Nie ma wątpliwości, że cywilizacje bardziej zaawansowane niż ziemia istnieją gdzie indziej we wszechświecie.
Czy ludzkość jest sama we wszechświecie? A może są jakieś inne inteligentne istoty patrzące w ich nocne niebo z bardzo różnych światów i zadające tego samego rodzaju pytanie? Czy istnieją cywilizacje bardziej zaawansowane niż nasze, cywilizacje, które osiągnęły komunikację międzygwiezdną i stworzyły sieć powiązanych społeczeństw w całej naszej galaktyce? Takie pytania, mające na uwadze najgłębsze problemy natury i przeznaczenia ludzkości, były od dawna wyłączną prowincją teologii i fikcją spekulacyjną. Dziś po raz pierwszy w historii ludzkości weszli w sferę nauki eksperymentalnej.
Z ruchów wielu pobliskich gwiazd wykryliśmy na orbicie niewidzialne ciała towarzyszące, które są mniej więcej tak masywne, jak duże planety. Z naszej wiedzy o procesach, w których życie powstało tutaj na Ziemi, wiemy, że podobne procesy muszą być dość powszechne we wszechświecie. Ponieważ inteligencja i technologia mają wysoką wartość przetrwania, wydaje się prawdopodobne, że prymitywne formy życia na planetach innych gwiazd, ewoluujące przez wiele miliardów lat, od czasu do czasu rozwijają inteligencję, cywilizację i zaawansowanie technologii. Co więcej, my na ziemi posiadamy teraz całą technologię niezbędną do komunikowania się z innymi cywilizacjami w głębi kosmosu. Rzeczywiście, możemy teraz być w przededniu pierwszego kontaktu z inną cywilizacją...
W naszej obecnej niewiedzy na temat tego, jak powszechne może być życie pozaziemskie, każda próba oszacowania liczby cywilizacji technicznych w naszej galaktyce jest z konieczności niewiarygodna. Mamy jednak pewne istotne fakty. Istnieje powód, aby sądzić, że układy słoneczne są tworzone dość łatwo i że są one obfite w pobliżu Słońca. Na przykład w naszym Układzie Słonecznym istnieją trzy miniaturowe "układy słoneczne": układy satelitarne planet Jowisz (z 13 księżycami), Saturn (z 10) i Uran (z 5).
Jedyną techniką, jaką mamy obecnie do wykrywania układów planetarnych pobliskich gwiazd, jest badanie perturbacji grawitacyjnych, które takie planety wywołują w ruchu ich gwiazdy macierzystej. Wyobraźmy sobie pobliską gwiazdę, która przez kilkadziesiąt lat porusza się wymiernie w stosunku do tła bardziej odległych gwiazd. Załóżmy, że ma towarzysza, który krąży na orbicie, której płaszczyzna nie pokrywa się z naszą linią wzroku do gwiazdy. Zarówno gwiazda, jak i towarzysz obracają się wokół wspólnego środka masy. Środek masy będzie śledzić linię prostą na tle gwiazdy, a tym samym świetlista gwiazda będzie śledzić ścieżkę sinusoidalną. Z istnienia oscylacji możemy wywnioskować istnienie towarzysza. Ponadto, od okresu i amplitudy oscylacji możemy obliczyć okres i masę towarzysza. Technika ta jest jednak wystarczająco wrażliwa, aby wykryć perturbacje masywnej planety wokół najbliższych gwiazd.
Pojedynczą gwiazdą najbliższą Słońcu jest gwiazda Barnarda, raczej ciemnoczerwony karzeł oddalony o około sześć lat świetlnych. (Chociaż Alpha Centauri jest bliżej, jest członkiem systemu potrójnej gwiazdy.) Obserwacje Petera van de Kampa z Sproul Observatory w Swarthmore College w ciągu 40 lat sugerują, że gwieździe Barnarda towarzyszy co najmniej dwóch ciemnych towarzyszy, z których każdy ma masę Jowisza.
Nadal jednak istnieją pewne kontrowersje wokół jego wniosku, ponieważ obserwacje są bardzo trudne do wykonania. Być może jeszcze bardziej interesujący jest fakt, że z kilkunastu pojedynczych gwiazd najbliższych Słońcu prawie połowa wydaje się mieć ciemnych towarzyszy o masie od jednego do 10 mas Jowisza. Ponadto wiele badań teoretycznych na temat powstawania układów planetarnych z zaległych chmur międzygwiezdnego gazu i pyłu sugeruje, że narodziny planet często, nieuchronnie towarzyszą narodzinom gwiazd.
Wiemy, że głównymi cząsteczkami żywych organizmów na Ziemi są białka i kwasy nukleinowe. Białka są zbudowane z aminokwasów i kwasy nukleinowe są zbudowane z nukleotydów. Pierwotna atmosfera Ziemi była, podobnie jak reszta wszechświata, bogata w wodór i związki wodoru. Na przykład na podstawie eksperymentów laboratoryjnych możemy określić ilość aminokwasów wytwarzanych na foton promieniowania ultrafioletowego, a na podstawie naszej wiedzy o ewolucji gwiazd możemy obliczyć ilość promieniowania ultrafioletowego emitowanego przez Słońce w ciągu pierwszych miliardów lat istnienia Ziemi. Te dwie stawki pozwalają nam obliczyć całkowitą ilość aminokwasów, które powstały na prymitywnej Ziemi. Aminokwasy rozkładają się również spontanicznie w tempie zależnym od temperatury otoczenia. Dlatego możemy obliczyć ich obfitość w stanie stacjonarnym w momencie powstania życia. Gdyby aminokwasy w tej obfitości zostały zmieszane z oceanami dzisiaj, wynikiem byłby 1 % roztwór aminokwasów. To jest w przybliżeniu stężenie aminokwasów w bulionie z kurczaka w puszkach. Nie sprzyja to podtrzymaniu zycia.
Pochodzenie życia nie jest takie samo jak pochodzenie jego składowych budulców, ale badania laboratoryjne dotyczące łączenia aminokwasów w cząsteczki przypominające białka i łączenia nukleotydów w cząsteczki przypominające kwasy nukleinowe postępują dobrze. Badania nad tym, jak krótkie łańcuchy kwasów nukleinowych replikują się in vitro, dostarczyły nawet wskazówek do prymitywnych kodów genetycznych do tłumaczenia informacji o kwasie nukleinowym na informacje o białkach, systemach, które mogły poprzedzić wyszukane mechanizmy rybosomów i enzymy aktywujące, za pomocą których komórki wytwarzają teraz białko.
Eksperymenty laboratoryjne dają również dużą ilość brązowawego polimeru, który wydaje się składać się głównie z długich łańcuchów węglowodorowych. Właściwości spektroskopowe polimeru są podobne do tych z czerwonawych chmur na Jowiszu, Saturna i Tytana, największym satelicie Saturna. Ponieważ atmosfery tych obiektów są bogate w wodór i są podobne do atmosfery prymitywnej ziemi, zbieg okoliczności nie jest zaskakujący. Jest to jednak niezwykłe. Jowisz, Saturn i Tytan mogą być rozległymi laboratoriami planetarnych zajmującymi się prebiologiczną chemią organiczną.
Inne dowody na pochodzenie życia pochodzi z zapisu geologicznego ziemi. Cienkie odcinki skał osadowych w wieku od 2,7 do 3,5 miliarda lat ujawniają obecność małych wtrąceń o setnej milimetrze średnicy. Inkluzje te zostały zidentyfikowane przez Elso S. Barghoorn z Harvard University i J. William Schopf z University of California w Los Angeles jako bakterie i niebiesko-zielone algi. Bakterie i niebiesko-zielone algi są organizmami ewoluucyjnymi i same muszą być beneficjentami długiej historii ewolucyjnej. Nie ma skał na ziemi lub na Księżycu, jednak, które są ponad cztery miliardy lat; przed tym czasie uważa się, że powierzchnia obu ciał stopiła się w końcowych etapach ich akrecji.. Tak więc czas dostępny dla pochodzenia życia wydaje się być krótki: najwyżej kilkaset milionów lat. Ponieważ życie powstało na ziemi w rozpiętości znacznie krótszej niż obecny wiek Ziemi, mamy dodatkowe dowody na to, że pochodzenie życia ma duże prawdopodobieństwo, przynajmniej na planetach z dużą ilością gazów bogatych w wodór, ciekłą wodą i źródłami energii. Ponieważ warunki te są powszechne we wszechświecie, życie może być również powszechne.
Dopóki jednak nie odkryliśmy co najmniej jednego przykładu życia pozaziemskiego, wniosek ten nie może być uznany za bezpieczny. Lądownik Viking przeprowadza trzy oddzielne eksperymenty na metabolizmie hipotetycznych marsjańskich mikroorganizmów, jeden eksperyment na chemii organicznej marsjańskiego materiału powierzchniowego i system kamer, który może po prostu wykryć organizmy makroskopowe, jeśli takie istnieją.
Inteligencja i technologia rozwinęły się na ziemi mniej więcej w połowie stabilnego okresu życia Słońca. Istnieją oczywiste selektywne korzyści dla inteligencji i technologii, przynajmniej do obecnego etapu ewolucyjnego, kiedy technologia przynosi również zagrożenia katastrof ekologicznych, wyczerpania zasobów naturalnych i wojny nuklearnej. Wykluczając takie katastrofy, fizyczne środowisko ziemi pozostanie stabilne przez wiele miliardów lat. Jest możliwe, że liczba pojedynczych kroków wymaganych do ewolucji inteligencji i technologii jest tak duża i nieprawdopodobna, że nie wszystkie zamieszkane planety ewoluują w cywilizacje techniczne. Niektórzy twierdzą, że cywilizacje mają tendencję do niszczenia się na poziomie naszego rozwoju technologicznego. Z drugiej strony, jeśli w naszej galaktyce znajduje się 100 miliardów odpowiednich planet, jeśli pochodzenie życia jest wysoce prawdopodobne, jeśli na każdej takiej planecie dostępne są miliardy lat ewolucji i jeśli nawet niewielki ułamek cywilizacji technicznych przechodzi bezpiecznie przez wczesne stadia technologicznego okresu dojrzewania, liczba cywilizacji technologicznych w dzisiejszej galaktyce może być bardzo duża.
Jest to oczywiście bardzo trudne zadanie, aby spróbować oszacować liczbę takich cywilizacji. Opinie tych, którzy rozważali problem, znacznie się różnią. Domyślamy się, że w naszej galaktyce jest milion cywilizacji na obecnym poziomie rozwoju technologicznego Ziemi. Jeśli są one rozmieszczone losowo w przestrzeni, odległość między nami a najbliższą cywilizacją powinna wynosić około 300 lat świetlnych. Stąd wszelkie informacje przekazywane między najbliższą cywilizacją a naszą własną zajmie co najmniej 300 lat na podróż w jedną stronę i 600 lat na pytanie i odpowiedź.
Promieniowanie elektromagnetyczne jest najszybszą, a także zdecydowanie najtańszą metodą nawiązania takiego kontaktu. Międzygwiezdnych pojazdów kosmicznych nie można wykluczyć a priori, ale we wszystkich przypadkach byłyby one wolniejszymi, droższymi i trudniejszymi środkami komunikacji.
Ponieważ osiągnęliśmy zdolność do międzygwiezdnej komunikacji radiowej w ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci, praktycznie nie ma szans, aby jakakolwiek cywilizacja, z którą mamy kontakt, była tak zacofana, jak my. Wydaje się również, że nie ma możliwości dialogu, z wyjątkiem bardzo długowiecznych i cierpliwych cywilizacji.
Aby przechwycić sygnały radiowe, musimy odgadnąć lub wywnioskować częstotliwość wysyłanego sygnału, szerokość pasma, rodzaj modulacji i znaleźć gwiazdę przekazującą wiadomość. Chociaż prawidłowe domysły nie są łatwe, nie są też tak trudne, jak mogłoby się wydawać.
Większość spektrum radiowego jest dość hałaśliwa. Tego źródła hałasu można uniknąć, umieszczając radioteleskop w przestrzeni kosmicznej. Inne źródła, z którymi musimy żyć generuje również każda inna cywilizacja.
Istnieje jednak wyraźne minimum w spektrum szumów radiowych. Są to częstotliwości rezonansowe emitowane przez bardziej obfite cząsteczki i wolne rodniki w przestrzeni międzygwiazdowej. Być może najbardziej oczywistą jest częstotliwość 1420 megaherców (miliony cykli na sekundę). Częstotliwość ta jest emitowana, gdy wirujący elektron w atomie wodoru spontanicznie przewraca się tak, że jego kierunek obrotu jest odwrotny do kierunku protonu zawierającego jądro atomu wodoru. Częstotliwość spin-flip przejścia wodoru na 1420 megaherców po raz pierwszy zasugerowano jako kanał komunikacji międzygwiezdnej w 1959 roku przez Philipa Morrisona i Giuseppe Cocconiego. Taki kanał może być zbyt hałaśliwy dla komunikacji właśnie dlatego, że wodór, najliczniejszy gaz międzygwiezdny, pochłania i emituje promieniowanie z tą częstotliwością. Liczba innych wiarygodnych i dostępnych kanałów komunikacji nie jest duża, więc określenie właściwego nie powinno być zbyt trudne.
Przez Carl Sagan i Frank Drake
