_i \cdot f_c \cdot L\]

Gdzie poszczególne człony oznaczają:

  • N – liczbę technologicznych cywilizacji
  • R – tempo powstawania gwiazd w naszej galaktyce
  • fp – odsetek gwiazd posiadających układy planetarne
  • ne – średnia liczba planet znajdujących się w strefach sprzyjających rozwojowi życia wokół macierzystych gwiazd
  • fl – odsetek liczby planet, na których życie faktycznie istnieje
  • fi – odsetek liczby planet, na których powstanie życie inteligentne
  • fc – odsetek cywilizacji, które rozwiną technologię umożliwiającą im na wysłanie wykrywalnych sygnałów o swoim istnieniu w przestrzeń kosmiczną
  • L – okres, przez jaki cywilizacja wysyła wykrywalne sygnały o swoim istnieniu w przestrzeń kosmiczną

Nietrudno się domyślić, że za pomocą równania Drake’a trudno oszacować faktyczną liczbę cywilizacji zdolnych do nawiązania z nami kontaktu, ze względu na nieznajomość dokładnych wartości poszczególnych parametrów. W zależności od podstawienia można uzyskać wynik oscylujący w granicach od jedności do wielu milionów. Równanie nie ma zatem większych zastosowań praktycznych, ale pozwala za to zrozumieć mechanizmy sprzyjające powstawaniu inteligentnych cywilizacji. Na razie wiemy o istnieniu tylko jednej inteligentnej cywilizacji – nas samych. Dlaczego więc nie obserwujemy ich więcej? O tej sprzeczności pomiędzy tym co powinniśmy obserwować a tym czego (nie)obserwujemy mówi paradoks Fermiego. Jest wiele teorii starających się go wytłumaczyć, między innymi to, że poszukujemy złych sygnałów, że nie szukamy zbyt długo, że obcy są zbyt daleko albo, że cywilizacje istnieją zbyt krótko, żeby była duża szansa na ich jednoczesne istnienie. Jest też możliwe, że po prostu jesteśmy sami we wszechświecie – hipoteza rzadkiej Ziemii. Istnieje też znana hipoteza Zoo, mówiąca, że obce cywilizacje wiedzą o naszym istnieniu, jednak nie kontaktują się z nami celowo i pasywnie przyglądają się naszym działaniom, co może być spowodowane dużą ilością różnych powodów.

Podsumowanie

Frank Drake nie bez powodu nazywany jest ojcem poszukiwań pozaziemskiej inteligencji. Jego badania w znaczący sposób przyczyniły się do powstania i rozwoju tej dziedziny i, mimo że obecnie Frank ma 90 lat, cały czas pozostaje z nią związany. Poszukiwanie inteligentny „obcych” ciągle trwa i kto wie jakie nowe odkrycia przyniesie przyszłość.

Autor

Zuzanna Kawalec