10 sätt söker vårt sökande efter främmande liv

1950 frågade Nobelprisvinnande fysiker Enrico Fermi berömda sina kollegor till lunch, "Var är alla?" Hans fråga blev känd som Fermi Paradox. Han ville veta varför vi inte har träffat några utlänningar om det finns så många beboeliga planeter i universum.

Det finns många teorier om varför vi inte har kontaktat än (vi vet). Men kanske gjorde vi helt enkelt ett kosmiskt misstag i våra beräkningar. Vi började med att anta att det utomjordiska livet skulle vara som oss. Om det antagandet är fel, gör alla våra beräkningar om att hitta utländskt liv ingen mening. Så nu förändrar vi det antagandet, breddar vårt tänkande och våra strategier för att ta kontakt med främmande liv som inte är som vi.

10Solnedgången av Radio Wave SETI

Fotokrediter: SETI

I över 50 år har SETI lyssnat på radiosignaler från rymden. År 1974 skickade astronom Frank Drake det första radiovågmeddelandet, "Arecibo Message", till utlänningar i yttre rymden. Såvitt vi vet har vi inte fått något svar. Lyssnar på NASA dessa dagar, skulle du tro att att söka efter främmande liv är deras prioritet. Dock beklagar Drake att NASA inte finansierar sökningen. Faktum är att de kan demontera våra två största radioteleskop, Arecibo-teleskopet och det gröna bankteleskopet. Om det händer så stängs SETI effektivt på radiosidan. Kina har avslöjat ett komplext radioteleskop, även om Drake inte är säker på om de kan få tekniken att fungera korrekt.

Å andra sidan går det optiska SETI, som söker efter laserblinkar, starkt från en finansieringssynpunkt på grund av privata gåvor. Till skillnad från radiovågsmeddelanden beror de optiska meddelandena på utlänningar som riktar sig mot sina smala strålar precis vid oss. "Signalerna är så starka att vi bara behöver ett litet teleskop för att ta emot dem", sa Drake. "Mindre teleskop kan erbjuda mer observationstid, och det är bra för att vi behöver söka många stjärnor för en chans att lyckas." Drake tycker om att tro att om utlänningar är villiga att rikta oss, kan de vara altruistiska.

Inte alla delar sin optimism. Experter är engagerade i en uppvärmd debatt om huruvida vi borde skicka meddelanden till yttre rymden alls. Många forskare tror att vi kan äventyra vår säkerhet genom att kontakta utlänningar innan vi är tillräckligt avancerade för att skydda oss själva. Enligt John Elliott från SETI finns det medlemmar i SETI-samfundet som redan skickar meddelanden trots kontroversen. För rekordet är Drake emot att aktivt sända signaler till utomjordingar, ett projekt som heter aktiv SETI. Han föredrar att helt enkelt lyssna på sina signaler.

9Talkning till utlänningar 101

John Elliott från Storbritanniens SETI Research Network anser att vi borde gå längre än att leta efter främmande signaler och istället bestämma skillnaden mellan ett främmande språk och slumpmässiga ljud. Genom att studera mer än 60 mänskliga språk fann han en gemensam signatur av rytmer och strukturer på varje språk. Vi har till exempel innehållsord och kortfunktionsord (som "om" och "men") som bindningssatser tillsammans. Oavsett språk använder människor högst nio innehållsord i en fras.

Vissa djurarter, som delfiner, har samma språkbeteckning. Även om vi inte kan prata dolphinspråk ännu, känner vi igen omkring 140 olika ljud i sitt tal. De identifierar sig alltid genom ett enskilt namn eller anropssignal när de börjar kommunicera, och begränsar sig till högst fem ord per innehållsbit. Elliott anser att gränsen överensstämmer med deras mindre hjärnstorlek och förmåga att bearbeta information.

Han har utvecklat en serie små datorprogram, Natural Language Learner, för att analysera främmande signaler för språkets komplexitet och interna struktur. Men han kunde nog inte dechiffrera innehållet än.

Kommunicera med intelligenta djur på jorden kan vara ett första steg mot att utveckla vår förmåga att prata med utlänningar. Vi har lärt delfiner hundratals av våra ord, skillnaden mellan frågor och uttalanden, begrepp som "ingen" och annan syntax. Som ett första försök att skapa tvåvägs interaktion mellan djur och människor skapade biolog Denise Herzing ett spel där delfiner och människor kunde lära sig att prata med varandra med ett primitivt gemensamt språk. Kvinnliga delfiner var mer intresserade av att prata än manliga delfiner. De kvinnliga delfinerna uppmanade också delfiner från andra arter att gå med.

Vi har också lärt oss att vilda Campbells apor lägger till suffix till vissa ljud för att varna andra om olika faror. Till exempel signalerar "krak" att en leopard, deras naturliga rovdjur, är nära. Men "krak-oo" varnar allmänt om fara från en gren som faller eller andra apor som invaderar sitt territorium. Diana apor förstår också samtal från Campbells apor.

En annan studie visade att vuxna chimpanser från Nederländerna långsamt ändrade sitt uppmaning till äpplen att matcha det lokala chimpansspråket efter att de flyttat till en Skottlands zoo och blev vänner med de lokala djuren. Det är emellertid diskutabelt om det är en förändring av accent eller faktiskt ett andraspråk som indikerar tvåspråkighet.

8Party som det är AD 1015

SETI: s framgång beror på intelligent främmande liv med hjälp av teknik för att skicka signaler. Medan varelser som använder teknik måste vara intelligenta, är omvänden inte nödvändigtvis korrekt. Återigen kommer vi tillbaka till delfinunderrättelse. Delfiner har inte benen att uppfinna och använda komplexa verktyg, men de är intelligenta. Andra typer av främmande liv kan vara så. Är det användningen av teknik eller förmågan att kommunicera och umgås som definierar intelligens?

Är vi för arroganta för att tro att vi är mer intelligenta än varelser som delfiner? Som Carl Sagan påpekade: "Även om vissa delfiner rapporteras ha lärt sig engelska - upp till 50 ord som används i rätt sammanhang - har ingen mänsklighet rapporterats ha lärt sig dolfiner." De använder inte teknik för att döda varandra, antingen .

För att förbereda sig för främmande kontakt, ämnar Laurance Doyle av SETI också att förmedla kommunikation mellan träd. De använder kemikalier för att berätta om skadedjur och andra hot. "Vem vet? Hjärnor kanske inte är nödvändiga, säger han.

I båda dessa fall måste vi resa till var utomjordingarna bor istället för att vänta på att de ska kontakta oss.

Men det finns en ännu enklare anledning att vi kanske inte hör från utlänningar i vår livstid, även om de är som vi. När vi använder teleskop för att se yttre rymden ser vi inte saker som de är idag. Vi ser det förflutna. "Vi ... se tillbaka i tid eftersom ljus tar tid för att komma därifrån", förklarade Jonathan Gardner från NASA. "Så när vi ser längre och längre bort tar det längre och längre tid för ljuset att komma ifrån det där det sänds till här och vi kan faktiskt se bakåt i tiden. Och om vi ser tillräckligt långt bort ser vi faktiskt tillbaka när universum var mycket yngre än det är idag när ljuset släpptes från dessa galaxer. "

Om utlänningar tittar på oss genom sina teleskop skulle de se oss i det förflutna också. Utomförlänningar som lever 1000 tusen ljusår från oss skulle se oss i AD 1015. Med radioförstärkare uppfann endast 1907, kan det ta minst 900 år innan utlänningar kan hämta radiosignaler från jorden (om de är jämn använder den tekniken).

7 De sociala forskarna väger in

Vanligtvis tittar vi på hårdvetenskap-astronomi, datavetenskap, teknik, fysik - för att leda vägen att kommunicera med utomjordingar i rymden. Men Doug Vakoch, SETI-institutets direktör för Interstellar Communication, har redigerat en gratis bok som heter Arkeologi, antropologi och interstellär kommunikation som tar itu med ämnet ur samhällsvetenskapliga perspektiv.

Varje dag försöker arkeologer och antropologer att avlägsna de äldsta civilisternas hemligheter från enbart informationsfragment. Vi kan aldrig vara säkra på om deras tolkningar är korrekta. För ofta baserar vi våra slutsatser om tidigare civilisationer på troen på våra nuvarande kulturer. Men åtminstone har vi en gemensam mänsklig anor. Hur kommer vi att handla om att dechiffrera meddelanden från en utomjordisk kultur som vi vet ingenting utomjordingar som kan ha olika sensoriska organ än vi gör, vilket får dem att tolka meddelanden annorlunda också?

Vi antar också att det kommer att finnas en kultur i främmande civilisationer. Men i själva verket kan detta vara den vanligaste tråden mellan människor och utomjordingar. "Vi måste möta det faktum att vi kunde hantera en värld som splittras i olika kulturella ramar, så mycket som vår egen, och består av varelser som kanske inte svarar på kontakt med oss ​​på ett enhetligt sätt", säger John Traphagan i boken . "Teknisk utveckling på jorden har inte alltid varit förknippad med ökad politisk och social integration (tänk världskriget I och II) ... Det verkar rimligt att tro att vi kommer att hantera varelser formade av vanliga minnen (mellan dem) och vem kommer att dela, men vem kommer också att diskutera och tävla, idéer som utvecklats inom ramen för dessa vanliga minnen och erfarenheter om vad man ska göra med att ha kontaktat människor. "

De säger ganska gott att vi inte har något hopp om att dechiffrera en främlingskommunikation vid denna tidpunkt eller att svara på ett sammanhängande sätt.

6Heat Signatures

Med hjälp av data från 100 000 galaxer observerade av NASA: s rymdskeppsbredd Infrared Survey Explorer (WISE), sökte forskare efter hette signaturer som skulle föreslå existensen av avancerade utomjordiska civilisationer. "Om en avancerad rymdbeskaffenhet använder de stora mängderna energi från sin galaxstjärnor för att driva datorer, rymdflöde, kommunikation eller något vi ännu inte kan föreställa oss, säger den grundläggande termodynamiken att denna energi måste strålas bort som värme i mitten infraröda våglängder ", säger forskaren Jason Wright, Pennsylvania State University. "Med samma grundläggande fysik får din dator utstråla värme medan den är påslagen."

Tyvärr hittade inte forskare obestridliga bevis på en avancerad civilisation. Det var ett udda resultat med tanke på att galaxerna har funnits i miljarder år. På den tiden borde de ha blivit fyllda med utlänningar. Forskarna kom fram till att antingen utlänningar inte är där eller de helt enkelt inte är tillräckligt avancerade för att visa en värmek signatur.

Trots detta fann teamet 50 galaxer med onormalt höga halva infraröda strålningsnivåer. De kommer att behöva göra fler studier för att se om denna värme kommer från den naturliga miljön eller om det är en utomjordisk värmande signatur.

5Frugal Aliens

Även om vi inte uttryckligen säger det, har våra antaganden om utlänningar inkluderat tron ​​att de har obegränsade resurser att kommunicera med. Vi har agerat som de borde spendera varje ögonblick av deras dag och försöker skicka oss signaler. Om inte, kan utlänningar inte vara där ute.

Det är mänsklig arrogans på sitt bästa. Om NASA måste skära medel för att spara resurser, varför skulle det inte vara möjligt att utlänningar står inför samma problem? Under 2010 föreslog en studie från Microwave Sciences att utlänningar kan sända signaler vid högre frekvenser än att övervaka av SETI för att spara pengar. SETI-forskare lyssnar på 1,42-1,72 gigahertz våglängder eftersom vissa interstellära moln avger strålning vid den frekvensen.Vetenskapsmännen från Microwave Sciences tror emellertid att utlänningar skulle vara mer benägna att använda en frekvens nära 10 gigahertz eftersom de kunde skapa en stark stråle lättare och billigare vid den frekvensen.

För att ytterligare spara resurser kan utlänningar sända korta pulser, liknande en tweet på Twitter, snarare än en kontinuerlig signal. Eventuellt skulle utlänningarna konstruera en kraftfull fyrbåt och svänga den över Vintergatan skivan för att sända till de flesta galaxens stjärnor. På så sätt kan de skicka en 35 sekunders spräng av pulser till varje stjärna inom 1 080 ljusår.

Med den typen av strategi skulle utlänningarna bara skicka en signal ett par gånger om året. "Astronomer har sett några oförklarliga signaler som varade i tiotals sekunder, så sågs aldrig igen," säger Benford. "Några av dessa kunde ha varit utomjordiska fyrkanter, men det var inte tillräckligt med tid att vänta på några upprepningar."

Detta kan förklara den 72-sekundiga WOW-signalen som detekterades av en SETI-forskare 1977. Vissa forskare tror att detta var en utomjordsignal. Det kallas WOW-signalen eftersom mannen som hörde den skrev "Wow" i marginalen på sina anteckningar. Det är fortfarande ett mysterium, både vad det var och var det kom ifrån. Det har aldrig upptäckts igen.

4Eterbaserat DNA

Fotokrediter: Edgar181 / Wikimedia

För det mesta har vi antagit att vatten är nödvändigt för livet. Men nu studerar forskare om andra vätskor, som kolvätemetan som täcker Saturnusmånen Titan, också skulle kunna fungera. Vi skulle behöva olika typer av molekyler som kallas etrar för att producera de kemiska interaktionerna för livet, helst i en varmare miljö än Titan. Strängt tillsammans kan etrar kombinera i komplexa polyetrar för att skapa levande saker. DNA- och RNA-molekylerna som finns på jorden kan inte lösas upp i kolväten. Faktum är att de skulle bli igensatta.

Som vatten kan kolväten vara vätskor, fasta ämnen eller gaser. Fasta ämnen och gaser kommer inte att tillåta biomolekyler att interagera för att skapa liv, så flytande kolväten är vad vi behöver hitta en slags oljig jord, så att säga. Oktan är flytande över det största temperaturområdet, vilket ger det mest gynnsamma livsförhållandet. Propan och metan fungerar också i mindre temperaturområden. Tyvärr verkar det som om Titan är för kallt för att stödja livet.

"Inom vårt eget solsystem har vi inte en planet som är tillräckligt stor, tillräckligt nära solen, och med rätt temperatur för att stödja varma kolväter på sin yta", säger forskare Steven Benner från Foundation for Applied Molecular Evolution. Men med antalet nya solsystem vi finner, kan det inte vara länge innan vi upptäcker en planet eller måne med rätt temperatur för att stödja livet i ett kolvätehav.

3Kontakta scenarier

Även om det verkar osannolikt att vi snart kommer att ta kontakt med intelligenta utomjordingar, är det möjligt att de lever under jord på en av planeterna eller månarna i vårt solsystem. De kan också bo i asteroidbältet.

År 1950 utarbetade USA: s militär "Sju steg till kontakt", en plan för att hantera första kontakten med intelligenta utomjordingar. Först skulle vi övervaka dem på avstånd och samla så mycket data som vi kunde. Därefter skulle vi besöka dem hemligt för att bedöma nivån på deras vapen och fordon. Om vi ​​hade överlägsen teknik så skulle vi närma oss utlänningsplaneten för att se om de var fientliga. Om inte, skulle vi korta landa i avlägsna, oförpopulerade områden på planeten för att ta prov på växt- och djurliv. Militären syftar också till att bortföra några utomjordingar utan att skada dem.

Därefter skulle vi engagera sig i lågnivå närmar sig för att ses av utomjordingarna medan de var utom räckhåll. Vi skulle vilja ha så många utomjordingar som möjligt observera vårt hantverk, men vi vill se fram emot vänliga. Slutligen, om vi trodde att det var säkert, skulle vi landa och försöka träffa dem.

Detta är ett förfarande som förblir ungefär detsamma, men vi närmar oss den dag vi kan använda den. Det är oklart vad som skulle hända om vi möter en ras med överlägsen intelligens. Vi skulle behöva hoppas att de var vänliga. Om inte, skulle vi antagligen vara goners.

2 Nanosensorn

När vi letar efter liv på andra planeter försöker vi vanligtvis att upptäcka en biokemisk signatur. Som vi pratade om tidigare har forskare observerat biosignaturer som indikerar livet på livlösa planeter med livlösa månar. Så våra nuvarande metoder kan enkelt ge en falsk positiv.

MIT-forskarna Sara Seager och William Bain tror att vi borde expandera vår sökning utöver metan, syre och de mest kända biosignaturerna. "Vi vet att det inte kommer att finnas ett stort antal tillgängliga planeter," sade Seager. "Vi vill se till att vi inte saknar några signaturer, genom att försöka vårt bästa att tänka utanför lådan. Syre är en stor biosignaturgas för jorden, men vad är chansen att det kommer att finnas på en exoplanet? "

Förstärka tanken att främmande liv kan vara ganska annorlunda än oss, pekar Seager och Bain på "zoo" av olika exoplaneter som vi hittills hittat. "Ett särskilt förvånande konstaterande är att den vanligaste typen av planet i vår galax är de med storlekarna mellan jordens och neptunens - en ny klass av planet som inte är terrestrisk eller jätte och en utan en accepterad teori för dess bildning" skrev Seager och Bain i ett papper.

För att komma runt några av dessa begränsningar har forskare från Belgien och Schweiz nyligen testat en ny enhet som upptäcker livet utan att identifiera biosignaturer. Genom att använda en cantilever (en stråle fixerad i ena änden), skannar nanomotionsdetektorn en yta för små fluktuationer i cellens metaboliska aktivitet eller i deras rörelse.Forskarna testade framgångsrikt sin enhet på bakterier, humana celler, musceller, växtceller och jäst. Därefter dödade de cellerna och testades för att bevisa att enheten kunde skilja på riktigt mellan livs- och bakgrundssignaler. Nanosensorn fungerade också bra med mark- och vattenprover innehållande mikroorganismer. Varje experiment tar cirka 10 minuter.

Medan forskare behöver göra mer test, kan nanomotionsdetektorn vara ett genombrottsmetod för att hitta främmande liv. Det är enkelt, snabbt, litet och behöver ingen biokemisk information. Om vi ​​kombinerar det med biokemiska detektorer, skulle vi ha ett särskilt kraftfullt sätt att leta efter liv på platser som Saturns månar.

1 Det bästa stället att leta efter livet

Medan vi i stor utsträckning ignorerar det yttre solsystemet har vi bundet upp mycket kapital, mänskligt eller annars, i att utforska Mars, med hopp om att finna främmande liv där. Det är möjligt att vi hittar något på Red Planet. Men de isiga månarna - som Enceladus (Saturnus), Europa (Jupiter) och Ganymede (Jupiter) - i den yttre delen av vårt solsystem kan ha störst chans att stödja livet. Många av dem har begravd hav. "För närvarande finns det fem orbitrar och två ytrobotar som utforskar Mars", sa Corey Powell of Upptäck tidskrift. "Här är ekvivalenta siffror för de fyra månarna: Europa, 0. Ganymede, 0. Enceladus, 0. Titan, 0. Vi kan ha letat efter livet på alla felplatser."

En del av anledningen till att vi har ignorerat det yttre solsystemet tidigare är kostnaden och tiden som krävs för att komma dit. Vi kan flyga till Mars i cirka åtta månader. Men vi kanske behöver sex till sju år för att komma till Jupiter och Saturnus. Vi har dock redan skickat Cassini rymdfarkosten till Saturnus, medan Europa Clipper kan titta på en 2022-lansering. Hubble rymdteleskopet och Galileo sonden samlade också information från Ganymede och Enceladus.

För närvarande verkar det bästa stället att leta efter främmande liv vara Enceladus. Förutom flytande vatten under sin isiga yta har forskare funnit bevis på aktiva hydrotermiska ventiler på månens havsbotten. Värme och vatten är viktiga för livet. Dessutom verkar dess underjordiska oceaner vara i kontakt med månens mantel, så vattnet blandar med rika mineraler som svavel som kan leda till livet. Vattnet är ganska alkaliskt, med ett pH av 11 eller 12. Men livet har bildats i liknande alkaliska miljöer på jorden.