En 1961, le célèbre astronome Frank Drake a créé une formule pour estimer le nombre d'intelligences extraterrestres (ETI) qui pourraient exister dans notre galaxie. Connue sous le nom d '«équation de Drake», cette formule a démontré que même selon les estimations les plus conservatrices, notre galaxie était susceptible d'héberger au moins quelques civilisations avancées à un moment donné. Environ une décennie plus tard, la NASA a officiellement lancé sa recherche de programme d'intelligence extraterrestre (SETI).
Ces efforts ont connu un regain d'intérêt majeur au cours des dernières décennies grâce à la découverte de milliers de planètes extrasolaires. Pour répondre à la possibilité que la vie puisse exister, les scientifiques s'appuient également sur des outils sophistiqués pour rechercher des indicateurs révélateurs des processus biologiques (aka. Biosignatures) et de l'activité technologique (technosignatures), qui pourraient indiquer non seulement la vie, mais une intelligence avancée.
Pour répondre à l'intérêt croissant dans ce domaine, la NASA a accueilli l'atelier NASA Technosignatures en septembre. Le but de cet atelier était d'évaluer l'état actuel de la recherche en technosignature, où se situent les voies les plus prometteuses et où des avancées peuvent être réalisées. Récemment, le rapport de l’atelier a été publié, qui contenait toutes leurs conclusions et recommandations pour l’avenir de ce domaine.
Cet atelier a vu le jour à la suite du projet de loi sur les crédits de la Chambre du Congrès qui a été adopté en avril 2018, dans lequel la NASA a été chargée de commencer à soutenir la recherche scientifique des technosignatures dans le cadre de sa recherche plus large de la vie extraterrestre. L'événement a réuni des scientifiques et des chercheurs principaux de divers domaines au Lunar and Planetary Institute (LPI) à Houston, tandis que beaucoup d'autres y ont participé via Adobe Connect.
Au cours de l'atelier de trois jours et demi, de nombreuses présentations ont été faites sur de nombreux sujets pertinents. Ceux-ci comprenaient différents types de technosignatures, la recherche radio pour l'intelligence extraterrestre (SETI), le système solaire SETI, les mégastructures, l'exploration de données et les recherches de lumière optique et proche infrarouge (NIL). Conformément au projet de loi de crédits parlementaires, les résultats de l'atelier ont été rassemblés dans un rapport qui a été soumis le 28 novembre 2018.
Au final, l'objectif de l'atelier était quadruple:
- Définissez l'état actuel du champ technosignature. Quelles expériences ont eu lieu? Quel est l'état de l'art en matière de détection de technosignature? Quelles limites avons-nous actuellement sur les technosignatures?
- Comprendre les avancées à court terme dans le domaine de la technosignature. Quels actifs sont en place qui peuvent être appliqués à la recherche de technosignatures? Quels projets planifiés et financés feront progresser l'état de l'art dans les années à venir, et quelle est la nature de cette évolution?
- Comprendre le potentiel futur du domaine de la technosignature. Quels nouveaux levés, nouveaux instruments, développement technologique, nouveaux algorithmes d'exploration de données, nouvelle théorie et modélisation, etc., seraient importants pour les progrès futurs dans le domaine?
- Quel rôle les partenariats de la NASA avec le secteur privé et les organisations philanthropiques peuvent-ils jouer pour faire progresser notre compréhension du domaine des technosignatures?
Le rapport commence par fournir des informations générales sur la chasse aux technosignatures et propose une définition du terme. Pour cela, les auteurs citent Jill Tarter, l'un des principaux leaders dans le domaine de la recherche SETI et la personne qui a inventé le terme lui-même. En plus d'être directrice du Center for SETI Research (qui fait partie de l'Institut SETI) pendant 35 ans, elle a également été chargée de projet pour le programme SETI de la NASA avant son annulation en 1993.
Comme elle l'indiquait dans un article de 2007, intitulé «L'évolution de la vie dans l'Univers: sommes-nous seuls?»:
«Si nous pouvons trouver des technosignatures - preuves d'une technologie qui modifie son environnement de manière détectable - alors nous serons autorisés à déduire l'existence, au moins à un certain moment, de technologues intelligents. Comme pour les biosignatures, il n'est pas possible d'énumérer toutes les technosignatures potentielles de la technologie telle que nous ne la connaissons pas encore, mais nous pouvons définir des stratégies de recherche systématiques pour les équivalents de certaines technologies terrestres du 21e siècle. »
En d'autres termes, les technosignatures sont ce que nous, humains, reconnaîtrions comme des signes d'activité technologiquement avancée. L'exemple le plus connu est celui des signaux radio, que les chercheurs de SETI ont passé ces dernières décennies à rechercher. Mais il existe de nombreuses autres signatures qui n'ont pas été étudiées de manière approfondie, et d'autres sont constamment conçues.
Il s'agit notamment des émissions laser, qui pourraient être utilisées pour les communications optiques ou comme moyen de propulsion; des signes de mégastructures, qui, selon certains, étaient à l'origine de la mystérieuse gradation de Tabby’s Star; ou une atmosphère pleine de dioxyde de carbone, de méthane, de CFC et d'autres polluants connus (pour prendre une page de notre propre livre).
Lorsqu'il s'agit de rechercher des biosignatures, les scientifiques sont limités par le fait qu'il n'y a qu'une seule planète que nous connaissons qui supporte la vie: la Terre. Mais les défis s'étendent bien au-delà pour inclure les questions de financement et. Comme Jason Wright - professeur agrégé à PSU et au Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) et l'un des auteurs du rapport - a déclaré à Space Magazine par e-mail:
«Les défis techniques sont nombreux. Quelles sortes de technosignatures une espèce technologique extraterrestre générerait-elle? Lesquels sont détectables? Comment saurons-nous si nous en avons trouvé un? Si nous le trouvons, comment pouvons-nous être sûrs que c'est un signe de technologie et non quelque chose d'inattendu mais de naturel? "
À cet égard, les planètes sont considérées comme «potentiellement habitables» selon qu'elles sont ou non «semblables à la Terre». De la même manière, la chasse aux technosignatures se limite aux technologies que nous savons réalisables. Cependant, il existe également des différences importantes entre les technosignatures et les biosignatures.
Comme ils l'expliquent, de nombreuses technologies avancées proposées sont soit «auto-lumineuses» (c'est-à-dire des lasers ou des ondes radio), soit impliquent la manipulation d'énergie à partir de sources naturelles lumineuses (c'est-à-dire des sphères Dyson et d'autres mégastructures autour des étoiles). Il est également possible que les technosignatures soient largement distribuées car les espèces en question peuvent avoir propagé leur civilisation aux systèmes stellaires voisins et même aux galaxies.
Comme l'a expliqué Wright, il existe de nombreux types de technosignatures, dont la plus recherchée est un signal radio:
«Celles-ci ont de nombreux avantages: elles sont évidemment artificielles, elles sont l'un des moyens les moins chers et les plus faciles de transmettre des informations sur de longues distances, elles ne nécessitent aucune extrapolation de la technologie de la nôtre pour générer, et nous pouvons détecter des signaux même assez faibles à distances interstellaires. Les lasers, à impulsions ou à faisceaux continus, présentent également les mêmes avantages. Les deux technosignatures ont été proposées il y a près de 50 ans, et la plupart des travaux effectués jusqu'à présent sur les technosignatures les recherchaient. »
Pour chacune de ces signatures, il est donc nécessaire d'établir des limites supérieures, afin que les scientifiques sachent exactement ne pas chercher. "Lorsque vous recherchez quelque chose et que vous ne le trouvez pas, vous devez documenter soigneusement quels signaux vous avez prouvésne fais pas existent », a déclaré Wright. "Quelque chose comme: aucun signal plus fort qu'un certain niveau, à un certain moment, dans une certaine gamme de certaines étoiles, plus étroit qu'une certaine bande passante, dans une certaine gamme de fréquences."
Le rapport examine ensuite quelles sont les limites supérieures de détection pour chaque technosignature et quelles méthodes et technologies actuelles existent pour les rechercher. Pour mettre cela en perspective, ils citent une étude de 2005 de Chyba et Hand:
«Les astro-physiciens… ont passé des décennies à étudier et à rechercher des trous noirs avant d'accumuler des preuves convaincantes de leur existence. La même chose peut être dite pour la recherche de supraconducteurs à température ambiante, la désintégration de protons, les violations de la relativité restreinte, ou d'ailleurs le boson de Higgs. En effet, une grande partie des recherches les plus importantes et les plus passionnantes en astronomie et en physique concerne exactement l’étude d’objets ou de phénomènes dont l’existence n’a pas été démontrée - et qui pourrait en fait s’avérer inexistante. En ce sens, l'astrobiologie ne fait que confronter ce qui est une situation familière, voire banale dans nombre de ses sciences sœurs. »
En d'autres termes, les progrès futurs dans ce domaine consisteront à développer des moyens de rechercher d'éventuelles technosignatures et à déterminer sous quelle forme ces signatures ne peuvent pas être exclues en tant que phénomènes naturels. Ils commencent par examiner les vastes travaux qui ont été réalisés dans le domaine de la radioastronomie.
En fin de compte, seule une source radio astronomique à bande extrêmement étroite pourrait être considérée comme ayant une origine artificielle, car les transmissions radio à large bande sont courantes dans notre galaxie. En conséquence, les chercheurs de SETI ont mené des enquêtes qui ont recherché des sources radio à ondes continues et à impulsions qui ne pouvaient pas être expliquées par des phénomènes naturels.
Un bon exemple de cela est le célèbre «WOW! Signal »détecté le 15 août 1977 par l'astronome Jerry R. Ehman à l'aide du radiotélescope Big Ear de l'Ohio State University. Au cours de l'étude de la constellation du Sagittaire, près de l'amas globulaire M55, le télescope a remarqué un saut soudain des transmissions radio.
Malheureusement, plusieurs enquêtes de suivi n'ont pas pu trouver d'autres indications de signaux radio provenant de cette source. Cet exemple et d'autres caractérisent le travail minutieux et difficile qui accompagne la recherche de technosignatures d'ondes radio, qui a été caractérisé comme la recherche d'une aiguille dans la «botte de foin cosmique».
Des exemples d'instruments et de méthodes d'enquête existants comprennent le Allen Telescope Array du SETI Institute, l'Observatoire Arecibo, le Robert C. Byrd Green Bank Telescope, le Parkes Telescope et le Very Large Array (VLA), le projet [Email protected] et Breakthrough Listen . Mais étant donné que le volume d'espace qui a été recherché pour les recherches radio à la fois continues et pulsées, les limites supérieures actuelles sur les signatures d'ondes radio sont assez faibles.
De même, les signaux de lumière optique et proche infrarouge (NIL) doivent également être compressés en termes de fréquence et de temps afin d'être considérés comme d'origine artificielle. Ici, les exemples incluent l'instrument SETI optique proche infrarouge (NIROSETI), le système de réseau de télescopes à imagerie par rayonnement très énergétique (VERITAS), l'explorateur de levés à champ large pour objets proches de la terre (NEOWISE) et le spectromètre à échelle haute résolution Keck / ( LOCATIONS).
Lorsqu'il s'agit de rechercher des mégastructures (telles que les sphères de Dyson), les astronomes se concentrent à la fois sur la chaleur perdue des étoiles et sur les baisses de leur luminosité (obscurcissements). Dans le cas du premier, des enquêtes ont été menées pour rechercher un excès d'énergie infrarouge provenant des étoiles proches. Cela pourrait être considéré comme une indication que la lumière des étoiles est captée par la technologie (comme les panneaux solaires).
Conformément aux lois de la thermodynamique, une partie de cette énergie serait rayonnée sous forme de chaleur «résiduelle». Dans ce dernier cas, des obscurcissements ont été étudiés à partir des données du Kepler et K2 missions pour voir si elles pouvaient indiquer la présence de structures en orbite massives - de la même manière qu'elles ont été utilisées pour confirmer les transits planétaires et l'existence d'exoplanètes.
De même, des levés ont été menés dans d'autres galaxies à l'aide de l'explorateur de levés infrarouges à grand champ (WISE) et du levé tout ciel à deux microns (2MASS) pour rechercher des signes d'obscurcissement. D'autres recherches sont en cours avec le satellite astronomique infrarouge (IRAS) et les sources disparaissant et apparaissant pendant un siècle d'observations (VASCO).
Le rapport traite également des technosignatures qui peuvent exister dans notre propre système solaire. Ici, le cas de «Oumuamua est soulevé. Selon des études récentes, il est possible que cet objet soit en fait une sonde extraterrestre et que des milliers de ces objets puissent exister dans le système solaire (dont certains pourraient être étudiés dans un avenir proche).
Il y a même eu des tentatives pour trouver des preuves de civilisations passées ici sur Terre grâce à des technosignatures chimiques et industrielles, similaires à la façon dont de tels indicateurs sur une planète extra-solaire pourraient être considérés comme des preuves d'une civilisation avancée.
Une autre possibilité est l'existence d'artefacts extraterrestres basés sur l'espace ou de «messages en bouteille». Ceux-ci pourraient prendre la forme de vaisseaux spatiaux contenant des messages similaires à la «plaque des pionniers» du Pioneer 10 et 11 missions ou le «Golden Record» du Voyager 1 et 2 missions.
En fin de compte, les limites supérieures de ces technosignatures varient et aucune tentative pour en trouver n'a réussi jusqu'à présent. Cependant, comme ils le notent, il existe des opportunités considérables pour la détection de futures technosignatures grâce au développement d'instruments de nouvelle génération, à des méthodes de recherche affinées et à des partenariats lucratifs.
Celles-ci permettront une plus grande sensibilité lors de la recherche d'exemples de technologie de communication, ainsi que des signes de signatures chimiques et industrielles grâce à la possibilité d'imager directement des exoplanètes.
Les exemples incluent des instruments au sol comme le télescope extrêmement grand (ELT), le grand télescope synoptique (LSST) et le télescope géant de Magellan (GMT). Il existe également des instruments spatiaux existants, notamment le Kepler mission (dont les données conduisent encore à de précieuses découvertes), la Gaia mission et Satellite de sondage sur les exoplanètes en transit (TESS).
Les projets spatiaux en cours de développement comprennent la Télescope spatial James Webb (JWST), le Télescope infrarouge à champ large (WFIRST), et Transits PLAnetary et oscillations des étoiles (PLATO). Ces instruments, combinés à des logiciels améliorés et à des méthodes de partage de données, devraient donner de nouveaux résultats intéressants dans un avenir pas trop lointain.
Mais comme l'a résumé Wright, la chose qui fera la plus grande différence est beaucoup de temps et de patience:
«Malgré ses 50 ans, SETI (ou, si vous voulez, la recherche de technosignatures) est à bien des égards encore à ses balbutiements. Il n'y a pas eu beaucoup de recherches par rapport à d'autres recherches (matière noire, trous noirs, vie microbienne, etc.) en raison du manque de financement historique; il n'y a même pas eu beaucoup de travail quantitatif et fondamental sur les technosignatures à rechercher! Jusqu'à présent, la majeure partie du travail a consisté à penser à ce qu'ils feraient s'ils avaient un financement. J'espère que nous pourrons bientôt commencer à mettre ces idées en pratique! »
Après un demi-siècle, la recherche de l'intelligence extraterrestre n'a toujours trouvé aucune preuve d'une vie intelligente au-delà de notre système solaire - c'est-à-dire la fameuse question de Fermi, «Où est tout le monde?», Tient toujours. Mais c'est la bonne chose à propos du paradoxe de Fermi, vous ne devez le résoudre qu'une seule fois. Tout ce dont l'humanité a besoin, c'est de trouver un seul exemple, et la question tout aussi ancienne: «Sommes-nous seuls?», Recevra enfin une réponse.
Le rapport final, «La NASA et la recherche de signatures technologiques», a été compilé par Jason Wright et Dawn Gelino - professeur agrégé à PSU et au Center for Exoplanets and Habitable Worlds (CEHW) et chercheur au NASA Exoplanet Science Institute (NExScI) , respectivement.
