Ślady kosmitów mogą leżeć w księżycowym pyle, twierdzą naukowcy z SETI

Poszukiwania inteligencji pozaziemskiej od dziesięcioleci opierają się głównie na wychwytywaniu sygnałów radiowych z kosmosu. Grupa badaczy powiązanych z SETI Institute sugeruje jednak, że dotychczasowe podejście mogło pomijać coś istotnego. W nowej pracy proponują, by zamiast czekać na wiadomość od kosmitów, przeanalizować pył pokrywający powierzchnię Księżyca w poszukiwaniu materialnych dowodów ich istnienia.

Zaawansowane cywilizacje, gdyby kiedykolwiek pojawiły się w Drodze Mlecznej, mogły zostawić po sobie coś więcej niż emisje radiowe. Po miliardach lat fragmenty ich działalności mogłyby teoretycznie dotrzeć aż do naszego Układu Słonecznego.

Zdaniem autorów Księżyc może być dla historii kosmosu znacznie skuteczniejszym archiwum niż powierzchnia Ziemi.

Koncepcję, którą przedstawił Lewis J. Pinault z SETI Institute wraz z zespołem, opiera się na tropieniu drobin materii mogących być pozostałością technologicznej działalności obcych. Tekst trafił jako preprint do serwisu arXiv i został zgłoszony do publikacji w International Journal of Astrobiology. Informację o badaniu przekazał serwis Universe Today.

Trzeba inaczej sformułować pytanie

Program SETI od lat opiera się w głównej mierze na nasłuchu fal radiowych, co ma logiczne uzasadnienie: technologiczna cywilizacja mogłaby posługiwać się radiem do komunikacji, a odpowiednio mocny sygnał dałoby się wychwycić z bardzo dużej odległości.

Tu jednak kryje się zasadnicza trudność. Wszechświat istnieje niezwykle długo, natomiast cywilizacje mogą trwać relatywnie krótko.

Droga Mleczna liczy sobie około 13 mld lat, a Układ Słoneczny powstał około 4,6 mld lat temu. Nic nie wskazuje na to, że jakakolwiek technologiczna cywilizacja gdzieś w galaktyce musi istnieć akurat teraz i akurat wysyłać sygnały, które moglibyśmy odebrać.

Załóżmy, że jakaś cywilizacja rozwinęła się miliard lat temu, trwała kilkaset milionów lat, po czym zniknęła. Jej emisje radiowe od dawna oddaliły się od galaktyki, a dla dzisiejszego obserwatora sprawiałoby to wrażenie, jakby nigdy nie istniała.

Stąd propozycja przeformułowania pytania badawczego. Zamiast pytać, czy ktoś aktualnie nadaje, można zapytać, czy ktoś kiedykolwiek tu był i pozostawił po sobie jakiś trwały znak.

I to właśnie tu wchodzi do gry nasz naturalny satelita.

Księżyc jako kosmiczne wysypisko

Nie mówimy tu o lądowaniach obcych na Księżycu, bo nic nie potwierdza, że kiedykolwiek go odwiedzili.

Księżyc mógł jednak działać jak swego rodzaju gigantyczny zbiornik na kosmiczne odpadki.

Badacze wskazują na dwa rodzaje potencjalnych obiektów tego typu.

Pierwszy to tzw. cząstki Arkhipova, nazwane na cześć ukraińskiego astronoma Aleksieja Arkhipova - drobne kawałki technologicznego gruzu, które nie zostałyby wysłane w przestrzeń kosmiczną w sposób celowy. Można sobie wyobrazić cywilizację wznoszącą ogromną strukturę wokół własnej gwiazdy, na przykład rój Dysona. Przy tak wielkim przedsięwzięciu część elementów z czasem uległaby zniszczeniu, a niektóre odłamki mogłyby zostać wybite poza rodzimy system planetarny i rozpocząć wielotysiącletnią podróż przez przestrzeń międzygwiezdną.

Drugą koncepcją są cząstki Bracewella, których nazwa pochodzi od fizyka Ronalda Bracewella. Tu sprawa robi się bardziej intrygująca, bo nie chodziłoby o przypadkowe śmieci, lecz o niewielkie, celowo wysłane urządzenia lub cząstki technologiczne, przypominające coś w rodzaju inteligentnego kosmicznego pyłu. Gdyby jakaś cywilizacja rzeczywiście rozsyłała takie obiekty do innych układów gwiezdnych, część z nich mogłaby prędzej czy później znaleźć się w okolicach Słońca.

Nasz Układ Słoneczny przemierzył kawał galaktyki

Dotarcie obcego materiału w rejony Ziemi po ogromnie długim czasie nie jest tak nieprawdopodobne, jak mogłoby się wydawać.

Słońce razem z całym Układem Słonecznym obiega centrum Drogi Mlecznej, a jeden taki obieg trwa około 230 mln lat.

Skoro wiek Drogi Mlecznej szacuje się na 13 mld lat, to Słońce zdążyło już wykonać między 50 a 60 pełnych okrążeń wokół centrum galaktyki.

Nasz układ planetarny nie stoi więc w miejscu. Jeżeli gdzieś w galaktyce dawno temu powstał technologiczny pył, część takiego materiału mogła w pewnym momencie skrzyżować się z drogą Układu Słonecznego.

Problem polega na tym, że kosmos jest ogromny, a poszukiwane cząstki mogą być niewyobrażalnie drobne. Trzeba więc znaleźć miejsce, gdzie taki materiał miałby szansę się zachować.

Czemu Księżyc, a nie Ziemia?

Tu nasz satelita zyskuje przewagę nad naszą planetą.

Ziemia jest aktywna geologicznie - ma atmosferę, oceany, wiatr, deszcz, erozję, ruch płyt tektonicznych i pełny obieg wody. Przez miliony i miliardy lat jej powierzchnia jest bez przerwy przekształcana.

Gdyby mikroskopijny fragment obcej technologii spadł na Ziemię miliard lat temu, szanse na jego odnalezienie dziś byłyby bardzo niewielkie.

Księżyc pod tym względem jest niemal idealnym archiwum - nie ma atmosfery, ciekłej wody ani aktywnych płyt tektonicznych. Materiał, który trafia na jego powierzchnię, nie zostaje więc natychmiast zwietrzony, zmyty do oceanu czy pogrzebany przez ruchy kontynentów.

To nie znaczy, że powierzchnia Księżyca jest całkowicie statyczna. Jest wręcz odwrotnie.

Regolit zakopuje ewentualne śledy pod warstwami gruntu

Powierzchnia Księżyca nieustannie bombardowana jest mikrometeoroidami, a te drobne uderzenia mieszają wierzchnią warstwę gruntu. Proces ten nazywa się impact gardening, co można swobodnie przetłumaczyć jako ogrodnictwo uderzeniowe.

Sama nazwa brzmi niewinnie, ale z perspektywy poszukiwań obcej technologii jest bardzo istotna.

Kolejne mikrouderzenia sprawiają, że niewielkie cząstki mogą stopniowo zapadać się w głąb regolitu. Dzięki temu potencjalne pozostałości technologiczne mogłyby zostać przysypane nawet kilkumetrową warstwą gruntu.

Powierzchnia Księżyca jest wystawiona na promieniowanie kosmiczne, więc zakopanie materiału pod regolitem może zwiększać jego szansę na przetrwanie przez bardzo długi czas.

Księżyc działa więc niejako jak naturalny sejf. Nie jest doskonały, ale w porównaniu z powierzchnią Ziemi przechowuje śledy dawnej aktywności w znacznie mniej destrukcyjny sposób.

Obca materia musiałaby przetrwać miliardy lat

Pojawia się jednak duża trudność. Nawet jeśli jakaś technologiczna drobina rzeczywiście została wyrzucona z odległego systemu gwiezdnego, musiałaby najpierw przetrwać podróż międzygwiezdną.

A ta bynajmniej nie jest łagodna.

Przez miliony, a nawet miliardy lat taki materiał byłby narażony na promieniowanie kosmiczne oraz drobiny pyłu. Autorzy pracy zauważają jednak, że przy odpowiednim budulcu część takich obiektów mogłaby przetrwać od około 100 milionów do nawet 1 miliarda lat.

Szczególnie obiecujące byłyby materiały takie jak zaawansowane ceramiki, grafen czy superstop tytanowo-wolframowy.

To wciąż zbyt mało, by bezproblemowo przetrwać całą historię Drogi Mlecznej. Nie da się jednak wykluczyć, że część materiału powstała relatywnie niedawno albo że szczególnie wytrzymałe obiekty zachowały się dłużej.

Prędkość 42 km/s to zła wiadomość dla drobiny

Kiedy obiekt zbliża się do Słońca, jego prędkość rośnie pod wpływem grawitacji. W odległości odpowiadającej średniej odległości Ziemi od Słońca, czyli około 1 jednostki astronomicznej, spadający ku Słońcu obiekt może osiągnąć względną prędkość rzędu 42 km/s.

Dla potencjalnej drobiny technologicznej to fatalna informacja.

Uderzenie w Księżyc z prędkością przekraczającą około 5 km/s może całkowicie odparować materiał. Innymi słowy, nawet jeśli obca technologia dotarłaby do Układu Słonecznego, mogłaby po prostu wyparować w momencie zderzenia z powierzchnią naszego satelity.

Autorzy wskazują jednak na mechanizm, który mógłby częściowo rozwiązać ten problem - ciśnienie promieniowania słonecznego.

Światło nie jest zupełnie neutralne wobec materii. Fotony wywierają niewielkie ciśnienie, które w przypadku bardzo małych ziaren ma znaczenie. Dla odpowiednio dobranej wielkości i gęstości cząstki siła ta może przeciwdziałać grawitacyjnemu przyspieszaniu ku Słońcu.

W sprzyjających warunkach taki fragment mógłby więc zwolnić na tyle, by po dotarciu do Księżyca nie zostać zupełnie zniszczonym.

Co dokładnie moglibyśmy znaleźć?

Nie warto oczekiwać niewielkiego latającego spodka zakopanego pod powierzchnią Księżyca. Najbardziej realistycznym znaleziskiem byłby raczej mikroskopijny kawałek nietypowego materiału.

Jego rozmiar mógłby wynosić zaledwie kilka mikrometrów - dla porównania ludzki włos ma zazwyczaj około 50-100 mikrometrów grubości.

Ciekawa jest też możliwość, że takie cząstki uwięzione zostały w tak zwanych aglutynatach - niewielkich szklistych strukturach, które powstają wskutek chwilowego stopienia księżycowego materiału pod wpływem uderzeń.

W praktyce badacze nie szukaliby więc kosmicznego artefaktu w klasycznym rozumieniu, lecz materiału, którego skład, struktura lub sposób powstania trudno wyjaśnić naturalnymi procesami.

AI w poszukiwaniu kosmitów w księżycowym pyle

Tu zaczyna się prawdziwe wyzwanie. Naukowcy szacują, że przebadanie jednego metra sześciennego regolitu oznaczałoby analizę około 1,5 t księżycowego gruntu.

W tej objętości znajduje się ponad bilion ziaren o rozmiarach mikrometrowych. Ręczne przeglądanie każdego z nich byłoby oczywiście całkowicie niewykonalne, a nawet gdyby udało się je wszystkie obejrzeć, zajęłoby to absurdalnie dużo czasu.

Właśnie tutaj kluczową rolę może odegrać sztuczna inteligencja. Koncepcja zakłada wykorzystanie mikroskopii elektronowej o bardzo wysokiej rozdzielczości, a obrazy fragmentów regolitu mogłyby być analizowane automatycznie przez algorytmy computer vision.

Autorzy przywołują między innymi model YOLO-ET, który zespół stosował już we wcześniejszych badaniach.

System nie musiałby od razu orzekać, że natrafił na technologię kosmitów - jego głównym zadaniem byłoby wykrywanie czegoś nietypowego. Cząstki różniące się kształtem, strukturą czy właściwościami od zwyczajnych składników regolitu mogłyby być automatycznie oznaczane do dalszej analizy.

Najbardziej obiecujące próbki trafiłyby następnie do dokładniejszych badań, między innymi z użyciem mikroskopii elektronowej, technologii Focused Ion Beam oraz nanotomografii komputerowej.

To byłaby więc swego rodzaju kosmiczna wersja szukania igły w stogu siana - z tą różnicą, że zamiast stogu siana mamy około półtorej tony księżycowego pyłu, a igła może mieć zaledwie kilka mikrometrów.

Nawet negatywny wynik ma wartość naukową

Ciekawe jest to, że takie poszukiwania mają sens nawet w razie całkowitej porażki - w nauce brak odkrycia też bywa wynikiem.

Autorzy pracy wyliczają, że jeśli w jednym metrze sześciennym regolitu nie znaleziono by żadnego śladu technologicznego pyłu, można byłoby wykluczyć część scenariuszy zakładających, że gwiazdy podobne do Słońca w Drodze Mlecznej rozproszyły w całej historii galaktyki więcej niż około 0,1 masy Ziemi sztucznego materiału.

To wciąż ogromna ilość, ale dla hipotetycznej cywilizacji na II poziomie skali Kardaszewa, czyli takiej, która wykorzystuje całą energię emitowaną przez swoją gwiazdę centralną, 10 proc. masy Ziemi w formie technologicznego pyłu nie musi być wartością wyjątkowo dużą.

Podobnie interesujący jest drugi szacunek. Brak odpowiednich cząstek w badanej próbce pozwoliłby ograniczyć scenariusze, w których obce cywilizacje wysyłały do innych układów sondy o łącznej masie przekraczającej około 0,4 kg na miliard lat.

To niewielka wartość, ale właśnie o to chodzi - SETI nie musi natychmiast znaleźć kosmitów, bo każdy kolejny eksperyment może zawężać zakres tego, co jest w ogóle możliwe.

Może dotąd patrzyliśmy w niebo w niewłaściwy sposób

Największą zaletą tej koncepcji jest fakt, że nie wymaga ona przyjęcia, iż obca cywilizacja istnieje dokładnie w tym samym czasie co my.

To fundamentalna różnica. Radioastronomia pozwala szukać sygnałów wysyłanych przez cywilizacje aktywne w tej chwili albo takie, których sygnał właśnie do nas dociera. Poszukiwanie fizycznych pozostałości technologicznych jest znacznie bardziej elastyczne pod względem czasu - jeśli wystarczająco odporny materiał przetrwa miliony czy setki milionów lat, może zostać odnaleziony długo po tym, jak jego twórcy przestali istnieć.

Księżyc może więc kryć coś, czego nie znajdziemy już w żadnym sygnale radiowym - fizyczny dowód istnienia cywilizacji, która żyła przed nami.

Na razie nie ma żadnego potwierdzenia, że taki materiał faktycznie znajduje się w księżycowym regolicie. To odważna hipoteza, która wymaga jeszcze ogromnej pracy, by ją zweryfikować eksperymentalnie.

W pewnym sensie sam pomysł jest jednak zaskakująco proste. Zamiast nasłuchiwać całego Wszechświata w oczekiwaniu, że ktoś akurat do nas mówi, można zacząć przeszukiwać kosmiczny pył, który mamy niemal pod nosem.

A jeśli kiedyś wśród biliona zwykłych ziaren znajdziemy jedno, którego nie da się wyjaśnić żadnym naturalnym procesem, pytanie "czy jesteśmy sami?" nabierze zupełnie innego wymiaru.