Salakuuntelemassa eksoplaneettojenvälistä radioviestintää
Olemme niin tottuneita pitkän kantaman viestiliikenteeseen, ettemme oikein enää edes kiinnitä siihen huomiota. Viestit kulkevat planeettamme puolelta toiselle sekunneissa, ja seuraamme rutiininomaisesti reaaliaikaista videomateriaalia kaukaisista maista. Jopa läheltä lähetetyt viestit saattavat kulkea satelliittien ja toisten maiden kautta ennen saapumistaan vastaanottajalle, eikä asia herätä meissä oikeastaan minkäänlaista kummastusta. Ennen oli tietenkin toisin, ja viestintä kaukaisten maiden välillä tapahtui huomattavasti hitaammin, ihmisten välittäessä viestit maitse tai meritse. Sähkömagneettisen säteilyn, kuten radioaaltojen avulla viestit kuitenkin liikkuvat erittäin nopeasti, ja viestien lähettämistä rajoittaa vain maailmankaikkeutemme ylin kattonopeus, valonnopeus.
Nopea viestiliikenne on yksi teknisen sivilisaatiomme kulmakiviä, ja se näkyy nykyisellään aivan kaikessa mitä vain teemme — toisinaan liiaksikin, kuten jokainen internetyhteydellä varustettuja jääkaappeja tai kotien järjestelyistä mainostajien tarpeisiin dataa kerääviä imurirobotteja ihmetellyt on takuulla havainnut. Tietoa voidaan käyttää monenlaisiin, ajoittain kyseenalaisiinkin tarkoituksiin, mutta se myös mahdollistaa monet huikean paljon tehokkaammat tavat toimia ja järjestää käytännön asioita paremmiksi niin ihmisten kuin yhteiskuntienkin tasolla. Eikä tarve toimivaan tietoliikenteeseen rajoitu vain omalle planeetallemme, vaan satelliittimme ovat jo ryhmittyneet kauas geostationääriselle kiertoradalle, jossa ne kiertävät Maan samassa tahdissa planeetan pyörimisen kanssa pysytellen pintaan nähden paikallaan.
Tieto liikkuu mainiosti Kuuhun ja takaisin, sekä Aurinkokunnan planeettojen välillä kommunikoidessamme toisia planeettoja tutkivien luotaimiemme kanssa. Vastaanotamme jatkuvasti ja rutiininomaisesti viestejä jopa koko Aurinkokunnasta poistuneilta Voyager -luotaimilta. Radiosäteily liikkuu esteettä avaruudessa ja mahdollistaa robottiluotainten keräämien havaintojen lähettämisen Maan vastaanottimiin sekä uusien komentojen lähettämisen määrittämään luotainten toimintaa. Planeettojenvälinen viestiliikenne on siksi todellisuuta, ja on ollut sitä jo vuosikymmenten ajan. Vastaavan viestiliikenteen havainnot eksoplaneettajärjestelmistä voisivatkin olla periaatteessa mahdollisia.
Jos omassa planeettakunnassamme onkin planeettojenvälistä radioliikenneettä, se on väistämättä varsin vähäistä, koska planeetat ovat kaukana ja parhaimmillaankin viestien lähettäminen planeetalta toiselle vie minuutteja valon rajallisen nopeuden vuoksi. Lisäksi, planeetoista vain yksi on asuttu, muiden ollessa varsin vihamielisiä elämälle. Toisissa järjestelmissä etäisyydet voivat olla hyvinkin paljon lyhyempiä, ja vaikka planeettojen elinkelpoisuudesta on toistaiseksi saatu vain hajanaisia arvioita, voi yksittäisten punaisten kääpiötähtien planeettakunnissa olla jopa useita elinkelpoisen vyöhykkeen planeettoja. Jos niissä järjestelmissä on radioaalloilla kommunikointiin kykenevä tekninen sivilisaatio, on periaatteessa mahdollista havaita sivilisaation tuottama radiosäteily havaitsemalla planeettakuntaa radiotaajuuksilla.
Radiolähetys, jossa on koodattuna jokin viesti, on parasta tuottaa kapealla taajuuskaistalla, koska se on kaikkein taloudellisinta ja lähettimen sekä vastaanottimen voi säätää herkäksi tietylle taajuuskaistalle, toisen lähettimen ja vastaanottimen toimiessa viereisillä taajuuksilla. Silloin voidaan lähettää samanaikaisesti useita viestejä, eikä ole vaaraa niiden sekoittumisesta. Ihmiskunta onkin oppinut käyttämään niin kapeita radiotaajuuksien kaistoja, että mikään tunnettu fysikaalinen tai tähtitieteellinen prosessi ei kykene vastaavaan. Vastaanottaessamme kapeakaistaisia lähetyksiä tiedämme niiden olevan ehdottomasti teknisen sivilisaation tuottamia, sen sivilisaation ollessa omamme. Toiset sivilisaatiot, radioaalloilla kommunikoidessaan, päätyisivät kuitenkin luultavasti samoihin ratkaisuihin, koska luonnonlait ovat heillekin samat. Siksi kapeakaistaisia signaaleja on koetettu etsiä lähitähtien ja -planeettakuntien suunnista jo vuosikymmeniä. Vaikeudeksi on kuitenkin muodostunut oma kommunikaatiomme — toisen sivilisaation lähettämä signaali on kyettävä erottamaan meidän itsemme tuottamasta valtavasta määrästä radioaaltojen viestiliikennettä.
Ratkaisuja on kuitenkin olemassa. Havaittaessa jotakin taivaan kohdetta, voi teleskooppia suunnata vuoroin kohteesta sivuun, vuoroin takaisin kohteeseen, ja tarkastella mitä muutos aiheuttaa havaitulle signaalille. Radiosignaalien saapumissuunnan määrittäminen on huomattavasti vaikeampaa kuin näkyvälle valolle, mutta jos signaali heikkenee järjestelmällisesti suunnattaessa teleskooppi pois kohteesta, on suuri mahdollisuus sille, että se saapuu kohteena olevan tähden märittämästä kiinteästä taivaan suunnasta. Sen varmistaminen, että signaali saapuu nimenomaan tietystä planeettakunnasta, on kuitenkin vieläkin vaikeampaa. Voimme silti kuvitella erään mahdollisuuden.
Jos oletamme, että planeettakunnassa on teknologinen, radiosignaalein viestivä sivilisaatio, voimme mainiosti olettaa jonkin järjestelmän planeetoista sen kotiplaneetaksi. Jos sivilisaatio osaa matkustaa planeettakuntansa sisällä, tai ainakin lähettää luotaimiaan toisille planeetoille, se luultavasti viestii planeettojen välillä radiosignaalein verrattaen aktiivisella tavalla aivan kuten omakin sivilisaatiomme. Silloin vieraan sivilisaation voimakkaat kommunikaatiosatelliitit ja lähettimet suuntaisivat viestinsä kohti kohteeksi valittua toista planeettaa, ja tuottaisivat radioaalloille tyypilliseen tapaan laajenevan keilan säteilyä, joka etenisi vapaasti kohti kohdeplaneettaansa. Suuri osa säteilystä kuitenkin kulkisi kohteen ohitse tähtienväliseen avaruuteen. Sellainen säteily puolestaan olisi havaittavissa, kun planeetat näyttäytyvät olevan linjassa Maasta katsottuna. Olisi siten vain havaittava planeetakuntaa radiotaajuuksilla, ja tutkittava erityisesti niitä hetkiä, kun järjestelmän planeetat ovat linjassa keskenään, kulkien toistensa editse.
Näitä planeettojen okkultaatioita sattuu herkimmin ja tunnetaan eniten planeettakunnissa, joiden kappaleet ovat tiukasti samassa tasossa, havaittavissa ylikulkumenetelmillä, ja jotka ovat meitä lähellä. Tutkijoiden mukaan parhaaksi esimerkiksi osoittautuikin lähitähti TRAPPIST-1, jonka tiukkaan pakatuista seitsemästä planeetasta ainakin kolme, mutta ehkäpä jopa viisi, ovat elinkelpoisella vyöhykkeellä.
Mahdollisuuksista huolimatta, tutkijat toteavat, että minkäänlaisia merkkejä radiolähetyksistä TRAPPIST-1 järjestelmän planeetoilta ei havaittu. Kyse on jälleen yhdestä havaintopisteessä ihmiskunnan pitkässä listassa menestyksettömiä yrityksiä havaita merkkejä toisista sivilisaatioista. Kahden viikon havaintokampanjassaan tutkijat koettivat etsiä kapeakaistaisia signaaleja melko laajalla 0.9 – 9.3 gigahertsin taajuusvälillä (Kuva 1.), ja keskittyen seitsemään planeettojen okkultaatioon havaintojakson aikana.
Negatiivisesta tuloksesta huolimatta tutkijat onnistuivat määrittämään millä ehdoilla käytännön havainnoista voitaisiin saada selville eksoplaneettojenvälisen kommunikaation merkkejä. Jos kyseessä olisi valtavalla lähettimellä tuotettu signaali, joka olisi saatu omalla planeetallamme aikaiseksi vaikkapa Arecibon edesmenneellä, valtaisalla radioteleskoopilla, positiivisten havaintojen teko olisi tullut mahdolliseksi. Vastaavalla lähetysteholla tuotettuja hyvin läheisten TRAPPIST-1 järjestelmän planeettojen väliseen kommunikointiin tarkoitettuja signaaleja tuskin mikään sivilisaatio lähtisi tuottamaan niiden absurdin voimakkuuden vuoksi. Teholtaan pienemmt signaalit tulisivat kyseseen, ja verrattaessa Maan radiokommunikaatioon, signaalit voivat olla havaittavissa lähitulevaisuuden uusilla maanpäällisillä instrumenteilla.
Ei kuitenkaan ole mitään takeita, että TRAPPIST-1 järjestelmässä olisi kukaan viestimässä planeettojen pinnalla tai niiden välillä, eikä ole alkuunkaan selvää, että teknologiset sivilisaatiot edes tekisivät niin monista monituisista syistä. Vieraiden sivilisaatioiden radiosignaalien salakuuntelu on kuitenkin kaikesta päätellen lähitulevaisuuden varteenotettavaa tähtitieteellistä toimintaa koettaessamme etsiä merkkejä toisista fysiikkaa, matematiikkaa ja niiden teknologisia sovelluksia hyväkseen käyttävistä älykkäistä lajeista. Ja jos sellaisten merkkien havaitsemiseen on pienikin mahdollisuus, kannattaa havaintoja ainakin yrittää.