Teknisten sivilisaatioiden lämpöjälkiä
Olemme kuin huomaamatta siirtyneet aikakauteen, jona teknisten sivilisaatioiden etsintä avaruudesta ei ole pelkkää tieteiskirjallisuuden haihattelua, vaan ihan konkreettista, vakavastiotettavaa tiedettä. Eikä kyse ole enää vain sokeasta etsinnästä, vaan teknisistä sivilisaatioista voidaan jopa havaita merkkejä — tai ainakin kandidaatteja merkeiksi, koska emme aivan tarkalleen osaa arvioida miltä teknisen sivilisaation havainto näyttäisi.
Ehkäpä eniten huomiota mediassa ja suuren yleisön joukossa ovat herättäneet havainnot selittämättömistä radiosignaaleista. Viimeisimpänä esimerkkinä hämmästeltiin signaalia lähitähden Proxima Centauri suunnasta. Vaikka kyseessä on tosiaankin merkki teknologisen sivilisaation lähettämästä signaalista, se sivilisaatio on suurella varmuudella omamme, ja emme ole ottaneet ainuttakaan askelta selvittääksemme olemmeko yksin omassa maailmankaikkeuden nurkkauksessamme vai emme. Signaalien etsintä, jota on harjoitettu monta vuosikymmentä pyörineissä SETI -projekteissa, on kuitenkin aivan varteenotettavaa tieteellistä tiedonhankintaa, ja sen tuloksia, jos jotakin kiinnostavaa havaitaan, raportoidaan tieteellisessä kirjallisuudessa.
On kuitenkin muitakin kaavailtuja tapoja koettaa havaita merkkejä teknisistä sivilisaatioista planeettamme ulkopuolella. Yleisin niistä on ajatus siitä, että vieraat tekniset sivilisaatiot ovat runsain mitoin omaamme kehittyneempiä, ja hallitsevat siksi tähtienvälisen matkustamisen voidakseen vierailla omalla planeetallamme. Se onkin mahdollista, mutta huolimatta tuhansien ihmisten sinnikkäistä yrityksistä, merkkejä vierailuista ei ole havaittu. Tieteellisessä mielessä on erityisen kuvaavaa, että huippulaadukkaiden kameroiden yleistyttyä ihmiskunnan edustajien taskuissa kautta planeetan vierailijoiden väitettyjen havaintojen määrä on suorastaan romahtanut oltuaan alunperinkin lähinnä anglikaaniseen maailmaan painottunut, voimakkaan kulttuurisidonnainen piirre. Ei ole mitenkään epätieteellistä ajatella, että joidenkin eksoplaneettojen tekniset sivilisaatiot saattaisivat esimerkiksi haluta lähettää robottiluotaimia tutkimaan planeettaamme ja sen elämää. Niinhän mekin teemme omassa aurinkokunnassamme. Sellaisesta ei vain ole toistaiseksi havaittu minkäänlaisia merkkejä.
Hiukan eksoottisemmalta vaikuttaa ajatus mahdollisuudesta havaita lähiplaneetan tekninen sivilisaatio siitä, että se asustaa vuorovesilukkiutuneen planeetan pimeällä puolella ja käyttää meidän laillamme keinovaloja. Ajatuksen tasolla sellainen sivilisaatio voisikin olla havaittavissa, mutta kyse olisi valtaisan onnekkaasta sattumasta, jos toinen tekninen sivilisaatio sattuisi asuttamaan riittävän lähellä meitä sijaitsevaa planeettaa, kuten vaikkapa Proxima Centaurin lähintä kandidaattia elinkelpoiseksi planeetaksi. Tieteeseen kuuluvat villeimmätkin spekulaatiot, mutta on samalla luotettava todennäköisyyslaskennan armottomiin seurauksiin. Ei ole järkeä käyttää kovinkaan suuria tutkimuksellisia resursseja naapuriplaneettojen sähkövalojen kajastuksen havaitsemiseen.
Jos lähiavaruudessa kuitenkin on teknisiä sivilisaatioita, ne todennäköisesti asuttavat jotakin planeettaa ja planeettakuntaa. Ja jos jotkin niistä ovat teknologiselta tasoltaan niin edistyneitä, että tarvitsevat jo merkittävän osan tähtensä säteilyenergiasta käyttöönsä, tarjoutuu mahdollisuuksia havaita heidän olemassaolonsa. Niin ainakin kaavaili britannialais-yhdysvaltalainen fyysikko Freeman Dyson, joka ehdotti teknisten sivilisaatioiden etsintää niiden lämpöjälkien perusteella 1960-luvulla.
Havaittavana megarakennelmat
Pohjimmiltaan ajatus tähtiä ympäröivien megarakennelmien havaitsemisesta merkkinä vieraiden sivilisaatioiden olemassaolosta on varsin yksinkertainen. Tähden säteilyenergian kerääminen vaatii sen sitomista joillakin aurinkokennoja muistuttavilla rakennelmilla, olivatpa nämä sitten millaisia hyvänsä. Sillä taas on kahdenlaisia seurauksia. Ensinnäkin, aurinkopaneelien armada tähteä kiertävällä radalla kerää itseensä merkittävän osan säteilystä, jotta voi sitoa säteilyenergian käyttökelpoisempaan muotoon. Jos energiaa kerätään riittävän suuressa mittakaavassa, näemme tähteä tarkkaillessamme sen himmenevän aika-ajoin aurinkopaneelien peittäessä osan tähteä näkyvistä. Jos energiantarve vain kasvaa ja rakennusmateriaaleja vain riittää, kehittynyt tekninen sivilisaatio saattaa sulkea koko tähden Dysonin palloksi kutsutun rakenteen sisälle kerätäkseen itselleen mahdollisimman suuren osan sen säteilemästä energiasta.
Tähti ei kuitenkaan katoa näkyvistä, koska kaikella säteilyenergian hyödyntämisellä on fysiikan ja erityisesti termodynamiikan asettamat rajoitteensa. Aurinkopaneelit lämpenevät, ja se lämmittää koko rakennelmaa. Lämpö taas voi poistua vain säteilemällä muttei Dysonin pallon sisäpuolelle, koska siellä se edelleen lämmittäisi rakennelmaa. Dysonin pallot siis vapauttavat lämpöenergiaa ulkopuolelleen, ja ovat siksi havaittavissa infrapunasäteilyn aallonpituuksilla. Voisimme kartoittaa taivasta infrapuna-alueen teleskoopeilla ja etsiä kummallisia infrapunasäteilijöitä, jotka eivät voi olla mitään tunnettuja luonnollisesti muodostuneita kohteita kuten galakseja, tähtiä tai planeettoja. Tähtitieteilijät ovatkin pohtineet miten Dysonin pallot voisi erottaa luonnollisista säteilyn lähteistä.
Megarakenteiksi ehdotettuja kohteita on aika-ajoin raportoitu havaitun, kuuluisimpana Tabetha Boyajianin Kepler -avaruusteleskoopin havainnoista löytämä kohde KIC 8462852, jonka kirkkauden muutokset tosin johtunevat tähteä ympäröivästä pölykiekosta. Kyse on kuitenkin lopultakin todennäköisyyksistä. Jos galaksissamme on riittävän suuri määrä edistyneitä teknisiä sivilisaatioita ja edes jotkut niistä tosiaankin rakentavat Dysonin palloja, löydämme merkkejä niiden rakennelmista ennemmin tai myöhemmin, kunhan vain jaksamme etsiä. Yksi menetelmä on tutkia koko taivaan kartoitusprojektien, kuten Gaia- ja WISE satelliittien näkyvän valon ja infrapuna-alueen havaintoja, ja koettaa etsiä kohteita, jotka eivät voi olla luonnollisesti muodostuneita. Tuoreimmassa tutkimuksessa tähtitieteiijät raportoivat löytäneensä seitsemän outoa kohdetta, joiden säteily ei sovi yhteen minkään tunnetun luonnollisen tähden säteilyn kanssa. Jokainen kohteista vastaa punaista kääpiötähteä mutta niiden säteilyssä on selittämättömiä poikkeamia.
Tähteä ympäröivä pölykiekko voi selittää monenlaisia erikoisuuksia tähden havaittavassa säteilyssä. Pöly voi peittää tähden tai osan siitä näkyvän valon aallonpituuksilla, ja hiukkasten liikkuessa kiertoradalla tähden näennäiseen kirkkauteen voi siten syntyä erikoisia muutoksia. Pöly myös lämpenee tähden lähellä, ja vapauttaa siksi infrapuna-alueen säteilyä, mikä tarjoaa parhaan tavan havaita tähtiä ympäröiviä pölykiekkoja ja -muodostelmia. Pelkkä pöly ei kuitenkaan selitä seitsemän punaisen kääpiötähden outoa säteilyä, koska pölyn on luonnonlakien mukaan oltava aina kiekkomaisena rakennelmana tähden ympärillä.
Tutkijat koettivatkin selittää outoja kohteita osittaisilla Dysonin palloilla, joiden lämpötila olisi jotakin 100-700 kelvinasteen välillä ja jotka peittäisivät 10-90% tähdestään. Vaikka yksittäisen havainnon voisi selittää jokin erikoinen astrofysikaalinen sattumus, on omituista havaita kokonainen kourallinen vastaavia kohteita — etenkin, kun niistä jokainen vastaa punaisia kääpiötähtiä, eikä mikään tunnettu luonnollinen selitysmalli oikein riitä kuvaamaan niitä. Ei silti ole syitä hypätä johtopäätöksiin siitä, että olisimme nyt havainneet merkkejä vieraista teknisistä sivilisaatioista, koska Dysonin palloihin liittyy paljon tähtitiedettä syvällisempiä seikkoja, ja ne herättävät runsaasti kysymyksiä alkaen kulttuurillisista ja biologisista tekijöistä ja päätyen insinööritaitoon, logistiikkaan ja fysiikkaan.
Ei ole olemassa mitään pakottavia syitä, joiden vuoksi vieraan tekniset sivilisaatiot, olivatpa ne kuinka kehittyneitä hyvänsä, rakentaisivat juuri Dysonin palloiksi kutsumiamme rakennelmia sen sijaan, että vain rajoittaisivat energiankulutustaan vaikkapa heille sopiviin planetaarisiin rajoihin. Ajatukset koko tähden energiantuotannon valjastamisesta sivilisaation käyttöön juontavat juurensa ihmissivilisaation teknologiseen kehitykseen, jonka saatossa 1900-luvun alkupuoliskolla energiankulutuksemme on kasvanut liki eksponentiaalisella tavalla. Yleistysten tekeminen perustuen ajallisesti rajattuun erikoistapaukseen ovat vaarallisia, ja on syytä muistaa, että valtaosan olemassaolostaan ihmiskunta on pitäytynyt energiankulutuksessaan varsin maltillisella ja vakaalla tasolla. Lisäksi, tiedämme jo nyt olevamme erittäin vaarallisilla vesillä — olemme valjastaneet käyttöömme niin suuret voimavarat, että toimintamme uhkaa jo oman kotiplaneettamme elinkelpoisuutta. On siksi täysin varmaa, että energiankulutuksemme ei jatka kasvua eksponentiaalisella käyrällä, emmekä voi koskaan ryhtyä Dysonin pallon rakentamiseen oman tähtemme ympärille ennen kestävän kulutustason saavuttamista. Se taas saattaisi hyvinkin poistaa kaikki motiivit ryhtyä megarakenteiden rakennusprojekteihin.
Tarvittava materian määrä aiheuttaa omat rajoitteensa. Jos kuvitellaan vain metrin paksuinen pallokuori Maan radan etäisyydelle Auringosta, sen rakentamiseen tarvittaisiin sama määrä materiaa kuin on koko Aurinkokunnassamme sitoutuneena planeettoihin ja niitä pienempiin kappaleisiin. Dysonin pallon olisi siis oltava erittäin ohut muodostelma ja silloinkin sen rakentaminen vaatisi valtavaa logistista operaatiota, jonka puitteissa sopivaa rakennusmateriaalia olisi haalittava laajalti koko aurinkokunnan alueelta. Dyson itse ehdotti koko Jupiterin massan käyttöä rakennusmateriaalina.
Motiivit rakennusprojektin taustalla eivät nekään ole selvillä, koska äärimmäisen kehittynyt sivilisaatio kykenee varmasti tuottamaan tarvitsemansa energian helpomminkin tai sitten osaa tehostaa toimintaansa riittävällä tavalla rajatakseen energiantarpeensa pienemmäksi. Dysonin pallot eivät siksi muodostu todennäköisiksi ratkaisuiksi teknisten sivilisaatioiden energiantarpeeseen, eikä ole alkuunkaan varmaa että yhtään sellaista on olemassa koko näkyvän maailmankaikkeuden alueella — puhumattakaan Auringon lähinaapuruston tähdistä, joita voimme havaita tarkimmin.
Mitä tutkijat sitten ovat havainneet tunnistaessaan seitsemän selittämätöntä kohdetta? Julkaisussaan he kertovat avoimesti, etteivät tiedä, ja siksi kohteet ovat kandidaatteja Dysonin palloiksi — jokin selityshän niiden omituisuuksille on oltava. Toistaiseksi kyse on kuitenkin vasta oudosta lämpösäteilystä, jota ei voi selittää vain tähtiä kiertävällä pölyllä. Kyse voi olla läheisistä hiukan erilaisten tähtien muodostamista kaksoistähdistä ja niiden järjestelmien pölymuodostelmista, tai pahoista virheistä tähtien ominaisuuksien määrityksissä. Mahdollisia ovat myös kohdalle osuvat taustataivaan galaksit tai järjestelmässä tapahtuneet planeettojen törmäykset, joissa olisi vapautunut suuria määriä pölyä. Yhden selitysmallin mukaan kyse voisi olla jopa kompakteista, kaukaisista galakseista, joissa on runsaasti pölyä, ja jotka on vain satuttu luokittelemaan virheellisesti tähdiksi. Kuten aina, tarvitaan lisää havaintoja, jotta kohteiden luonne voidaan saada selville. Toistaiseksi on enemmän kuin todennäköistä, että kyse ei ole Dysonin palloista, vaan aivan luonnollisista ilmiöistä ja vääjäämättömien luonnonlakien tuottamista harvinaisista kohteista.
Asiaa ei kuitenkaan voi jättää sikseen, vaan lisähavaintoja on tehtävä. Jos on pienikin mahdollisuus, että saamme havaintoja vieraista teknisistä sivilisaatioista, on havaintoja ainakin yritettävä. Vaikka sellaista havaintoa ei tehtäisikään, on kuitenkin selvää, että opimme jotakin harvinaisten ja omalaatuisten taivaan kohteiden fysiikasta, eikä sellainen tulos olisi millään muotoa pettymys.
”koska pölyn on luonnonlakien mukaan oltava aina kiekkomaisena rakennelmana tähden ympärillä”. Onko tähän jokin vuorenvarma syy että muunlainen konfiguraatio ei ole lainkaan mahdollinen? Saturnuksella on renkaat ja spiraaligalaksi on tasomainen, mutta toisaalta elliptisiäkin galakseja on olemassa.
Tähdet voivat olla eliiptisenä galaksina, koska niiden väliset etäisyydet ovat niin suuria, että eivät vaikuta toistensa ratoihin kovinkaan voimakkaasti ja siksi liikettä voi olla samaan aikaan eri suunnissa. Kun puhutaan kaasusta, tilanne on toinen. Kaasu vaimentaa nopeasti kiekon tason suhteen vastakkaisen liikkeen, mikä johtaa kiekkomaiseen rakennelmaan.