Ученые считают, что развитые цивилизации могли общаться подобно светлячкам

Фото из открытых источников

Задолго до того, как учёные обнаружили, что другие звёзды во Вселенной имеют свои собственные планетные системы, человечество размышляло о существовании жизни за пределами Земли. По мере развития технологий и начала наблюдения за ночным небом в различных диапазонах длин волн (то есть, радиоволнах), это любопытство превратилось в подлинное научное исследование. К 1960-м годам возникла научная область, посвящённая поиску развитой жизни (подобной нашей): поиск внеземного разума (SETI). С тех пор было проведено множество исследований SETI для поиска потенциальных признаков технологической активности (так называемых «техносигнатур»).

На сегодняшний день большинство этих поисков были направлены на обнаружение признаков возможных радиопередач, включая самый амбициозный на сегодняшний день проект SETI — Breakthrough Listen. Другие исследования включали поиск тепловых излучений, которые могли бы быть вызваны инопланетными мегаструктурами. Пока что эти поиски не смогли найти убедительных доказательств наличия техносигнатур или развитой жизни. Согласно новому исследованию, проведенному Школой изучения Земли и космоса (SESE) при Университете штата Аризона (ASU), усилия человечества в области SETI до настоящего времени могли быть ограничены антропоцентрической предвзятостью.

В состав исследовательской группы также вошли ученые из Центра Beyond Center Университета штата Аризона, Школы сложных адаптивных систем (SCAS) и Центра биодизайна для биокомпьютинга, безопасности и общества. Дополнительный вклад внесли ученые из Института Санта-Фе, Института BioFrontiers и различных подразделений Университета Колорадо. Статья с описанием их результатов находится на рассмотрении для публикации в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) Nexus.

Как отмечают исследователи в своей статье, поиск внеземного разума (SETI) был поиском чего-то знакомого. По сути, мы искали сигналы и техносигнатуры, которые отражают наш нынешний уровень технологического развития. Например, проект «Озма» был основан на собственном развитии человечества в области радиосвязи, которая к 1960-м годам достигла такого уровня, что наши сигналы можно было обнаружить из космоса. Такой подход не лишен достоинств, поскольку радиосигналы могут передаваться на огромные космические расстояния.

Однако за прошедшие десятилетия Земля стала менее «радиогромкой» благодаря развитию спутниковой связи, интернета и других технологий передачи данных, не зависящих от радио. Следовательно, поиск радиопередач равносилен поиску свидетельств существования развитых цивилизаций в короткий период технологического развития. В последние годы исследователи SETI расширили возможный диапазон техносигнатур, включив в него оптические сигналы (лазеры), нейтрино, гравитационные волны (ГВ) и другие экзотические идеи.

К сожалению, наши усилия по-прежнему затруднены тем, что у нас нет предварительных знаний о том, что именно искать. «SETI традиционно охватывает две крайности: антропоцентрический поиск человекоподобных техносигнатур и поиск аномальных сигналов, отклоняющихся от известных астрофизических явлений», — объяснила соавтор исследования Эстель Жанин. «Поскольку мы не знаем, будет ли разум выглядеть знакомо или по своей сути «странно», этой области необходимы более сильные теоретические рамки, которые позволяют выявлять обобщаемые особенности жизни и разумной коммуникации, не требуя ни полных предварительных знаний, ни каких-либо предположений вообще».

В качестве альтернативного подхода она и ее команда рекомендуют расширить область поиска, включив в нее нечеловеческие виды и их соответствующие методы коммуникации. Как они объясняют, основное внимание как в SETI, так и в развивающейся области обмена сообщениями между внеземными организмами (METI) уделяется выявлению сигналов, которые могли бы быть понятны всем. В частности, команда использовала коммуникационные модели светлячков, которые представляют собой эволюционно сформировавшиеся вспышки, отличающиеся от их визуального фона. Такое расширение перспективы также решает еще одну постоянную проблему в исследованиях SETI: то, как плохо определены границы «разума». 

«Коммуникация — фундаментальная особенность жизни во всех её проявлениях, и она проявляется в удивительном многообразии форм и стратегий. Учёт коммуникации между нечеловеческими организмами крайне важен, если мы хотим расширить наше интуитивное понимание того, как может выглядеть инопланетная коммуникация и что должна объяснять теория жизни. Это также обеспечивает эмпирическую обоснованность поиска: вместо того чтобы полагаться исключительно на неопределённые аномалии, мы можем начать с того, что, как доказано, делает жизнь на Земле — не ограничиваясь людьми — и задаться вопросом, какие аспекты могут отражать более универсальные, обобщаемые закономерности, основанные на эволюции и отборе», - говорит Джанин.

Как они пишут в своей статье, светлячки во время брачного сезона периодически испускают последовательности вспышек, которые являются видоспецифичными. Когда несколько видов светлячков находятся в одном месте одновременно, их световые сигналы позволяют другим особям различать другие виды, минимизируя при этом риск хищничества. Их исследование основано на модели коммуникации светлячков, которая имитирует эволюцию последовательностей вспышек светлячков на протяжении нескольких поколений. Затем они изучили, как такая сигнализация может влиять на обнаруживаемость внеземного разума (ВЗ) на фоне космоса.

Они также разработали собственную модель, которая генерировала эволюционировавший сигнал, отличающийся от фонового шума естественных сигналов пульсаров. Полученный сигнал минимизировал потребление энергии, имитируя то, как вспышки светлячков максимизируют различимость, минимизируя при этом риск привлечения хищников. Команда выбрала пульсары, потому что они распространены по всей нашей галактике и производят высокоупорядоченные излучения через регулярные интервалы. Именно поэтому, когда они были впервые обнаружены в 1967 году, многие в астрономическом сообществе считали, что они могут представлять собой сигналы от внеземного цивилизованного существа, и именно поэтому многие сегодня считают их жизнеспособными «навигационными маяками».

Их также выбрали потому, что пульсары представляют собой подходящую аналогию для поведения светлячков, и они предлагают практичный и наблюдаемый фон, на котором можно было бы отличить сигналы внеземных цивилизаций. В этом отношении их подход сохраняет стратегию поиска жизни «подобной нам», но расширяет это понятие, исследуя коммуникацию во всей биосфере Земли. Он также использует достижения в изучении коммуникации животных и цифровой биоакустики, говорит Жанин, которые еще не были применены в проектах SETI и в усилиях по обнаружению жизни: «Наше исследование задумано как провокационный мысленный эксперимент и приглашение к более прямому взаимодействию и систематическому использованию результатов исследований в области SETI и коммуникации животных. В более широком смысле, астробиология дистанционного зондирования часто с трудом успевает за прогрессом в биологии, особенно когда речь идет о понимании и интеграции всего разнообразия живых систем Земли, и, как правило, больше фокусируется на вопросах, связанных с природой астрофизических данных, чем на свойствах жизни, которые она стремится определить.

Их модель состояла из фонового изображения 158 пульсаров в области поиска размером 5 килопарсеков (~16 300 световых лет) с центром на Земле. Пульсары были сгенерированы с использованием данных из базы данных Австралийского национального телескопа (ATNF). Затем они добавили искусственные сигналы, модулированные на основе различных соотношений между несходством и энергетическими затратами. Профили «импульса» и «вспышки» были сгруппированы на основе состояний «включено/выключено», при этом средняя плотность потока использовалась в качестве порогового значения. В этой конфигурации они провели множество перестановок, учитывая различные уровни энергии.

Результаты их исследований показали, что у большинства пульсаров энергетические затраты значительно выше (примерно на 84–99,78%), чем у оптимизированных искусственных сигналов. Их модель также учитывала энергетические ограничения наряду с различиями, что позволило им сравнить, как каждый из этих факторов влияет на структуру выходной последовательности. 

«Мы показываем, что инопланетные сигналы не обязательно должны быть сложными или семантически расшифровываемыми, чтобы их можно было распознать; скорее, их внутренняя структура может быть идентифицирована как продукт отбора и эволюции, что однозначно и убедительно указывает на наличие жизни. Такой подход побуждает SETI (Seaton Entity Exprehensible) рассматривать более широкую биосферу Земли и применять менее антропоцентрические методы, основанные на повсеместных структурных свойствах жизни и коммуникации», - резюмирует Жанин.

Данное исследование является частью растущего числа работ, посвященных расширению сферы применения SETI (Secondary Entity Outcome) для включения в нее более экзотических технологий, форм жизни и способов коммуникации. По мере того, как технологии и инструменты для SETI становятся все более совершенными, соответственно расширяются и возможные концепции (то есть, что нам следует искать). В недалеком будущем могут появиться проекты SETI, посвященные поиску «перетекания энергии от двигателей и средств связи, квантовой связи и нейтринных сигналов» с использованием всего, от радиоантенн и инфракрасных телескопов до солнечных гравитационных линз.

«Изучение сигналов, исходящих от нечеловеческих организмов, может обеспечить эмпирическую обоснованность проекта SETI, одновременно расширяя наши представления о том, как может выглядеть инопланетная коммуникация», — сказала Жанин. «Используя вспышки светлячков в качестве примера сигналов, эволюционно оптимизированных для того, чтобы выделяться на фоне окружающей среды, мы утверждаем, что проекту SETI следует глубже изучить коммуникацию животных и цифровую биоакустику — области, которые быстро развиваются, но остаются недостаточно связанными с усилиями по обнаружению жизни».