فرازمینی ها

فرازمینی ها

هزاران سال است که گروه‌های مختلف صرفاً به بحث‌وجدل برای فرضیه‌سازی و اندیشیدن به وجود فرازمینی‌ها پرداخته‌اند. همان‌طوری که وول اشاره کرده است، مسئله فقط این نبود که هیچ‌گونه شواهد فیزیکی‌ای به نفع هرکدام از طرفین بحث وجود نداشت.

مسئله این بود که هیچ‌کس نمی‌دانست چطور به شواهد فیزیکی دست یابد (اگرچه اسکاپارلی و لاول توانسته بودند به کمک تلسکوپ به برخی شواهد دست یابند).

در سال 1959 دگرگونی در وضع آغاز شد، زمانی که فیزیک‌دانان دانشگاه کرنل، جوزپه کوکونی[1] و فیلیپ موریسون[2] یک مقالۀ کوتاه سه‌صفحه‌ای با عنوان «جست‌وجو در پی ارتباطات بین ستاره‌ای»[3] در مجلۀ علمی نیچر منتشر کردند.

کوکونی و موریسون مقاله را چنین شروع کردند که فرض کنید جامعه‌ای با عمر طولانی و از نظر فنّی پیشرفته در گوشه‌ای از کهکشان ما وجود داشته باشد. فرض کنید آن‌ها می‌دانند خورشید ما می‌تواند حیات در سیّارات منظومه را حفظ کند.

اگر آن‌ها می‌خواستند پیامی را به روش ما ارسال کنند، چگونه این کار را انجام می‌دادند؟ و آیا ما تکنولوژی تشخیص آن را داریم؟

کوکونی و موریسون برای پاسخ به سؤال اول چنین استدلال کردند که فرازمینی‌های فرضی از امواج رادیویی استفاده می‌کنند، امواجی که با سرعت نور حرکت می‌کنند و می‌توانند از موانعی مانند ابرهای گازی و جوّ زمین عبور کنند. آن‌ها برای پاسخ به سؤال دوم تا حدّی به محاسبات ریاضی پرداختند.

آن‌ها توانستند نشان دهند که اگر موجودات فضایی قدرت سیگنال رادیویی خود را به سطحی فراتر از سیگنال‌های ما ارتقا دهند (اما در حد توان خود)، در این صورت تلسکوپ‌های رادیویی متصل بـه زمین مانند تلسکوپ‌هایی که قبلاً در اواخر دهۀ 1950 ساخته شده بودند، از حساسیت کافی برای تشخیص آن‌ها برخوردار خواهند بود.

این مقاله تا حدّی به معنای واقعی کلمه یک هشدار بود. کوکونی و موریسون می‌گفتند که شاید در حال حاضر مکالماتی در مرز بین‌سیّاره‌ای رخ دهد. اگر از تجهیزات لازم برخوردار باشیم می‌توانیم این مکالمات را بشنویم. آن‌ها چنین نتیجه‌گیری کردند:

خواننده ممکن است این گمانه‌زنی‌ها را کاملاً با حوزۀ علمی- تخیّلی مرتبط سازد. ما معتقدیم که شیوۀ استدلال فوق نشان می‌دهد که وجود سیگنال‌های بین‌ستاره‌ای کاملاً با اطلاعات کنونی ما مطابقت دارد و اگر چنین سیگنال‌هایی وجود داشته باشد، ابزار تشخیص آن‌ها اکنون در دسترس است.

عدۀ کمی اهمیت عملی و فلسفی تشخیص ارتباطات بین‌ستاره‌ای را انکار خواهند کرد؛ بنابراین احساس می‌کنیم که جست‌وجوی این سیگنال‌ها نیازمند تلاش زیادی است. تخمین احتمال موفقیت دشوار است، اما اگر این سیگنال‌ها را هرگز جست‌وجو نکنیم، شانس موفقیت صفر است. ^[۱]

بهتر است که به عقب برگردیم و نگاهی داشته باشیم به تحولات اواسط قرن بیستم که راه را برای دیدگاه کوکونی و موریسون باز کرد. موریسون در دهۀ 1930 در برکلی تحت نظر رابرت اوپنهایمر[4] به مطالعۀ فیزیک پرداخت و در طول جنگ جهانی دوم نیز به پروژۀ منهتن[5] پیوست.

او در آزمایشگاه متالورژی دانشگاه شیکاگو روی طراحی رآکتور هسته‌ای کار کرد و بعداً در لوس‌آلاموس به طراحی «لنزهای انفجاری» موردنیاز برای احتراق اولین بمب اتمی کمک کرد. او حتی هستۀ پلوتونیومی اولین آزمایش هسته‌ای را در پشت خودروی دوج خود به محل آزمایش ترینیتی منتقل کرد.

موریسون پس از جنگ، در کرنل مشغول به کار شد، در جنبش منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای فعالیت کرد و به امکان استفاده از پرتو گاما در ستاره‌شناسی علاقه‌مند شد.

به‌این‌ترتیب بود که او با کوکونی آشنا شد، فیزیک‌دان ایتالیایی که در کرنل نیز تدریس می‌کرد و روی پرتوهای کیهانی سریع‌السیر، و ذرّات مادۀ پرانرژی که حتی انرژی بیشتری از پرتوهای گاما حمل می‌کردند مطالعه می‌کرد.

موریسون می‌دانست که پرتوهای گاما می‌توانند به غبار بین‌ستاره‌ای که دید ما را از کهکشان راه شیری محدود می‌کنند، نفوذ کنند و کوکونی نیز می‌دانست که فیزیک‌دانان در حال یادگیری نحوۀ ساخت سنکروترون‌هایی هستند که پرتوهای گاما ساطع می‌کنند. آن‌ها در این فکر بودند که آیا این پرتوها می‌توانند پیام‌ها را بین ستارگان انتقال دهند.

متأسفانه این سؤال پاسخ مشخصی نداشت؛ زیرا هنوز تکنولوژی جمع‌آوری، متمرکزسازی و اندازه‌گیری دقیق پرتوهای گاما وجود نداشت؛ بنابراین آن‌ها راه‌حل امیدوارکننده‌تری ارائه کردند و آن فرکانس‌های رادیویی بود.

ظهور رشتۀ نجوم رادیویی مدیون مهندس بیست‌وشش‌سالۀ آزمایشگاه تلفن بل به نام کارل جانسکی[6] است. در سال 1932، جانسکی در حال کار با یک آنتن موج‌کوتاه جهت‌دار برای مطالعۀ پارازیت‌های استاتیک رادیویی بود که در اتصالات تلفن در آن‌سوی اقیانوس اطلس اختلال ایجاد می‌کرد.

او در این بین، سیگنال رادیویی مرموزی را کشف کرد که هر 23 ساعت و ۵۶ دقیقه از جلوی آنتن او می‌گذشت. این ازقضا طول یک «روز نجومی»[7] بود یا زمانی که طول می‌کشد تا زمین یک‌بار نسبت به ستاره‌ها بچرخد. (یک روز خورشیدی کمی طولانی‌تر از یک روز نجومی است، زیرا در همان زمان که زمین به دور محور خود می‌چرخد، در امتداد مدار خود به دور خورشید نیز حرکت می‌کند.

زمین باید کمی بیش از یک‌بار نسبت به ستارگان بچرخد تا به همان وضع قرارگرفتن زمین نسبت به خورشید برگردد.) دورۀ روز نجومی سیگنال به این معنی بود که منبع موج باید در آسمان باشد، اما این منبع نمی‌توانست خورشید باشد.

جانسکی درنهایت منشأ سیگنال را در صورت فلکی قوس در متراکم‌ترین قسمت کهکشان راه شیری ردیابی کرد و بدین ترتیب اولین فردی شد که یک شیء ساطع‌کنندۀ امواج رادیویی را در خارج از منظومۀ شمسی کشف کرد.

اکنون تصور می‌شود که سیگنال‌های کشف‌شده توسط جانسکی را الکترون‌هایی گسیل می‌کنند که در میدان مغناطیسی قوس A* (سیاهچاله‌ای بسیار بزرگ در مرکز کهکشان) وجود دارند.

بعدها به‌افتخار این کشف، واحد بنیادی تابش در نجوم رادیویی جانسکی نام گرفت. اما آزمایشگاه تلفن بل به جانسکی فرصت نداد تا یافته‌های خود را دنبال کند. درنتیجه، علم جدید نجوم رادیویی عمدتاً در طول سال‌های قبل از جنگ جهانی دوم و همچنین در طی جنگ در حال رکود بود.

بااین‌حال، جنگ نیز مانند بسیاری پدیده‌های دیگر، این رشته را کاملاً از فیزیک هسته‌ای به سمت محاسبات و موشک تغییر داد. به‌موازات پروژۀ منهتن، ایالات متحده و بریتانیا یک پروژۀ کوتاه‌مدت را در مورد استفاده از پالس‌های رادیویی مایکروویو برای کمک به شناسایی مهاجمان و هدایت بمب‌افکن‌ها به سمت اهداف خود انجام دادند.

دانشمندان آزمایشگاه تشعشع MIT در فرایند توسعۀ رادار به پیشرفت‌های چشمگیری در الکترونیک رادیویی، مانند تکنیک‌هایی برای فیلتر کردن نویز گیرنده دست یافتند. با پایان جنگ، اخترشناسان متوجه شدند که تکنولوژی‌های جدید تشخیص منابع رادیویی ضعیف را در آسمان ممکن می‌سازد.

در این میان، تکنولوژی آلمان نیز کمک‌کننده بود. دانشمندان بریتانیایی با استفاده از دیش‌های وورتس‌بورگ[8]، نوعی رادار ضدّهوایی که نازی‌ها هنگام فرار از سواحل فرانسه و هلند رها کرده بودند، برای نخستین بار توانستند تشعشع رادیویی لکه‌های خورشیدی را مشاهده کنند.

در هلند نیز اخترشناسی به نامیان اورت[9]، از دیش وورتس‌بورگ برای تأیید کشف سال 1951 در رابطه با «خط هیدروژن» 21 سانتی‌متری استفاده کرد.

ازآنجاکه خط هیدروژن کلید داستان هوش فرازمینی است، بیشتر به این مسئله می‌پردازیم. یک اتم هیدروژن از یک پروتون و یک الکترون تشکیل شده است.

در مکانیک کوانتومی، هر دو ذرّه دارای نوعی تکانۀ زاویه‌ای به نام اسپین[10] هستند. وقتی دو ذرّه اسپین یکسان (موازی) داشته باشند، انرژی کلّی ‌اتم هیدروژن کمی بیشتر خواهد بود. وقتی اسپین مخالف (غیرموازی) دارند، اتم انرژی کمتری دارد.

هرچند وقت یک‌بار (به‌طور متوسط هر 10 میلیون سال) الکترون در یک اتم هیدروژن پرانرژی می‌تواند اسپین خود را از موازی به غیرموازی تغییر دهد. هنگامی‌که این اتفاق می‌افتد، اتم انرژی رادیویی زیادی را به‌صورت انفجاری با طول‌موج 21.1061 سانتی‌متر و فرکانس 1420.4058 مگاهرتز منتشر می‌کند.

اگرچه تغییر در اتم هیدروژن منفرد بسیار نادر است، اما ابرهای گازی بین‌ستاره‌ای دارای اتم‌های هیدروژن زیادی هستند که همیشه از تعداد الکترون کمی در حال چرخش بوده و برخی از امواج نیز همیشه تقریباً با طول‌موج 21 سانتی‌متر به بیرون نشت می‌کنند.

فیزیک‌دانان دانشگاه هاروارد، هارولد ایون[11] و ادوارد پرسل[12]، اولین کسانی بودند که پس اورت، در بهار 1951 این انرژی را شناسایی کردند.

ازآنجایی‌که خط هیدروژن بسیار باریک است، یافتن آن در میان تشعشعات دیگر پس‌زمینه آسان است، به این معنی که اندازه‌گیری نحوۀ جابه‌جایی خطوط طیفی به سمت انتهای قرمز طیف الکترومغناطیسی زمان دور شدن منبع انتشار از آشکارساز یا جابه‌جایی به سمت انتهای آبی، در صورت نزدیک شدن به سمت آشکارساز، آسان است.

(این همان اثر دوپلر است که یا تغییر باعث می‌شود وقتی ماشین به سمت شما می‌آید، صدای بوق یا آژیر ماشین متفاوت‌تر با زمانی شنیده شود که از شما دور می‌شود.) اورت از این اثر برای ساختن اولین نقشه‌های رادیویی از بازوهای مارپیچی کهکشان راه شیری استفاده کرد.

او همچنین ثابت کرد که کهکشان به‌صورت کلّی در حال چرخش است و منظومۀ شمسی ما به مرکز آن نزدیک نیست. درواقع، ما در لبۀ داخلی یک برآمدگی کوچک در بازوی شکارچی قرار داریم، یعنی ساختاری تشخیص‌ناپذیر در نیمه‌راه بین مرکز کهکشان و لبۀ بیرونی آن.

ستاره‌شناسان در ایالات متحده که از این اکتشافات انرژی گرفته بودند، بنیاد ملّی علوم را متقاعد کردند تا هزینۀ تأمین تعدادی از تلسکوپ‌های رادیویی بسیار بزرگ‌تر را بر عهده بگیرند.

ساخت این تلسکوپ‌ها در سال 1958 در رصدخانۀ ملّی نجوم رادیویی در گرین بنک[13]، ویرجینیای غربی، در کوه‌های آلگنی آغاز شد. این کار آن‌قدر مهم بود که کمیسیون ارتباطات فدرال، منطقۀ رادیویی ملّی را در اطراف گرین بنک ایجاد کرد.

تا به امروز، فرستنده‌های امواج رادیویی که در این منطقه به وسعت 13000 مایل مربع مستقرند باید امواج خود را با توان پایینی پخش کنند تا مشاهدات نجومی آسان‌تر شود. همچنین استفاده از اجاق‌های مایکروویو و روترهای Wi-Fi در نزدیکی رصدخانه ممنوع است.

قبل از این‌که کوکونی و موریسون با یکدیگر همکاری کنند، از رونق ساخت تلسکوپ با بودجۀ دولت اطلاع داشتند. مقالۀ آن‌ها در مجلۀ نیچر پیشنهاد می‌کرد که از ابزارهای جدید حداقل در برخی مواقع برای جست‌وجوی سیگنال‌های موجودات فرازمینی استفاده شود.

به کمک یافته‌های ایون، پرسل، و اورت، آن‌ها حتی ایده‌هایی در ذهن داشتند در مورد این‌که یک نژاد بیگانه می‌تواند از کدام کانال‌های رادیویی استفاده کند تا پیام‌های خود را به‌راحتی پیدا کند.

کدام فرکانس را بررسی کنیم؟ درست در مطلوب‌ترین ناحیۀ رادیویی، یک استاندارد عینی و منحصربه‌فرد در مورد فرکانس وجود دارد که باید برای هر ناظری در جهان شناخته شود و آن خط برجستۀ انتشار رادیویی در 1420Mc./s است (سانتی‌متر λ= 21).

منطقی است انتظار داشته باشیم که گیرنده‌های حساس برای این فرکانس در مراحل اولیۀ توسعۀ نجوم رادیویی ساخته شوند. این انتظار اپراتورهای این منبع فرضی خواهد بود، و وضعیت فعلی ابزارهای زمینی درواقع توجیه‌کنندۀ این انتظار است. ^[۲]

[1]. Giuseppe Cocconi

[2]. Philip Morrison

[3]. Searching for Interstellar Communications

[4]. Robert Oppenheimer

[5]. Manhattan Project

[6]. Karl Jansky

[7]. sidereal day

[8]. Wurzburg dishes

[9]. Jan Hendrik Oort

[10]. spin

[11]. Harold Ewen

[12]. Edward Purcell

[13]. Green Bank

از کتاب فرازمینی‌ها، اثری از وید روش