اسافر عبر الكون مع الدكتور إيثان سيجل حيث يجيب على أهم الأسئلة على الإطلاق
“`
يومًا ما، إنْ مَنَحَتْنا الطبيعة لطفها، سنُحقِّقُ أعظم اكتشاف على الإطلاق: أننا لسنا وحيدين في الكون. في حين أن العديد من المراصد والبعثات الفضائية قد تُكتشف قريبًا وجود حياة على عوالم أخرى، فإن طموحنا الأقصى أعظم: إيجاد حضارة ذكية ومتقدمة تكنولوجيًا هناك، لاستقبال إشاراتهم، والاستماع إليها، وإرسال إشاراتنا البشرية إليهم، وإنشاء اتصال ثنائي الاتجاه. إذا كان هناك أيٌّ آخر في مسافة معقولة للتواصل معه، فإنه ليس سوى مسألة وقتٍ وتكنولوجياٍ واستثمارٍ وحظٍ قبل أن تُثمر بحثاتنا.
ولكن، إلى أي مدى تقدّمنا حقًا على طريق اكتشاف الذكاء خارج كوكب الأرض؟ هل يمكننا حتى اكتشاف حضارة أخرى تعمل وتُبث على المستوى الذي تعمل به البشرية حاليًا هنا على الأرض؟ هذا هو سؤال ديفيد دمبستر، الذي يسأل:
“[ما هي] المسافة التي يمكننا عندها اكتشاف أنفسنا؟ سأكون ممتنًا لو أخذتم هذا الموضوع في الاعتبار كأمر مقالة.”
سؤالٌ ملفتٌ للنظر، مع إجابة مُرعبة للغاية. بعد كل شيء، كما قال كارل ساجان ببراعة وبساطة، ليس غياب الأدلة دليلاً على عدم وجودها.
قد يُكتشف الكائنات الفضائية الذكية، إن وجدت في المجرة أو الكون، من خلال مجموعة متنوعة من الإشارات: كهرومغناطيسية، أو من خلال تعديل الكواكب، أو لأنها كائنات فضائية مسافرة. لكننا لم نعثر على أي دليل على وجود كوكب فضائي مأهول حتى الآن. قد نكون حقاً وحيدين في الكون، لكن الإجابة الصريحة هي أننا لا نعرف ما يكفي من الاحتمالات ذات الصلة لاستخلاص استنتاجات قاطعة. لا يزال اكتشافنا الأول للحياة خارج الأرض ينتظرنا.
أول ما علينا إدراكه هو أن الطريقة الأساسية التي نبحث بها حاليًا عن كائنات فضائية ذكية هي مسح السماء – و أنظمة فلكية ذات أهمية خاصة – بواسطة موجات الراديو. تُعد موجات الراديو منطقية كوسيلة لاستكشاف الكون لأسباب مستقلة عديدة. أولاً، مع أطوال موجية طويلة جدًا، يمكن لموجات الراديو اختراق معظم المواد التي تحجب الضوء في الكون: الغبار، والغاز، والذرات المحايدة والمتأينة من جميع الأنواع. بينما يتم امتصاص العديد من الأطوال الموجية الأخرى للضوء (أو كما يسميها علماء الفلك، انقراضها) بواسطة هذه الأشكال من المادة، فإن موجات الراديو تُظهرها شفافة عمليًا.
ثانيًا، موجات الراديو، نظرًا لطول أطوالها الموجية، يمكنها ترميز مجموعة أكبر بكثير من المعلومات في إرسال واحد بنفس التكلفة الإجمالية للطاقة مقارنةً بالأنواع الأخرى. على سبيل المثال، محطة إذاعية FM تبث بتردد 90 ميجاهرتز لها طول موجي إرسال نموذجي يبلغ 3.3 أمتار، أو حوالي 10.8 أقدام. مقارنةً بطول موجي ضوئي نموذجي مرئي للعين البشرية – بين 400 و 700 نانومتر – يمكنك ترميز ما بين حوالي 5 ملايين إلى 8 ملايين مرة من المعلومات في موجات الراديو بنفس تكلفة الطاقة التي يمكنك ترميزها في الضوء المرئي. للتواصل على مسافات طويلة، لا يوجد شكل أفضل من الضوء للاستخدام.
مُقاييس الحجم، والطول الموجي، ودرجة الحرارة/الطاقة المُتعلقة بأجزاء مُختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي. يتوجب عليك الوصول إلى طاقات أعلى، وأطوال موجية أقصر، لاستكشاف أصغر المقياسات. الضوء فوق البنفسجي كافٍ لِـأيّونَة الذرات، ولكن مع تمدد الكون، ينتقل الضوء بشكل منهجي إلى درجات حرارة أقل وأطوال موجية أطول.
لكن هذا لا يأخذ في الحسبان سوى فيزياء الضوء الذي يسافر عبر الفضاء. في الواقع، هناك أشكال أخرى من الضوء تُعقّد قدرتنا على تمييز إشارة مُرسَلة. في حين أنها قد تكون مثيرة للاهتمام بالنسبة لعُلماء الفلك:
الخلفية المجرة للإشعاع الكهرومغناطيسي،
الخلفية الكونية للإشعاع المتبقي من الانفجار العظيم الساخن،
و الإشعاع المنبعث من جزيئات مختلفة في غلاف الأرض، مثل الأكسجين وبخار الماء،
كلها تُشكل مصادر ضجيج عند الكشف عن إشارة خارج كوكبية.
من الجدير بالذكر أيضًا بعض القيود عند دراسة هذه المشكلة. فإننا لسنا في الفضاء نبحث عن هذه الإشارات الراديوية؛ بل نحن هنا على سطح الأرض، باستخدام أطباق راديوية ثابتة ومصفوفات من الأطباق الراديوية. ولا نقوم برصد السماء بأكملها باستمرار، بل نركز على الأهداف المحددة ذات الاهتمام لفترة زمنية قصيرة نسبيًا. وبينما نعتمد على البحث في الموجات الراديوية، فمن الممكن أن تكون هناك إشارات أخرى – انبعاثات الموجات الدقيقة، أو إشارات النيوترينو، أو موجات الجاذبية، أو حتى شيء لم نفكر فيه بعد – قد تكون الطريقة المفضلة لكائنات فضائية ذكية للتواصل.
“`html
صُفّيْف مِيرْكَات، المرحلة الأولى في بناء مصفوفة الكيلومتر المربع، قد أنتج بالفعل مجموعةً غير مسبوقة من صور البيانات العلمية التي تقرّبنا خطوةً من فهم مركز مجرتنا. يُظهِر علم البحث عن ذكاء خارج الأرض (SETI) وتداخُلاً كبيراً مع علوم الفلك وعلم الفيزياء الفلكية.
يُجدر بنا أيضًا أن نُدرك أننا، هنا على كوكب الأرض، لم نكن نُرسل مثل هذه الإشارات القابلة للكشف لفترة طويلة، وأن شدة تلك الإشارات المُرسلة قد تغيرت بشكلٍ كبيرٍ على مر الزمن. وعلى الرغم من تجاربنا مع الإرسال الإذاعي في مطلع القرن العشرين، إلا أن هذه الإرساليات كانت محلية وقليلة القدرة. لم تكن الإشارات من هذا النوع قويةً بما يكفي لتجاوز مستوى الضجيج داخل نظامنا الشمسي وصولًا إلى الكون الخارجي سوى ابتداءً من ثلاثينيات القرن العشرين.
بدءًا من ستينيات وسبعينيات القرن العشرين، بدأنا حتى في بث رسائل موجهة، عالية القدرة، نحو أهداف مختارة في الفضاء: مثل النجوم الفردية ومجموعات النجوم المرتبطة معًا تحت جاذبيتها المتبادلة. مع زيادة القدرة وبثّات ضيقة النطاق، ارتفعت شدة هذه الإشارات بسهولة فوق الخلفية المجراتية، الأرضية، والكونية التي من شأنها أن تمنع هذه الإشارات من الكشف عنها.
قبل انهياره في عام 2020، كان تلسكوب أريسيبو أول من رصد العديد من الانفجارات الراديوية السريعة من نفس المصدر. على الرغم من أنها ليست إشارةً من أصل كائنات فضائية ذكية، إلا أن التلسكوب استُخدم لوضع العديد من أشد القيود على وجود حضارات فضائية مُرسِلة، بالإضافة إلى استخدامه لإرسال رسائل من البشرية إلى الكون. يُعدّ الاستفادة من التلسكوبات الراديوية ربما أقوى أداة للبحث عن ذكاء خارج الأرض.
ومع ذلك، تغير عالمنا منذ ذلك العصر. لقد بلغت بثّاتنا الإذاعية ذروتها منذ زمن بعيد، في عصر التلفاز والإذاعة الإذاعية. والآن، مع ظهور الكابل، والتلفاز والإذاعة عبر الأقمار الصناعية، والإنترنت، أصبح عدد أقل وأقل من الناس يستمعون إلى التلفاز والإذاعة الإذاعية، ونتيجة لذلك، تقلّ البثّات عالية القدرة عند تلك الموجات. من المحتمل للغاية أن يكون من الضروري بذل جهد متضافر من أجل التواصل والاستماع – إلى ما هو أبعد من الموجات الكهرومغناطيسية التي ننتجها ببساطة كنتاجٍ لحضارتنا البشرية – إذا أراد نوعان من الكائنات من مختلف أرجاء الكون إقامة اتصال.
من بين الاحتمالات الأكثر إثارةً، أن نُستفيد من انتقالٍ طبيعيّ، حيث تكون التأثيرات المُتجمعة لانبعاثات الغلاف الجويّ، والخلفية الكونية، وخلفية الإشعاع الكونيّ منخفضة جميعها: إمّا عند الانتقال الدورانيّ للهيدروجين (عند 1420 ميجاهرتز في التردد، أو 21 سم في الطول الموجيّ)، أو عند التردد الذي يحدث فيه أحد أقوى الماسرات الطبيعية، وهو خط الهيدروكسيل (عند 1662 ميجاهرتز في التردد، أو ~18 سم في الطول الموجيّ). وعند الترددات الأعلى (الأطوال الموجية الأقصر)، يصبح الإشعاع الكونيّ أكثر أهميةً، بينما عند الترددات الأدنى (الأطوال الموجية الأطول)، تسود خلفية المجرة.
يمكن لبناء طبق راديوي ضخم للغاية، ربما في حفرة قمرية، أو بديلاً مجموعة من التلسكوبات الراديوية، على الجانب البعيد من القمر، تمكين عمليات رصد راديوية لا مثيل لها للكون، بما في ذلك نطاق الموجات الراديوية المهم للغاية البالغ 21 سنتيمترًا، سواءً القريبة أو عبر الزمن الكوني. وسيساهم القدرة على رسم خريطة لمواقع تكوين الهيدروجين المتعادل حديثًا خلال السنوات الماضية ~10-20 مليون سنة في تقدم فهمنا للتاريخ الكوني مثل أي شيء آخر.
يمكننا أن نتخيل القدرات التي سنكتسبها بمجرد بناء وتشغيل مصفوفة الراديو الكبيرة جدًا من الجيل القادم (ngVLA)، والتي تم تعيينها كمسعى من أعلى الأولويات من قبل مشروع Astro2020 العشريني. يمكننا أن نتخيل وضع تلسكوبات الراديو أو حتى مصفوفات من تلسكوبات الراديو على القمر: اقتراح جدي بفوائد هائلة. ولكن – تمامًا مثل التصوير المباشر لكواكب خارج المجموعة الشمسية بحجم الأرض، أو استخدام مطيافية العبور لقياس غلافات الكواكب المحتملة الشبيهة بالأرض، أو الجهود المبذولة للانخراط في علم الحفريات بين الكواكب داخل مجموعتنا الشمسية لحفر الكائنات القديمة (أو حتى الحية) – فإن هذه المساعي كلها تتطلع إلى المستقبل.
ماذا عن الآن؟ ماذا عن الإشارات التي نصدرها و/أو أصدرناها بالفعل، وماذا عن تقنيات الكشف التي استخدمناها أو نستخدمها اليوم؟
يُتعيّن معالجة هذا الأمر على أساس كل حالة على حدة، لأن كل سيناريو محدد نتخيله يحتوي على فيزياء مختلفة، وسينتج عنه نطاق مختلف يصبح فيه الكشف معقولاً ومرجحاً. مع ذلك، دعونا نستعرض الاحتمالات المختلفة ونكتشف مدى المسافة التي يمكن أن نكون عليها، بتقنيتنا الحالية على الأرض، من نسخة من أنفسنا، مع نفس مستوى التقنية الأرضية، وما زال بإمكاننا اكتشاف وجودنا.
تُبرز هذه الصورة لشبكة المصفوفات الراديوية الضخمة في جنوب غرب الولايات المتحدة أهمية مصفوفات الأطباق الراديوية في قياس العديد من الخصائص المختلفة لكوننا، بما في ذلك البحث عن إشارات فضائية محتملة تم إنشاؤها بواسطة نوع ذكي. تُحقق مصفوفات التلسكوبات، ليس فقط في المجال الراديوي ولكن أيضًا في الأشعة تحت الحمراء والضوئية، دقة أعلى من أي جهد لطبق واحد، ولكن فقط إذا كان بإمكان الأطباق المختلفة أن تُزامن بشكل صحيح معًا باستخدام تقنيات VLBI.
إلى أي مدى ستصل الإشارات التي أنشأتها الأرض والتي تتجاوز مختلف الخلفيات الكونية والمجرية؟
على الرغم من أن فيلم الاتصال تصور بصورة مشهورة سيناريوًا حيث تلقّت حضارة فضائية بثًا أرضيًا من ألعاب الأولمبياد عام 1936 وأعادت إرساله إلينا، إلا أن تلك الانبعاثات المبكرة ستُغطّى بفعل التأثيرات المُتراكمة لمرورها عبر الغلاف الجوي وشمسنا المُشعّة للراديو. هذه الإشارات، بالإضافة إلى جميع البثّات الإذاعية التجارية من النصف الأول من القرن العشرين، ضعيفة للغاية لكي تتجاوز مستوى الضجيج الذي سيجعلها غير قابلة للاكتشاف حتى بواسطة التكنولوجيا الأرضية الحالية.
ولكن هناك عمليات بث عسكرية تتمتع بخصائص القدرة والتردد الصحيحة التي يمكن اكتشافها عبر مئات السنين الضوئية: عمليات البث الرادارية التي [[LINK32]] تم إعدادها خلال الحرب الباردة [[LINK32]] لاكتشاف أي صواريخ باليستية قادمة. ونظراً لأن هذه الأنظمة طورت لأول مرة في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات من القرن الماضي، من المنطقي رسم كرة خيالية نصف قطرها 60-65 سنة ضوئية حول الأرض، وبيان “إذا كانت هناك حضارة تشبه الأرض على مسافة منا ضمن هذا النطاق، فسيكون بإمكانها اكتشاف وجود الأرض من خلال البث الذي أرسلناه بالفعل إلى الكون”. من حيث المبدأ، سيزداد هذا العدد بحوالي عشرة أضعاف مع التكنولوجيا الحالية مع مرور الوقت، ويمكن استخدام نقص أي إشارات رد، مع بعض الافتراضات، لبيان أنه في حوالي نصف هذه المسافة (~30 سنة ضوئية) لا توجد حضارات تلقّت إشاراتنا كانت مهتمة على الفور بإرسال إشارة رد إلينا.
حتى لو تم فك شفرته بشكل خاطئ، كما هو موضح هنا، فإن إشارة رسالة أريسيبو في هذا التنسيق تبدو منظمة بما يكفي لتمكين المُستقبل الكوني الذكي لهذه الرسالة من استنتاج أنها ليست إشارة عشوائية.
ما رأيك برسالة أريسيبو، أو غيرها من المحاولات لإرسال رسالة عن قصد نحو الحضارات الكونية؟
يمكن للإشارات مثل هذه أن تقطع مسافات أبعد بكثير، من حيث المبدأ. مع العوامل مجتمعة:
ثبات الشدة،
رسالة بسيطة ومتكررة،
تردد واحد ضيق،
وحزمة بث موجهة ومتجمعة.
لم يعد الحديث يدور حول بضع مئات من السنين الضوئية في المدى، بل حول عشرات الآلاف من السنين الضوئية. ليس من قبيل الصدفة أن رسالة أريسيبو لم تكن موجهةً إلى نجم واحد، بل إلى عنقود كروي: مجموعة من مئات الآلاف من النجوم تقع جميعها ضمن بضعة عشرات من السنين الضوئية من بعضها البعض.
ومع ذلك، فإن الحضارة الواقعة على خط الرؤية لهذا “الحزمة القلمية” ستحتاج إلى بعض الحظ للعثور علينا: فسيتعين عليها النظر في الاتجاه الصحيح في الوقت المناسب وتسجيل الإشارة بتفاصيل كافية لفك شفرتها على أنها تحتوي بالفعل على نوع من الإشارة التي أنشأها ذكاء. لم نرسل هذه الإشارة بشكل متكرر؛ لم نستمر في إرسالها على مدى شهور أو سنوات أو عقود؛ لم نرسلها إلى مجموعة متنوعة من الأهداف ضمن مسافة الاتصال ذهابًا وإيابًا. من الممكن أن يتلقاها شخص ما ذات يوم، يفك شفرتها، ويرسل رسالة رد، ولكن إذا كان الأمر كذلك، فلن نتمكن من معرفة ذلك لمدة ~50000 عام أخرى تقريبًا.
> alt=\”Image 14\” />
إشارة “واو!”، مع تعليق من قبل جيري إيهمان على تحديدها الأصلي، تُظهر أقوى وأكثر كثافة مصدر لاسلكي مؤقت شوهد على الإطلاق من مصدر فيزيائي فلكي محتمل غير طبيعي. مع أنه لم يكن هناك تأكيد مُهم لهذه الإشارة، إلا أنها قد تشبه بشكل مخيف ما قد لاحظه شخص يتلقى رسالتنا من أريسيبو.
ماذا عن الإشارة الأكثر إقناعًا التي كشفنا عنها؟ هل يمكن أن تكون قد أتت من كائنات فضائية ذكية؟
يوجد إشارة واحدة، وفريدة من نوعها، تلقيناها، وتُشبه ما قد نتوقّع أن يُرسله كائنات فضائية: إشارة واو!. في الخامس عشر من أغسطس عام 1977 – قبل 47 عامًا كاملةً – اكتشف تلسكوب الراديو الكبير “بيغ إير” إشارة راديو غير عادية، قوية، وطويلة، في منطقة محددة من السماء: كبيرة في شدتها، وطويلة في مدتها، ومختلفة عن أي شيء آخر تم رؤيته من قبل أو بعد ذلك. على الرغم من عدم وجود تعديل مُكتشف فيها، وهو الطريقة التي يتم بها عادةً نقل المعلومات عبر موجات الراديو، إلا أنها بلغت ذروتها بأكثر من أربعة أضعاف شدة أي مصدر آخر تم رؤيته، ومع بعض ما يقرب من ستة أضعاف مدة أي مصدر آخر.
ما كان مثيرًا للاهتمام بشكل خاص في هذا الأمر هو أنه حدث تقريبًا، ولكن ليس تمامًا، عند تردد خط الهيدروجين 21 سنتيمتر المذكور سابقًا. هل كانت محاولة من حضارة أخرى تشبه الأرض لإرسال رسالة مشابهة لرسالة أريسيبو، وقد كنا في خطّ رؤيتها في اللحظة الحرجة؟
ربما. لكن تفسيرًا أكثر بساطة هو أن مجموعة من ذرات الهيدروجين، تتحرك بسرعة تقارب 10 كم/ثانية (سرعة نموذجية للمادة داخل درب التبانة) بالنسبة لنا، أصدرت هذا الإشارة لفترة وجيزة، ثم توقفت. في عام 2024، تم طرح تفسير فلكي بسيط كـ”انفجار” نشاط مثير[[LINK36]] : تفسير أكثر إقناعًا بكثير من “الكائنات الفضائية”.
في أوائل القرن الحادي والعشرين، نجحنا في رسم خرائط شبه كاملة لجميع النجوم في منطقتنا في الفضاء ثلاثي الأبعاد. لا تتطابق النجوم الأقرب إلينا دائمًا مع النجوم التي نراها، حيث يتم تحديد ما هو مرئي من خلال مزيج من المسافة والسطوع المتأصل.
بالتأكيد، فإن النجوم التي كنا قد نتمكن من التواصل معها الآن، أو التي ربما كشفت عن وجودنا عبر الإشارات الكهرومغناطيسية التي أنتجناها، تمثل فقط جزءًا ضئيلاً للغاية من مجموع النجوم الموجودة حتى داخل مجرة درب التبانة. وقد وسّع تعاون RECONS، الذي تشكل عام 1994 لإجراء تعداد للنجوم الأقرب إلى نجمنا، بحثه إلى 25 بارسك (حوالي 82 سنة ضوئية) ووجد ما مجموعه حوالي 3000 نجم ضمن هذه المسافة منا. وللمقارنة، يوجد ما يقرب من 400 مليار (400,000,000) نجم داخل مجرة درب التبانة، مما يُذكّرنا بأن وجودنا لا يزال غير قابل للكشف عن طريق أكثر من 99.999% من الحضارات المحتملة في مجرتنا.
كل هذا ليقول، نعم، صحيح: لم نجد أي دليل على وجود كائنات فضائية ذكية هناك حتى الآن. ولكن هذا لا ينبغي أن يثنينا عن البحث، لأننا لم نبدأ سوى لفترة قصيرة جدًا، وباستخدام تقنيات وتكنولوجيا بدائية نسبيًا. ربما تعلمنا أن من غير المحتمل أن تحتوي كل نجمة على حضارة ذكية ومتقدمة تكنولوجيًا حاليًا، لكن هذا يعني فقط أن الفرع الأدنى لا يحتوي على ثمار. إذا أردنا معرفة من هم الآخرون هناك، فعلينا مواصلة البحث حتى نجد شيئًا بالفعل. في اليانصيب الكوني الكبير للحياة، لن نعرف ما هي احتمالات الفوز بأي جائزة – أو ما إذا كان البشر هم الجائزة الكبرى في السحب – حتى نفحص عددًا كافيًا من تذاكر اليانصيب لاكتشاف إجابات أسئلتنا الأعمق على الإطلاق.
“`html
ارسلوا أسئلة “اسأل إيثان” إلى startswithabang at gmail dot com! تم نشر هذه المقالة لأول مرة في ديسمبر 2022. تم تحديثها في عام 2024.
اشترك في نشرة Starts With a Bang
اسافر عبر الكون مع الدكتور إيثان سيجل حيث يجيب على أهم الأسئلة على الإطلاق
.png){kind=link}