Obcy mogą być ukryci w księżycowym pyle. To nie żart

Od dziesięcioleci szukamy obcych cywilizacji, nasłuchując sygnałów radiowych dochodzących z kosmosu. Jest tylko jeden problem, być może słuchamy w niewłaściwy sposób. Nowa praca naukowców związanych z SETI proponuje kompletnie inną metodę. Zamiast wypatrywać wiadomości od kosmitów, możemy przeszukać księżycowy pył w poszukiwaniu śladów ich działalności.

Jeśli w Drodze Mlecznej kiedykolwiek istniały zaawansowane cywilizacje, ich działalność mogła pozostawić po sobie nie tylko fale radiowe, ale również fizyczne pozostałości. A część takich pozostałości mogła po miliardach lat trafić do Układu Słonecznego.

Księżyc może być pod tym względem znacznie lepszym archiwum kosmicznej historii niż Ziemia.

Pomysł opisany przez Lewisa J. Pinaulta z SETI Institute i jego współpracowników zakłada poszukiwanie fizycznych cząstek, które mogłyby być pozostałościami działalności technologicznej obcych cywilizacji. Artykuł został udostępniony jako preprint w serwisie arXiv i skierowany do publikacji w International Journal of Astrobiology. Badanie to opisał serwis Universe Today.

Poszukiwanie pozaziemskiej inteligencji, czyli SETI, przez lata koncentrowało się przede wszystkim na falach radiowych. Logika jest oczywista. Cywilizacja technologiczna może wykorzystywać radio do komunikacji, a wystarczająco silny i charakterystyczny sygnał może być wykryty z ogromnej odległości.

Jest jednak pewien fundamentalny problem. Kosmos jest bardzo stary, a cywilizacje mogą mieć stosunkowo krótkie życie.

Droga Mleczna powstała około 13 mld lat temu. Układ Słoneczny ma około 4,6 mld lat. Nie ma żadnego powodu, aby zakładać, że technologiczna cywilizacja gdzieś w naszej galaktyce musi istnieć właśnie teraz i jednocześnie nadawać sygnały, które jesteśmy w stanie odebrać.

Wyobraźmy sobie cywilizację, która pojawiła się miliard lat temu, rozwijała przez kilkaset milionów lat, a następnie zniknęła. Jej sygnały radiowe dawno już przeleciały przez galaktykę. Dla współczesnego obserwatora mogłoby to wyglądać tak, jakby nigdy jej nie było.

Naukowcy proponują więc zmianę pytania. Zamiast pytać: Czy ktoś teraz nadaje?, można zapytać: Czy ktoś kiedykolwiek był tutaj i pozostawił po sobie ślad?

I właśnie tutaj na scenę wchodzi Księżyc.

Nie chodzi o to, że obcy lądowali na Księżycu. Nie ma żadnych dowodów, że kiedykolwiek odwiedzili nasz naturalny satelita.

Księżyc może być jednak czymś w rodzaju gigantycznego kosmicznego kolektora odpadów.

Naukowcy rozważają dwa interesujące rodzaje takich obiektów.

Pierwszym są tak zwane cząstki Arkhipova, nazwane na cześć ukraińskiego astronoma Aleksieja Arkhipova. Chodzi o niewielkie fragmenty technologicznego gruzu, które nie zostałyby wysłane w kosmos celowo.

Wyobraźmy sobie cywilizację budującą ogromną konstrukcję wokół swojej gwiazdy, na przykład rój Dysona. Przy takiej skali działalności część elementów z czasem ulegałaby zniszczeniu. Niektóre fragmenty mogłyby zostać wyrzucone poza macierzysty układ planetarny i rozpocząć niezwykle długą podróż przez przestrzeń międzygwiezdną.

Drugim pomysłem są cząstki Bracewella, nazwane od fizyka Ronalda Bracewella. W tym przypadku sytuacja jest jeszcze ciekawsza. Nie byłyby to przypadkowe odpady, lecz niewielkie, celowo wysyłane urządzenia lub cząstki technologiczne, działające trochę jak kosmiczny inteligentny pył.

Jeżeli jakaś cywilizacja rzeczywiście wysyłałaby takie urządzenia do innych układów gwiezdnych, część z nich mogłaby w końcu trafić w okolice Słońca.

To, że obcy materiał mógłby dotrzeć w okolice Ziemi po bardzo długim czasie, nie jest aż tak absurdalne, jak może się wydawać.

Słońce wraz z całym Układem Słonecznym krąży wokół centrum Drogi Mlecznej. Jeden pełny obieg zajmuje około 230 mln lat.

A teraz spójrzmy na to z innej perspektywy. Skoro Droga Mleczna ma około 13 mld lat, Słońce zdążyło już wykonać około 50–60 pełnych okrążeń wokół centrum galaktyki.

Nasz Układ Słoneczny nie siedzi więc w jednym miejscu. Jeśli gdzieś w galaktyce dawno temu powstał technologiczny pył, część takiego materiału mogła w odpowiednich warunkach przeciąć kiedyś drogę Układu Słonecznego.

Problem polega oczywiście na tym, że kosmos jest gigantyczny, a takie cząstki mogą być niewyobrażalnie małe. Dlatego trzeba znaleźć miejsce, w którym mogły się zachować.

I tutaj Księżyc ma przewagę nad naszą planetą.

Ziemia jest aktywna geologicznie. Mamy atmosferę, oceany, wiatr, deszcz, erozję, ruch płyt tektonicznych i cały obieg wody. Przez miliony i miliardy lat powierzchnia naszej planety jest nieustannie przebudowywana.

Jeżeli mikroskopijny fragment obcej technologii spadłby na Ziemię miliard lat temu, szansa na odnalezienie go dzisiaj byłaby bardzo mała.

Księżyc jest pod tym względem niemal idealnym archiwum. Nie ma atmosfery, płynnej wody ani aktywnych płyt tektonicznych. Materiał, który trafia na jego powierzchnię, nie zostaje więc natychmiast zwietrzony, wypłukany do oceanu albo pogrzebany w wyniku ruchów kontynentów.

Nie oznacza to jednak, że księżycowa powierzchnia pozostaje całkowicie nieruchoma. Wręcz przeciwnie.

Powierzchnia Księżyca jest nieustannie bombardowana przez mikrometeoroidy. Te niewielkie uderzenia mieszają górną warstwę księżycowego gruntu. Proces ten określa się mianem impact gardening, czyli w wolnym tłumaczeniu ogrodnictwa uderzeniowego.

Brzmi niewinnie, ale z punktu widzenia poszukiwania obcej technologii jest niezwykle interesujący.

Dzięki kolejnym mikrouderzeniom niewielkie cząstki mogą stopniowo przemieszczać się w głąb regolitu. W rezultacie potencjalne ślady technologii mogą zostać zakopane nawet na głębokości kilku metrów.

Powierzchnia Księżyca jest wystawiona na działanie promieniowania kosmicznego. Zakopanie materiału pod warstwą regolitu może więc zwiększyć jego szanse na przetrwanie przez bardzo długi czas.

Księżyc działa tym samym trochę jak naturalny sejf. Nie jest idealny, ale w porównaniu z powierzchnią Ziemi przechowuje ślady dawnej aktywności w znacznie mniej brutalny sposób.

Oczywiście pojawia się ogromny problem. Nawet jeżeli jakaś technologiczna cząstka rzeczywiście została wyrzucona z odległego układu gwiezdnego, musi najpierw przetrwać podróż międzygwiezdną.

A ta nie jest przyjemna.

Przez miliony lub nawet miliardy lat taki materiał byłby bombardowany promieniowaniem kosmicznym oraz mikroskopijnymi cząstkami pyłu. Autorzy pracy wskazują jednak, że z jeśli były zbudowane z odpowiednich materiałów, część takich obiektów mogłaby przetrwać od około 100 milionów do nawet 1 miliarda lat.

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

To wciąż zdecydowanie za mało, aby bez problemu przetrwać całą historię Drogi Mlecznej. Nie można jednak wykluczyć, że część materiału powstała stosunkowo niedawno albo że wyjątkowo odporne obiekty zachowały się znacznie dłużej.

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

Dla potencjalnej technologicznej drobiny to bardzo zła wiadomość.

Uderzenie w Księżyc z prędkością większą niż około 5 km/s może doprowadzić do całkowitego odparowania materiału. Innymi słowy, nawet jeśli obca technologia dotrze do Układu Słonecznego, może dosłownie wyparowć podczas spotkania z powierzchnią naszego satelity.

Autorzy pracy wskazują jednak na interesujący mechanizm, który może częściowo rozwiązać ten problem. Chodzi o ciśnienie promieniowania słonecznego.

Światło nie jest całkowicie pozbawione wpływu na materię. Fotony mogą wywierać niewielkie ciśnienie, które w przypadku bardzo małych ziaren ma znaczenie. Dla odpowiednio dobranej wielkości i gęstości cząstki może ono przeciwdziałać grawitacyjnemu przyspieszaniu w stronę Słońca.

W odpowiednich warunkach taki fragment mógłby więc zwolnić na tyle, aby po dotarciu do Księżyca nie zostać całkowicie zniszczonym.

Nie należy oczekiwać małego latającego spodka zakopanego pod powierzchnią Księżyca. Najbardziej prawdopodobnym znaleziskiem byłby raczej mikroskopijny fragment nietypowego materiału.

Mógłby mieć rozmiar zaledwie kilku mikrometrów. Dla porównania: ludzki włos ma zazwyczaj około 50–100 mikrometrów grubości.

Jeszcze ciekawsza jest możliwość, że takie cząstki zostałyby uwięzione w tak zwanych aglutynatach. Są to niewielkie szkliste struktury powstające podczas krótkotrwałego stopienia księżycowego materiału wskutek uderzeń.

W praktyce naukowcy nie szukaliby więc kosmicznego artefaktu w klasycznym znaczeniu. Szukaliby materiału, którego skład, struktura albo sposób wykonania byłyby trudne do wyjaśnienia naturalnymi procesami.

I właśnie tutaj zaczyna się prawdziwy koszmar. Naukowcy szacują, że zbadanie 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 ich po kolei byłoby oczywiście kompletnie niewykonalne. Nawet gdybyśmy znaleźli sposób na obejrzenie każdego z nich, zajęłoby to absurdalnie dużo czasu.

Dlatego kluczową rolę może odegrać sztuczna inteligencja. Pomysł zakłada wykorzystanie mikroskopii elektronowej o bardzo wysokiej rozdzielczości. Obrazy kolejnych fragmentów regolitu mogłyby być analizowane automatycznie przez algorytmy computer vision.

Naukowcy wspominają między innymi o modelu YOLO-ET, który był już wykorzystywany przez zespół w poprzednich badaniach.

System nie musiałby od razu stwierdzać: oto technologia kosmitów. Jego zadaniem byłoby przede wszystkim znalezienie czegoś nietypowego. Cząstki różniące się kształtem, strukturą lub właściwościami od typowych składników regolitu można byłoby automatycznie oznaczyć do dalszych badań.

Najciekawsze próbki można byłoby następnie poddać znacznie dokładniejszym analizom, między innymi z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej, technologii Focused Ion Beam czy nanotomografii komputerowej.

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

Najciekawsze jest to, że takie poszukiwania mogą mieć sens nawet w przypadku całkowitego fiaska. W nauce brak odkrycia również może być wynikiem.

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

To nadal ogromna ilość. Ale w przypadku hipotetycznej cywilizacji znajdującej się na II poziomie skali Kardaszewa, cywilizacjia wykorzystującej całą energię emitowaną przez gwiazdę centralną, 10 proc. masy Ziemi w postaci technologicznego pyłu wcale nie musi być szczególnie dużą wartością.

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

To niewiele, ale właśnie o to chodzi. SETI nie musi od razu znaleźć kosmitów. Każdy kolejny eksperyment może zawężać zakres tego, co jest możliwe.

Największa zaleta tego pomysłu polega na tym, że nie wymaga założenia, iż obca cywilizacja istnieje dokładnie w tym samym czasie co my.

To ogromna różnica. Radioastronomia pozwala szukać sygnałów wysyłanych przez cywilizacje, które są aktywne obecnie lub których sygnał właśnie do nas dociera. Poszukiwanie technologicznych pozostałości jest znacznie bardziej elastyczne czasowo. Jeżeli odpowiednio odporny materiał przetrwa miliony albo setki milionów lat, może zostać znaleziony długo po tym, jak jego twórcy przestaną istnieć.

Księżyc może więc przechowywać coś, czego nie znajdziemy już w żadnym sygnale radiowym, fizyczny ślad cywilizacji, która istniała przed nami.

Na razie nie ma żadnego dowodu, że taki materiał rzeczywiście znajduje się w księżycowym regolicie. To bardzo odważna hipoteza i wymaga ogromnej pracy, aby sprawdzić ją eksperymentalnie.

Ale w pewnym sensie pomysł jest wyjątkowo prosty. Zamiast nasłuchiwać całego Wszechświata i liczyć na to, że ktoś akurat do nas mówi, można zacząć przeszukiwać kosmiczny pył pod naszym nosem.

A jeśli kiedyś wśród biliona zwyczajnych ziaren znajdziemy jedno, którego nie da się wyjaśnić żadnym naturalnym procesem, pytanie czy jesteśmy sami? nabierze zupełnie nowego znaczenia.

Główna ilustracja stworzona przy pomocy AI.