Если инопланетяне существуют, пытаться поймать их радиосигнал — это все равно что искать иголку не в стоге сена, а во всей Вселенной, да еще с завязанными глазами. Гораздо эффективнее искать следы их деятельности: мусор на планетах, газы в атмосфере или гигантские энергостанции вокруг звезд.
Международная команда ученых выпустила масштабный обзор, который окрестили «энциклопедией техносигнатур». Этот документ систематизирует все, что современная наука знает о возможных следах внеземного разума: от спорных НЛО на земной орбите до физически невозможных варп-двигателей и сфер Дайсона вокруг черных дыр.
Что такое техносигнатура
Термин «техносигнатура» ввела астроном Джилл Тартер еще в 2007 году. Это общее название для любых наблюдаемых проявлений технологической активности. Если биосигнатуры — это следы жизнедеятельности микробов (например, метан в атмосфере), то техносигнатуры — это следы работы рук (или манипуляторов) разумных существ.
Если цивилизация построила что-то масштабное, это будет видно за тысячи световых лет. А если она вымерла, но оставила после себя заводы по производству чего-то, газы будут висеть в атмосфере миллионы лет, как «химические ископаемые».
Техносигнатуры на Земле
Начнем с поиска следов прямо у нас под ногами. Если галактике 13 миллиардов лет, а Земле — 4,5 миллиарда, то технически инопланетные зонды или даже колонисты могли посещать нашу планету тысячи раз.
Авторы исследования предложили формулу оценки количества визитов: возраст Земли разделить на время пересечения галактики. Получилось примерно 4500, то есть только одна цивилизация могла наведываться к нам более 4 тысяч раз. Остается теперь найти доказательства.
Геологическая активность Земли (эрозия, движение плит) уничтожает следы за миллионы лет, поэтому искать останки древней технологической цивилизации имеет смысл лишь в слоях возрастом до 4 миллионов лет. Что именно искать:
- Аномальные изотопы. Если цивилизация использовала ядерную энергию, в осадочных породах должны остаться следы плутония-244 или кюрия-247 (период полураспада — миллионы лет).
- Микропластик и химия. Даже мы оставили слой микропластика по всей планете. Искусственные полимеры не разлагаются тысячелетиями.
- Природный ядерный реактор. Например, в Окло (Габон) есть знаменитое месторождение, где 1,7 миллиарда лет назад происходила самопроизвольная цепная реакция деления ядер урана.
- Геномный «следы». Эта гипотеза о том, что инопланетяне могли «записать» послание в ДНК организмов (например, в некодирующей ДНК тихоходок). Плотность хранения ДНК — 10^19 бит/грамм, что недостижимо для современной электроники.
Что касается НЛО (теперь их называют UAP — Unidentified Anomalous Phenomena) существует некоторое своеобразное табу. Ученые признают, что боятся репутационных потерь, занимаясь этой темой, из-за псевдонауки и конспирологии.
Однако из 12 000 отчетов проекта «Синяя книга» 6% остались необъяснимыми. Главная проблема — отсутствие качественных данных.
Солнечная система
Если инопланетяне не прилетали на Землю, они могли оставить следы в космосе. Нужно искать «зонды Брейсвелла» (автоматические разведчики) и «зонды фон Неймана» (самовоспроизводящиеся машины).
Луна
Луна — идеальное место для артефактов, так как там нет атмосферы и эрозии. Если инопланетный зонд упал туда миллиард лет назад, он будет выглядеть так же, как в момент падения, то есть сохранится как в музее.
Аппарат LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) фотографирует Луну настолько детально, что может разглядеть объект размером с небольшой холодильник (50 см на пиксель). Искусственный интеллект идеально подходит для поиска геометрически правильных форм (прямые линии, углы 90 градусов), которые редко встречаются в природе.
Например, странные прямоугольные структуры в кратере Парацельс C до сих пор не имеют однозначного геологического объяснения.
Ближайшая к нам «парковка» в космосе
Тут речь идет о точках Лагранжа. Это места в космосе, где гравитация Земли и Луны (или Земли и Солнца) уравновешивается, позволяя объекту висеть неподвижно почти без затрат топлива. Так что это можно назвать гравитационными «парковками». Если вы хотите следить за Землей миллион лет, ваш спутник должен висеть именно там.
Обнаружено пять конкретных точек L1-L5 в системе двух тел (например, Земля-Луна). Если поставить туда спутник, он не упадет и не улетит. Это идеальные места для долговременного наблюдения.
Ученые предлагают исследовать облака Кордылевского (скопления пыли в L4/L5) — возможно, там скрываются миниатюрные зонды или «умная пыль». Мы сами учимся делать компьютеры размером с кубический миллиметр. Если мы можем, то инопланетяне, возможно, используют микроскопических роботов.
Пояс астероидов
Если цивилизации нужны ресурсы, тащить их с поверхности планет (из глубокой гравитационной ямы) глупо и дорого. Чтобы взлететь с Земли, нужно сжечь тонны топлива. Чтобы взлететь с астероида, достаточно просто оттолкнуться ногой. Логично, что любые «космические шахтеры» будут работать именно там, низкая гравитация — отличное место для инопланетной шахты.
Поляриметрия и спектроскопия могут выявить металлические поверхности, которые неестественны для большинства астероидов. Обычные астероиды — это темные, пыльные камни. Но если инопланетяне развернули там добычу, они оставят металлическую поверхность (голый никель/железо). Металл отражает свет иначе (поляризует его).
Межзвездные объекты
Это могут быть «гости» из других систем, которые случайно залетают к нам «погостить». И тут на ум приходит Оумуамуа. Когда его нашли в 2017 году, он вел себя странно. Во-первых, он вытянутый, как сигара (или блин — мнения расходятся). Такое редко встречается среди естественных камней. Во-вторых, он начал ускоряться, подходя к Солнцу. Кометы делают так из-за испарения газа («реактивная тяга»), но у Оумуамуа не было хвоста.
Астрономы в 2018 году предположили, что объект мог быть тонкой солнечной парусиной (парусом), которую разгоняет давление солнечного света. Если парус порван или скомкан, он будет выглядеть как «сигара».
Экзопланеты
В отличие от поиска зондов на Луне или призрачных сигналов, «Джеймс Уэбб» и другие телескопы работают и дают данные. Авторы обзора делят охоту на экзопланетах на три фронта: атмосфера, поверхность и мегаструктуры.
Атмосферные техносигнатуры
Мы не можем понюхать воздух далекой планеты, но можем разложить ее свет на спектр. Если в спектре есть линии газов, которых в природе быть не должно — это и есть искомое. Вместо радиосигналов мы можем искать газы-загрязнители:
- ПФК (перфторуглероды) и SF6 (гексафторид серы). Это идеальные техносигнатуры, так как не встречаются в природе. Они страшно токсичны и имеют время жизни в атмосфере тысячи лет. Если мы увидим в спектре экзопланеты линию CF₄ (тетрафторметан) с мощностью в 1 ppm, это почти гарантированно промышленность.
- ХФУ (фреоны). Это убийцы озонового слоя. Их обнаружение будет означать, что цивилизация либо глупа (как мы), либо намеренно терраформирует планету, создавая парниковый эффект.
- NO₂ (диоксид азота). Продукт горения при высоких температурах (двигатели, электростанции). «Джеймс Уэбб» уже способен детектировать NO₂ на близлежащих экзопланетах, если его концентрация сравнима с земной промышленной зоной.
Особый интерес вызывают так называемые «Сервис-миры» (Service worlds) — планеты без биосферы, полностью отданные под заводы. Там концентрации SF6 могут быть на порядки выше земных. Идея страшноватая, но логичная. Зачем портить заводами свою красивую планету с океанами? Проще найти в системе пустынную, безжизненную планету (или спутник) и превратить ее в индустриальную зону.
Поверхностные техносигнатуры
- Городские огни. Если Proxima b (ближайшая экзопланета) покрыта светодиодами, «Джеймс Уэбб» сможет их увидеть, но только если они в 500 раз ярче земных. Спектр LED (узкие синие/зеленые пики) радикально отличается от спектра отраженной звезды.
- Солнечные батареи.Поля кремниевых панелей имеют уникальный спектр отражения (альбедо). Будущий телескоп Habitable Worlds Observatory (HWO) сможет их заметить, если панелями покрыто 23% суши планеты. А сделают его примерно к 2040 году.
- Линза Солнца (Solar Gravitational Lens, SGL). Эйнштейн предсказал, что гравитация искривляет свет. Наше Солнце — гигантская линза. Теоретически, если отправить зонд за Нептун (на 547 а.е.), можно использовать гравитацию Солнца как гигантское увеличительное стекло. Разрешение позволит разглядеть на экзопланете объекты размером 224 км. Этого достаточно, чтобы увидеть города (если они размером с Уэльс) или гигантские солнечные фермы.
Мегаструктуры в космосе (звездные техносигнатуры)
Если цивилизация дожила до типа II по шкале Кардашева, ей мало энергии своей планеты, и она начинает высасывать энергию из родной звезды. Конечно, это экстраполяция наших собственных энергетических потребностей.
Сфера Дайсона
И тут мы вспоминаем про сферу Дайсона. Когда говорят о ней, многие представляют себе «Звезду Смерти» или твердый шар из металла, внутри которого горит солнце. Но Фримен Дайсон (1960) сам говорил, что твердая сфера физически невозможна, она развалится, ее невозможно построить из доступного материала. Он предлагал концепцию «роя» — миллиардов отдельных спутников-коллекторов, летающих по орбитам вокруг звезды. Представьте себе рой пчел, который полностью облепил лампочку.
Любой сбор энергии не может быть идеальным. Второе начало термодинамики требует, чтобы часть энергии превращалась в тепло (инфракрасное излучение). Даже если цивилизация заберет весь видимый свет звезды, мы увидим не темную дыру, а яркий инфракрасный объект, светящийся в «тепловом» диапазоне (длина волны ~10 микрон, температура ~300 Кельвинов — как горячая печка).
Было исследование в 2024 году (проект Hephaistos), когда ученые взяли 5 миллионов звезд из каталогов Gaia, 2MASS и WISE и искали аномальный ИК-избыток. Они отобрали 7 карликов (M-карликов — самых холодных и распространенных звезд), у которых есть странное инфракрасное свечение. Это кандидаты в частично построенные сферы. Дело в том, что спектр звезды очень похож на свет от пылевого диска. Пока это только кандидаты, но если ИИ научится отличать пыль от правильных геометрических форм роя, это станет прорывом.
Звездная инженерия
Когда энергии роя становится мало или звезда начинает умирать, цивилизация начинает ее «лечить» или использовать как двигатель:
- Омоложение звезд. Солнце стареет, превращая водород в гелий. Через 5 миллиардов лет оно превратится в красный гигант и сожжет Землю. Нужно выкачать из ядра «шлак» (гелий) и «перемешать» звезду, чтобы свежий водород из внешних слоев попал в топку. Об этом писал Хьюберт Ривз (1985). Так что искать тогда? Ученые предлагают присматриваться к Blue Stragglers (голубые отставшие звезды). В старых скоплениях, где все звезды должны быть красными и холодными, иногда встречаются странно горячие, молодые голубые звезды. Это может быть либо из-за столкновения звезд, или из-за работы космических инженеров.
- Звездные двигатели. Можно заставить звезду лететь по галактике (двигатель Шкадова — гигантское зеркало, отражающее свет звезды обратно, создавая тягу).
- Пульсары как маяки. Миллисекундные пульсары — идеальные «часы» во Вселенной. Ученые предположили в 2019 году, что если пульсар излучает в аномальном режиме, это может быть инженерная навигационная система.
Черные дыры
Переходим к самому экзотическому. Зачем возиться с обычными звездами, если есть черные дыры? Это самые эффективные «двигатели» во Вселенной. Энергия, которая выделяется при падении вещества в черную дыру (аккреционный диск), в десятки раз эффективнее, чем ядерное горение водорода. Сфера Дайсона вокруг черной дыры даст в 100 тысяч раз больше энергии, чем вокруг обычной звезды.
Процесс Пенроуза (1969) позволяет извлекать энергию из вращения черной дыры. Если бросить кусок вещества в эргосферу (особую зону) вращающейся черной дыры, можно «украсть» часть ее вращательной энергии. Черная дыра чуть-чуть замедлится, а вы получите чудовищный запас энергии. В 2020 году Нобелевская премия была как раз за это.
А теперь что касается техносигнатуры. Если мы видим черную дыру, которая вращается аномально медленно для своего возраста (ее «затормозили»), это может быть признаком работы древней цивилизации.
«Мини-Земли»
В 2022 году появилась концепция гипотетической планеты с черной дырой внутри вместо ядра. Что, если не строить сферу, а просто взять маленькую черную дыру и вставить ее в центр планеты? Гравитация черной дыры будет удерживать атмосферу даже на далекой холодной планете. А энергию от аккреции (падения вещества) можно использовать как отопление.
В результате получится планета с ядерной батарейкой в центре, способная существовать там, где обычная Земля давно замерзла бы. Обнаружить такую планету можно по аномальной массе (она будет тяжелее, чем кажется по размеру) или по странному распределению температуры.
Техносигнатуры связи
Мы ищем радиосигналы, потому что мы используем радио, но у других цивилизаций может быть другое мнение.
Вообще, радиоволны — плохой «курьер». Любой источник света (и радиоволн тоже) распространяется в сфере. Сигнал затухает как 1/r². Если вы отойдете от фонаря в 2 раза дальше, света станет в 4 раза меньше. Если вы отойдете в 100 раз дальше, сигнал ослабнет в 10 000 раз.
Но это можно «обойти» с научной точки зрения. Во-первых, с помощью ретрансляторов. Вместо того чтобы орать изо всех сил из дома, вы ставите цепочку «соседей», которые передают ваш шепот дальше. Один релейный зонд на полпути сокращает требуемую мощность вдвое.
Еще одно решение заключается в гравитационных линзах. Как мы писали выше, Солнце — это гигантская линза. Если разместить приемник в фокусе (547 а.е. от нас), можно улавливать сигналы неимоверной дальности или наоборот, отправить оттуда сигнал, который будет усилен гравитацией.
Но на этом со связью трудности не заканчиваются, есть еще проблема времени. Скорость света — 300 000 км/с. Это быстро для Земли, но черепашьи медленно для космоса. Ближайшая звезда (Проксима Центавра) в 4 световых годах. Даже обмен парой фраз с соседней звездой займет десятилетия.
Поэтому ученые предлагают искать не «разговоры», а одноразовые пакеты данных (Large Language Models или целые энциклопедии), отправленные как «вписанная материя» (твердый носитель).
Но зачем лететь с флешкой, если есть лазер? Лазерная связь энергоэффективнее, но требует идеальной наводки. Искать лазеры нужно в спектре (чтобы увидеть монохромную линию) или во времени (чтобы поймать наносекундный импульс).
Экзотические носители информации:
- Нейтрино. Нейтрино проходят сквозь планеты, как сквозь пустоту. Они почти не поглощаются материей. Солнце фокусирует нейтрино как линзу. Но, в отличие от света (фокус на 547 а.е.), нейтрино фокусируются уже на 6 а.е. Это почти рядом (всего в 5 раз дальше Плутона). Если мы построим нейтринный телескоп там, мы получим идеальный канал связи.
- Гравитационные волны. Гравитация — слабейшая из сил. Чтобы создать гравиволну, нужно махать массой размером с Юпитер. С другой стороны, гравитационные волны вообще не с чем спутать. Фонового шума в высокочастотном диапазоне почти нет. Если цивилизация сможет построить передатчик из черных дыр (как предложили в 2018 году), это будет идеальный защищенный канал через всю галактику.
- Математические последовательности. Если планеты в системе выстроились в ряд с соотношениями, содержащими число Пи или простые числа, это на 99,9% техносигнатура, потому что это не может образоваться случайно. Кто-то передвинул планеты в эти позиции.
Двигатели для путешествий
Если цивилизация доросла до межзвездных перелетов, она обязательно будет использовать двигатели, которые оставляют следы во Вселенной. Эти следы (ускорения, «дырки» в космосе, всплески гамма-излучения) мы вполне можем задетектировать случайно, даже не целясь в конкретную звезду.
На что обращать внимание:
- Лазерный парус. Концепция Breakthrough Starshot — это реальный (хоть и замороженный на 2025 год) проект человечества. Идея в том, что мы строим на Земле (или на Луне) массив лазеров, разгоняем крошечный зонд с парусом до 20% скорости света и отправляем к Альфе Центавра. А для инопланетян это выглядело бы, как аномальный сигнал. На что нам смотреть тогда, чтобы найти следы инопланетян: если звезда моргает с частотой, идеальной для разгона паруса, это может быть не звезда, а инопланетный ускоритель.
- Двигатель Бассарда. Это как пылесос, который летит к звездам. Везти топливо с собой — это тяжело. Чем больше топлива, тем тяжелее корабль, тем больше топлива нужно, чтобы сдвинуть этот корабль с места (порочный круг ракетного уравнения). Решение в том, чтобы не везти топливо, а собирать его по пути. Двигатель Бассарда (1960) — это гигантский «пылесос», который засасывает разреженный водород из межзвездной среды, сжимает его и запускает термоядерную реакцию. Если астрономы найдут в космосе странную область, где нет пыли и газа (дырка в облаке), и одновременно видят точечный источник, который разгоняется, то шансы на естественное происхождение — почти нулевые.
- Варп-двигатель. Физически такой двигатель возможен в рамках уравнений Эйнштейна, но для него нужна отрицательная энергия (экзотическая материя), которой в природе, кажется, нет. Но если цивилизация нашла способ ее добывать, мы можем это заметить. Если варп-пузырь схлопнется, он создаст мощный всплеск гамма-лучей и специфическую гравитационную волну (до 300 кГц), которую можно попытаться задетектировать.
- Червоточины. В отличие от черной дыры, у червоточины нет горизонта событий. Если мы видим гравитационное линзирование, но свет от объекта идет без «тени» — это может быть проход в другую галактику.
Галактический и Вселенский масштаб
Цивилизации типа II (использующие энергию своей звезды) и типа III (использующие энергию всей галактики) не могут спрятаться. Их деятельность меняет облик целых галактик, а наша задача — заметить эти изменения.
Обитаемые зоны
Как и у планет, у галактик есть своя «обитаемая зона» — область, где условия благоприятны для жизни и выживания технологических цивилизаций. Цивилизации, скорее всего, будут группироваться не у спиральных рукавов (где много радиации от сверхновых) или у ядра (там слишком плотно, звезды сталкиваются, а сверхмассивная черная дыра периодически «пожирает» звезды)
Лучше всего искать «братьев по разуму» ближе к центру галактики, примерно на расстоянии 8 килопарсек (около 26 000 световых лет) от центра. В этой зоне, называемой коронационным кругом, звезды движутся с той же скоростью, что и спиральные волны плотности. Там достаточно тяжелых элементов (металлов) для образования каменных планет, низкая плотность сверхновых, а звезды не сталкиваются.
Сверхмассивная черная дыра (SMBH)
Стрелец А — это монстр в центре нашей Галактики, массой в 4 миллиона Солнц. И такие свермассивные черные дыры вполне могут быть энергетическими станциями. Сфера Дайсона вокруг Стрельца A* даст энергии как 100 миллионов солнц. Такую цивилизацию мы увидим как аномально яркий или, наоборот, затененный объект в центре галактики.
Корреляции Тулли-Фишера и Фабера-Джексона — это эмпирические законы, связывающие светимость галактики и скорость вращения звезд. Если цивилизация «съела» часть звезд своей галактики, эта галактика выпадет из корреляции. Такие поиски уже ведутся, но кандидатов пока нет.
Гипотеза симуляции
Ученые признают, что мы сами можем быть техносигнатурой. Например, наша Вселенная — это чья-то компьютерная симуляция, а если Вселенная — это компьютер, ее создатели могли оставить «пасхалки».
Пиксельная сетка
Как проверить симуляцию? Если Вселенная — это программа, у нее есть разрешение (пиксельная сетка). GZK-предел — это теоретический потолок энергии для космических лучей (протонов), летящих к нам из далеких галактик. Выше этого потолка протон должен терять энергию, сталкиваясь с реликтовым излучением.
Если Вселенная — это программа, то будет и пиксельная сетка, а в этом случае GZK-предел будет зависеть от направления: с одной стороны порог один, с другой — другой (потому что решетка не идеально круглая).
Чтобы доказать, что мы живем в симуляции, надо обнаружить статистически значимую анизотропию (зависимость от направления) в спектре сверхвысокоэнергетических космических лучей (UHECR). Этим занимаются обсерватории Pierre Auger и Telescope Array.
Погрешности округления
В компьютерной симуляции любые вычисления имеют погрешность округления. Если симуляция экономит ресурсы, константы могут чуть-чуть «дрожать» или медленно меняться со временем.
Постоянная тонкой структуры (α) — это число, которое определяет силу электромагнитного взаимодействия. Считается фундаментальной константой, то есть неизменной всегда и везде.
Чтобы доказать, что мы живем в симуляции, нужно обнаружить дрейф постоянной тонкой структуры (или других констант) по спектрам далеких квазаров. Некоторые эксперименты якобы видели намеки на такой дрейф, но пока это не подтверждено.
Надежда на ИИ
Главная проблема поиска техносигнатур — проклятие размерности. Слишком много параметров: где смотреть, когда смотреть, на какой частоте и с какой модуляцией.
И, конечно, спасает машинное обучение. Нейросети отлично справляются с поиском аномалий в тоннах данных (например, необычные кривые блеска звезд или аномалии в геологических породах).