Nel 1961, il famoso astronomo Frank Drake ha creato una formula per stimare il numero di intelligenze extraterrestri (ETI) che potrebbero esistere nella nostra galassia. Conosciuta come "Equazione di Drake, " questa formula ha dimostrato che anche dalle stime più prudenti, la nostra galassia avrebbe probabilmente ospitato almeno alcune civiltà avanzate in un dato momento. Circa un decennio dopo, La NASA ha ufficialmente dato il via alla sua ricerca del programma di intelligenza extraterrestre (SETI).

Questi sforzi hanno registrato una grande infusione di interesse negli ultimi decenni grazie alla scoperta di migliaia di pianeti extrasolari. Per affrontare la possibilità che la vita possa esistere là fuori, gli scienziati si affidano anche a strumenti sofisticati per la ricerca di indicatori rivelatori di processi biologici (noti anche come biofirme) e attività tecnologica (technosignature), che potrebbe indicare non solo la vita ma l'intelligenza avanzata.

Per far fronte al crescente interesse in questo campo, La NASA ha ospitato il NASA Technosignatures Workshop a settembre. Lo scopo di questo workshop è stato quello di valutare lo stato attuale della ricerca sulla tecnofirma, dove giacciono le strade più promettenti, e dove si possono fare progressi. Recentemente, è stato pubblicato il report del workshop, che conteneva tutte le loro scoperte e raccomandazioni per il futuro di questo campo.

Questo seminario è emerso a seguito del disegno di legge sugli stanziamenti della Congress House approvato nell'aprile 2018, in cui la NASA è stata indirizzata a iniziare a supportare la ricerca scientifica di tecnofirme come parte della loro più ampia ricerca di vita extraterrestre. L'evento ha riunito scienziati e ricercatori principali di vari campi presso il Lunar and Planetary Institute (LPI) di Houston, mentre molti altri hanno partecipato tramite Adobe Connect.

Durante i tre giorni e mezzo di workshop, sono state fatte numerose presentazioni che hanno affrontato molti argomenti rilevanti. Questi includevano diversi tipi di tecnofirme, la ricerca radiofonica dell'intelligenza extraterrestre (SETI), sistema solare SETI, megastrutture, estrazione dei dati, e ricerche ottiche e nel vicino infrarosso (NIL). Secondo il disegno di legge sugli stanziamenti della Camera, i risultati del workshop sono stati raccolti in un rapporto che è stato presentato il 28 novembre, 2018.

In definitiva, lo scopo del workshop era quadruplice:

1. Definire lo stato corrente del campo tecnofirma. Quali esperimenti sono avvenuti? Qual è lo stato dell'arte per il rilevamento della tecnofirma? Quali limiti abbiamo attualmente sulle tecnofirme?
2. Comprendi i progressi a breve termine nel campo della tecnofirma. Quali sono gli asset in essere che possono essere applicati alla ricerca di tecnofirme? Quali progetti pianificati e finanziati faranno progredire lo stato dell'arte negli anni futuri, e qual è la natura di tale avanzamento?
3. Comprendere il potenziale futuro del campo della tecnofirma. Quali nuovi sondaggi, nuovi strumenti, sviluppo tecnologico, nuovi algoritmi di data mining, nuova teoria e modellizzazione, eccetera., sarebbe importante per i futuri progressi nel campo?
4. Quale ruolo possono svolgere le partnership della NASA con il settore privato e le organizzazioni filantropiche nel far progredire la nostra comprensione del campo delle tecnofirme?

Il rapporto inizia fornendo informazioni di base sulla caccia alle tecnofirme e offrendo una definizione del termine. Per questo, gli autori citano Jill Tarter, uno dei principali leader nel campo della ricerca SETI e la persona che ha coniato il termine stesso. Oltre ad essere direttore del Centro di Ricerca SETI (parte dell'Istituto SETI) per 35 anni, era anche la scienziata del progetto per il programma SETI della NASA prima che fosse cancellato nel 1993.

Come ha indicato nell'articolo del 2007, intitolato "L'evoluzione della vita nell'Universo:siamo soli?":

"Se riusciamo a trovare tecnofirme, prove di una tecnologia che modifica il suo ambiente in modi rilevabili, allora ci sarà permesso di dedurre l'esistenza, almeno qualche volta, di tecnologi intelligenti. Come per le firme biologiche, non è possibile enumerare tutte le potenziali tecnofirme della tecnologia-come-non-la-ancora-sappiamo, ma possiamo definire strategie di ricerca sistematica per equivalenti di alcune tecnologie terrestri del 21° secolo".

In altre parole, le tecnofirme sono ciò che noi umani riconosceremmo come segni di attività tecnologicamente avanzate. L'esempio più noto sono i segnali radio, che i ricercatori SETI hanno cercato negli ultimi decenni. Ma ci sono molte altre firme che non sono state esplorate completamente, e altri vengono concepiti in continuazione.

Questi includono le emissioni laser, che potrebbe essere utilizzato per comunicazioni ottiche o come mezzo di propulsione; segni di megastrutture, che alcuni credevano fossero la ragione del misterioso oscuramento di Tabby's Star; o un'atmosfera piena di anidride carbonica, metano, CFC, e altri inquinanti conosciuti (per prendere una pagina dal nostro libro).

Quando si tratta di cercare firme biologiche, gli scienziati sono limitati dal fatto che c'è un solo pianeta che conosciamo che supporta la vita:la Terra. Ma le sfide si estendono ben oltre per includere questioni di finanziamento e . Come Jason Wright, professore associato presso la PSU e il Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) e uno degli autori del rapporto, ha detto a Universe Today via e-mail:

"Le sfide tecniche sono molte. Che tipo di tecnofirme genererebbe una specie tecnologica extraterrestre? Quali di queste sono rilevabili? Come sapremo se ne abbiamo trovata una? Se la troviamo, come possiamo essere sicuri che sia un segno della tecnologia e non qualcosa di inaspettato ma naturale?"

Nel rispetto, i pianeti sono considerati "potenzialmente abitabili" a seconda che siano o meno "simili alla Terra". In modo molto simile, la caccia alle tecnofirme è limitata alle tecnologie che sappiamo essere fattibili. Però, ci sono anche alcune differenze chiave tra tecnofirme e firme biologiche.

Come spiegano, molte tecnologie avanzate proposte sono "auto-luminose" (cioè laser o onde radio) o comportano la manipolazione di energia da sorgenti naturali luminose (cioè Sfere di Dyson e altre megastrutture attorno alle stelle). C'è anche la possibilità che le tecnofirme siano ampiamente distribuite perché le specie in questione potrebbero aver diffuso la loro civiltà nei sistemi stellari vicini e persino nelle galassie.

Come ha spiegato Wright, ci sono molti tipi di tecnofirme, il più comunemente ricercato è un segnale radio:

"Questi hanno molti vantaggi:sono ovviamente artificiali, sono uno dei modi più economici e semplici per trasmettere informazioni su lunghe distanze, non richiedono alcuna estrapolazione tecnologica dalla nostra per generare, e possiamo rilevare segnali anche abbastanza deboli a distanze interstellari. Altre tecnofirme comuni sono i laser, a impulsi oa raggi continui, che presentano molti degli stessi vantaggi. Entrambe le tecnofirme sono state proposte quasi 50 anni fa, e la maggior parte del lavoro svolto finora sulle tecnofirme le ha cercate."

Per ciascuna di queste firme, è quindi necessario stabilire dei limiti massimi, in modo che gli scienziati sappiano esattamente cosa non cercare. "Quando cerchi qualcosa e non la trovi, devi documentare accuratamente quali segnali hai dimostrato non esistono, " disse Wright. "Qualcosa come:nessun segnale più forte di un certo livello, ad un certo punto, entro un certo intervallo di determinate stelle, più stretto di una certa larghezza di banda, entro una certa gamma di frequenze."

Il rapporto quindi affronta quali sono i limiti superiori di rilevamento per ogni tecnofirma e quale metodo e tecnologia attualmente esistono per cercarli. Per mettere questo in prospettiva, citano da uno studio del 2005 di Chyba e Hand:

"Gli astrofisici... hanno trascorso decenni a studiare e cercare i buchi neri prima di accumulare le prove convincenti odierne della loro esistenza. Lo stesso si può dire per la ricerca di superconduttori a temperatura ambiente, decadimento del protone, violazioni della relatività speciale, o se è per questo il bosone di Higgs. Infatti, gran parte della ricerca più importante ed entusiasmante in astronomia e fisica riguarda esattamente lo studio di oggetti o fenomeni la cui esistenza non è stata dimostrata, e ciò potrebbe, infatti, risulta non esistere. In questo senso l'astrobiologia si limita a confrontarsi con ciò che è familiare, persino una situazione banale in molte delle sue scienze sorelle."

In altre parole, i progressi futuri in questo campo consisteranno nello sviluppo di modi per cercare possibili tecnofirme e nel determinare in quale forma queste firme non possono essere escluse come fenomeni naturali. Cominciano considerando il vasto lavoro che è stato fatto nel campo della radioastronomia.

Quando si arriva al punto giusto, si può dire che solo una radiosorgente astronomica a banda estremamente stretta abbia un'origine artificiale, poiché le trasmissioni radio a banda larga sono un evento comune nella nostra galassia. Di conseguenza, I ricercatori SETI hanno condotto indagini che hanno cercato sorgenti radio sia a onde continue che a impulsi che non potevano essere spiegate da fenomeni naturali.

Un buon esempio di ciò è il famoso "WOW". segnale che è stato rilevato il 15 agosto, 1977, dall'astronomo Jerry R. Ehman utilizzando il radiotelescopio Big Ear dell'Ohio State University. Durante il rilevamento della costellazione del Sagittario, vicino all'ammasso globulare M55, il telescopio ha notato un salto improvviso nelle trasmissioni radio.

Sfortunatamente, più indagini di follow-up non sono state in grado di trovare ulteriori indicazioni di segnali radio da questa fonte. Questo e altri esempi caratterizzano il faticoso e difficile lavoro che accompagna la ricerca delle tecnofirme delle onde radio, che è stato caratterizzato come alla ricerca di un ago nel "pagliaio cosmico".

Esempi di strumenti e metodi di rilevamento esistenti includono Allen Telescope Array del SETI Institute, l'Osservatorio di Arecibo, il telescopio Robert C. Byrd Green Bank, il telescopio Parkes, e il Very Large Array (VLA), il progetto SETI@home e Breakthrough Listen. Ma dato che il volume di spazio che è stato cercato sia per le ricerche radio continue che per quelle pulsate, gli attuali limiti superiori alle firme delle onde radio sono piuttosto deboli.

Allo stesso modo, anche i segnali ottici e della luce nel vicino infrarosso (NIL) devono essere compressi in termini di frequenza e tempo per essere considerati di origine artificiale. Qui, esempi includono lo strumento SETI ottico nel vicino infrarosso (NIROSETI), il Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS), il Near-Earth Object Wide-field Survey Explorer (NEOWISE), e lo spettrometro Keck/High Resolution Echelle (HIRES).

Quando si tratta di cercare megastrutture (come le sfere di Dyson), gli astronomi si concentrano sia sul calore disperso dalle stelle che sui cali nella loro luminosità (oscuramenti). Nel caso del primo, sono stati condotti sondaggi che hanno cercato l'energia infrarossa in eccesso proveniente da stelle vicine. Questo potrebbe essere visto come un'indicazione che la luce delle stelle viene catturata dalla tecnologia (come i pannelli solari).

Coerentemente con le leggi della termodinamica, parte di questa energia verrebbe irradiata come calore "di scarto". Nel caso di quest'ultimo, gli oscuramenti sono stati studiati utilizzando i dati delle missioni Kepler e K2 per vedere se potevano indicare la presenza di massicce strutture orbitanti, nello stesso modo in cui sono stati utilizzati per confermare i transiti planetari e l'esistenza di esopianeti.

Allo stesso modo, sono stati condotti sondaggi di altre galassie utilizzando il Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) e il Two Micron All-Sky Survey (2MASS) per cercare segni di oscuramento. Altre ricerche in corso sono in corso con l'Infrared Astronomical Satellite (IRAS) e le Vanishing &Appearing Sources durante un secolo di osservazioni (VASCO).

Il rapporto affronta anche le tecnofirme che potrebbero esistere nel nostro sistema solare. Qui, viene sollevato il caso di 'Oumuamua. Secondo recenti studi, è possibile che questo oggetto sia in realtà una sonda aliena, e che migliaia di tali oggetti potrebbero esistere nel sistema solare (alcuni dei quali potrebbero essere studiati nel prossimo futuro).

Ci sono stati persino tentativi di trovare prove di civiltà passate qui sulla Terra attraverso firme chimiche e industriali, simile a come tali indicatori su un pianeta extrasolare potrebbero essere considerati prove di una civiltà avanzata.

Un'altra possibilità è l'esistenza di artefatti alieni basati sullo spazio o "messaggi in bottiglia". Questi potrebbero assumere la forma di veicoli spaziali che contengono messaggi simili alla "Pioneer Plaque" delle missioni Pioneer 10 e 11, o il record d'oro delle missioni Voyager 1 e 2.

In definitiva, i limiti superiori di queste tecnofirme variano, e finora nessun tentativo di trovarne è riuscito. Però, come continuano a notare, ci sono notevoli opportunità per il futuro rilevamento della tecnofirma grazie allo sviluppo di strumenti di nuova generazione, metodi di ricerca raffinati e partnership redditizie.

Ciò consentirà una maggiore sensibilità quando si cercano esempi di tecnologia delle comunicazioni, così come segni di firme chimiche e industriali grazie alla capacità di visualizzare direttamente gli esopianeti.

Gli esempi includono strumenti a terra come l'Extremely Large Telescope (ELT), il Large Synoptic Survey Telescope (LSST), e il telescopio gigante di Magellano (GMT). Esistono anche strumenti spaziali esistenti, inclusa la missione Kepler, recentemente ritiratasi (i cui dati stanno ancora portando a preziose scoperte), la missione di Gaia, e il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).

I progetti spaziali attualmente in fase di sviluppo includono il James Webb Space Telescope (JWST), il Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), e missioni PLAnetary Transits and Oscillations of Stars (PLATO). Questi strumento, combinati con software migliorati e metodi di condivisione dei dati dovrebbero produrre risultati nuovi ed entusiasmanti in un futuro non troppo lontano.

Ma come ha riassunto Wright, la cosa che farà la differenza più grande è molto tempo e pazienza:

"Nonostante abbia 50 anni, SETI (o, se ti piace, ricerche di tecnofirme) è per molti versi ancora agli inizi. Non c'è stata molta ricerca rispetto alle ricerche di altre cose (materia oscura, buchi neri, vita microbica, ecc.) per la storica mancanza di fondi; non c'è stato nemmeno così tanto quantitativo, lavoro fondamentale su quali tecnofirme cercare. La maggior parte del lavoro finora è stato costituito da persone che pensano a quale lavoro farebbero se avessero finanziamenti. Auspicabilmente, saremo presto in grado di iniziare a mettere in pratica queste idee".

Dopo mezzo secolo, la ricerca di intelligenza extraterrestre non ha ancora trovato prove di vita intelligente al di fuori del nostro sistema solare - vale a dire la famosa domanda di Fermi, "Dove sono tutti?", tiene ancora. Ma questa è la cosa buona del paradosso di Fermi, devi risolverlo solo una volta. Tutto ciò di cui l'umanità ha bisogno è trovare un solo esempio, e l'altrettanto consacrata domanda, "Siamo soli?, " si risponderà finalmente.

La relazione finale, "La NASA e la ricerca delle tecnofirme", è stato compilato da Jason Wright e Dawn Gelino, professore associato presso la PSU e il Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) e ricercatore presso l'Exoplanet Science Institute (NExScI) della NASA, rispettivamente.