כיצד יוצרים קשר עם צורות חיים אחרות בחלל?

השיטה לחיפוש תבונה בחלל מבוססת על ההנחה שיצורים תבוניים מגיעים בשלב כלשהו בהתפתחותם לשימוש בטכנולוגיית רדיו. אנחנו משדרים, אבל האם יש מי שקולט? כתבה שנייה בסדרה

עמרי ונדל, “גליליאו”

היה ובפרויקט עתידי יתגלו סימנים לפעילות ביולוגית על פני כוכב-לכת חוץ-שמשי, כיצד נוכל לברר אם קיימים שם חיים מפותחים, או אף תבוניים? בטלסקופים הקיימים כיום איננו מסוגלים להבחין ישירות בכוכבי-לכת חוץ-שמשיים, ואף הטלסקופים המתוכננים, דוגמת ה-SIM וה-TPF, לא יוכלו להבחין בפרטים על פניהם. שליחת חללית רובוטית שתיכנס למסלול סביב כוכב-הלכת ותצלמו מקרוב, כמו המשימות למאדים ולכוכבי-לכת אחרים במערכת השמש, אינה מעשית בשל האם יש שם מישהו?
המרחקים האדירים אפילו לכוכבים הקרובים ביותר.
שיטה שונה לחיפוש תבונה מבוססת על ההנחה, שיצורים תבוניים מגיעים בשלב כלשהו בהתפתחותם לשימוש בטכנולוגיית רדיו – תרבות האדם הגיעה לכך לפני כמאה שנה. חלק מגלי הרדיו המשודרים על פני כדור-הארץ (בעיקר באורכי הגל הקצרים, שבהם משתמשים בערוצי ה-FM, בשידורי הטלוויזיה ובמכשירי מכ”ם) דולפים לחלל החיצון וניתנים לגילוי באמצעות מקלטים מתאימים גם במרחק רב מכדור-הארץ.
באופן דומה, גלי רדיו מתרבות טכנולוגית על פני כוכב-לכת חוץ-שמשי ניתנים באופן עקרוני לגילוי באמצעות רדיו-טלסקופים על פני כדור-הארץ. טלסקופים אלו נראים כצלחות ענק, ומיועדים בעיקר למחקר אסטרונומי באמצעות אותות רדיו טבעיים, הנפלטים מכוכבים, מגלקסיות ומגרמי שמיים אחרים. טלסקופ הרדיו הגדול ביותר כיום נמצא ליד העיר ארסיבו (Arecibo) שבפורטו-ריקו, וקוטר ה”צלחת” שלו הוא 300 מטרים.
מאיזה מרחק ניתן לצפות לקלוט שידורים תבוניים, אם הם אמנם מתקיימים? עוצמת שידורי הרדיו יורדת לפי ריבוע המרחק, ולכן שידורי הרדיו של כדור-הארץ (או של כוכב-לכת רחוק) המתפזרים לכל הכיוונים נחלשים מאוד במרחקים שבהם נמצאים כוכבים אחרים.
ניתן להגדיל את עוצמת האותות על-ידי שליחת אלומה מכוונת, אם יודעים את מקום המאזינים הפוטנציאליים. לשם כך אפשר להפוך את כיוון פעולת טלסקופ הרדיו, ולהשתמש בו לשידור (במקום לקליטה) של אלומה לכיוון מסוים.
אפילו בטכנולוגיה הקיימת כיום, שימוש בשידורים מכוונים יכול לאפשר קליטה במרחקים גדולים מאוד. לדוגמה, טלסקופ ארסיבו יכול לגלות אותות מכוונים של תרבות נוכרית המשדרת באמצעות רדיו-טלסקופ דומה ממרחק של עד כ-1,000 שנות אור. מובן שאם קיימות תרבויות מפותחות יותר משלנו, סביר להניח שהן יכולות לשדר בעוצמה גבוהה בהרבה, ולכן אפשר לגלות את שידוריהן ממרחקים גדולים יותר.

באיזה תדר מחפשים?
בבואנו לחפש אותות תבוניים, נשאלת השאלה באיזה תדר, או תחום תדרים, כדאי לחפש. מסתבר שהטבע בכבודו ובעצמו עוזר לנו לענות על שאלה זו. כידוע, בתקשורת בכלל על האות המועבר להיות חזק מרעש הרקע. בתדרים נמוכים יחסית האפשרות שקיימים חיים, ואולי אף תרבויות, מחוץ לכדור הארץ ריתקה מאז ומעולם את הדימיון האנושי. במאמר ננסה להעריך את האפשרויות לקיום חיים ותרבות בעולמות אחרים. כתבה ראשונה בסדרה
(מתחת ל- 1 GHz), רעש הרקע הטבעי בגלקסיה שלנו גבוה. לעומת זאת, בתדרים גבוהים, מעל כ-GHz 10, גוברים הבליעה באטמוספרה ורעש קרינת הרקע הקוסמית. לכן פס התדרים המתאים ביותר הוא באזור של GHz 1-10, כפי שניתן לראות בתרשים.
ניתן לומר כי חיפוש בתחום התדרים הזה דומה לחיפוש מטבע מתחת לפנס – אך אין זה בדיוק כך. חזקה על תרבות תבונית מתקדמת שמדעניה יכירו את “חלון התדרים”, ואם ישדרו שידורי רדיו המכוונים לתקשורת עם תרבויות אחרות, ישתמשו בתדרים בתחום המתאים ביותר לקליטה. הטבע אף “סימן” תדירות אחת מסוימת בטווח התדרים שב”חלון”.
מסתבר שאטום המימן – היסוד השכיח ביותר ביקום – פולט קרינת רדיו באורך גל אופייני של 21 ס”מ, שהם MHz1,428. תרבות מתקדמת המעוניינת לשדר לתרבויות אחרות עשויה לבחור בתדירות זו כ”תדירות מוסכמת” (מובן שיהיה צורך “לסנן” את האותות התבוניים מתוך הקרינה שמקורה בתהליכים טבעיים, וראו להלן).

שאלה חשובה היא, כיצד אפשר להבדיל בין אותות רדיו טבעיים לאותות מלאכותיים-תבוניים. מתברר שקיימים קריטריונים אחדים לכך: תוכן, מבנה ורוחב פס.
א. אותות טבעיים נשמעים כרעש אקראי, בעוד שאותות תבוניים סביר שיכילו תוכן סדור כגון אות מורס.
ב. אותות טבעיים הם בדרך-כלל חסרי מבנה, בעוד שאותות תבוניים סביר שיהיו בעלי מבנה מוגדר – למשל אפנון תדר, מחזוריות או קבוצות נפרדות של אותות.
ג. אותות טבעיים מתפרשׂים בדרך-כלל על תחום רחב של תדרים, בעוד שאותות שתשדר תרבות תבונית סביר שיהיו מרוכזים באורך גל אחד או בתחום צר של אורכי גל, כדוגמת שידורים של תחנות רדיו, וזאת מטעמי חיסכון באנרגיה ובערוצי שידור.

אין אנשים ירוקים קטנים, בינתיים
לא תמיד הקריטריונים הללו הם ערובה מספקת לכך שהאות אינו טבעי. לדוגמה, בשנת 1967 התגלה אות רדיו מן החלל החיצון שהשתנה בצורה מחזורית, כשהוא חוזר על עצמו 33 פעם בשנייה בדיוק נמרץ. האסטרונומים הנרגשים קראו לו בשם הזיהוי LGM – ראשי תיבות (באנגלית) של “אנשים קטנים ירוקים”. בתוך זמן קצר התגלו מקורות נוספים דומים, אך התברר שמדובר בתופעה פיזיקלית – כוכבי ניוטרונים הסובבים במהירות סביב צירם ושולחים אלומת רדיו חזקה לחלל – עצמים הנקראים כיום בשם פולסארים.
בשנת 1960 הציע אסטרונום צעיר בשם פרנק דרייק (Drake), שעבד בטלסקופ הרדיו במצפה הכוכבים Green Bank בווירג'יניה, לחפש אותות רדיו תבוניים מהחלל – הוא כיוון את הטלסקופ אל שני כוכבים קרובים הדומים לשמש, וחזר על התצפיות במשך חודשים אחדים.
הפרויקט, שנקרא OZMA (שם הלקוח מהספר “הקוסם מארץ עוץ”), פתח את תחום ה-SETI – החיפוש אחר תבונה חוץ-ארצית (Search of Extra-Terrestrial Intelligence). מאז נערכו עשרות פרויקטים דומים, אך נרחבים ומשוכללים בהרבה. בשנים האחרונות הוקם פרויקט שיתוף של מיליוני מחשבים אישיים בניתוח תצפיות SETI בחיפוש אחר אות תבוני (פרויקט שנודע בשם SETI@home), אך עד כה בלא תוצאה חיובית.
אחד האמצעים המתקדמים ביותר, הנבנה כעת במסגרת פרויקט SETI, הוא מערך הטלסקופים של Allen, שעם השלמתו יכלול 350 אנטנות רדיו בקוטר 6 מטרים כל אחת, ויהיה אחד מטלסקופי הרדיו החזקים והמשוכללים בעולם. בין המשימות המתוכננות (נוסף על תצפיות רדיו אסטרונומיות רגילות) – בדיקה של מיליון כוכבים במרחק של עד 1,000 שנות אור בטווח התדירויות GHz 1-10, וברגישות מספקת לגילוי אות בעוצמת השידור של טלסקופ ארסיבו.

תקשורת בין-כוכבית
אף אם קיימות בגלקסיה אלפי תרבויות תקשורתיות בה-בעת, אין הדבר מבטיח שנוכל לגלות את שידורי הרדיו שלהן, בשל המרחקים האדירים. לדוגמה, אם יש אלף תרבויות בגלקסיה, הַתרבות הקרובה ביותר נמצאת במרחק של כ-3,000 שנות אור, הרחק מעבר לטווח הגילוי אם האות המשודר איננו מכוון, וגבולי אף במקרה של אות מכוון בטכנולוגיית רדיו הדומה לשלנו.
הסיכוי לתקשורת דו-סטרית (הווה אומר, שידור הודעה וקבלת תשובה) הוא נמוך אף יותר, מאחר שיש להביא בחשבון את זמן מעבר ההודעה. בדוגמה שבחרנו, נניח שתרבות במרחק 3,000 שנות אור שידרה אות מכוון שנקלט בכדור-הארץ; תשובתנו תגיע חזרה לשולחים לכל המוקדם 6,000 שנה לאחר השידור המקורי. ייתכן שהתרבות המשדרת תיכחד לפני שתגיע התשובה… גם אם התרבות המשדרת עדיין תתקיים, סביר להניח כי משדרי האות המקורי כבר מתו מזמן, כך שנחוץ לשמר את התקשורת לאורך דורות רבים.

פרדוקס פרמי: איפה החייזרים?
מספרים שהפיזיקאי המהולל אנריקו פרמי (Fermi) הביע את דעתו על האפשרות לקיום תרבויות מחוץ לכדור-הארץ בשאלה “where are they all?” – איפה הם כולם? משפט שזכה לשם “פרדוקס פרמי”.
הפרדוקס נובע מן ההנחה, שתרבות מתקדמת תתפשט בגלקסיה ותאכלס את כל העולמות המתאימים למחיה, או לפחות תבקר בהם תוך השארת סימנים מובהקים. לו היו קיימות תרבויות כאלה, היינו צריכים לראות את נציגיהן או את סימני ביקוריהם בכדור-הארץ. מאחר שלפי הידוע באופן מדעי אין עדות לביקורים כאלה, המסקנה היא שאנו התרבות היחידה בגלקסיה.
ייתכן, כמובן, שאנו באמת התרבות היחידה או הכמעט-יחידה בגלקסיה, למרות המספר העצום של עולמות בעלי פוטנציאל להתפתחות חיים. הגורמים לכך עשויים להיות קשורים למשוואת דרייק:

1. השערת הארץ הנדירה (Rare Earth) – החיים על פני כדור-הארץ נוצרו בשל צירוף נדיר של גורמים אסטרונומיים וגאולוגיים, ולמרות הפוטנציאל למספר גדול של כוכבי-לכת נושאי חיים, למעשה הם נדירים ביותר.
2. השערת התבונה הנדירה – גם אם מספר כוכבי-הלכת שאמנם התפתחו עליהם יצורים חיים הוא גדול, רק בכוכבים מעטים התפתחו החיים לדרגת תרבות טכנולוגית (fc<<<1). גם אם קיימות תרבויות אחדות בגלקסיה כיום, הן נמצאות במרחקים של עשרות אלפי שנות אור, מעבר לטווח גילוי כוכבי-לכת, תקשורת רדיו וטיסות חלל. ואולם, חוקרים רבים אינם משוכנעים שפרדוקס פרמי הוא פרדוקס אמיתי, מאחר שניתן להסביר את העובדה שטרם זכינו לביקורן של תרבויות אחרות (שייתכן שקיימות בגלקסיה) בדרכים אחרות.
3. התרבות האנושית היא עדיין “בלתי נראית” לרוב חלקי הגלקסיה – תרבויות אחרות טרם גילו את התרבות הטכנולוגית על פני כדור-הארץ, מאחר שמידע על כך, המתפשט במהירות האור מאז שידורי הרדיו הראשונים (בגלים קצרים), הגיע עד כה רק למרחק של פחות ממאה שנות אור מכדור-הארץ.
4. השערת חוסר האטרקטיביות – אמנם המידע על קיום חיים ביולוגיים (עדיין לא תבוניים) בכדור-הארץ התפשט מזמן לכל קצווי הגלקסיה והגיע לכל התרבויות המסוגלות לבדוק זאת (כפי שהתרבות שלנו תוכל מן הסתם בתוך כמה עשרות שנים באמצעות TPF וטלסקופים דומים), ואולם, בשל ריבוי מערכות החיים שאינן תבוניות, אין בקיום המערכת שעל פני כדור-הארץ שום דבר חריג המצדיק את ההוצאה העצומה של אמצעים ואנרגיה הכרוכה בטיסה בין-כוכבית, גם לו היתה אפשרית לתרבות מתקדמת. מובן שגם אין טעם לכוון שידורי רדיו לכוכב-לכת חסר תרבות טכנולוגית המסוגלת לקלוט אותם, ולכן גם לא נשלחו אותות רדיו לכיוון כדור-הארץ.
5. קשיים בטיסות חלל ארוכות – גם אם לתרבויות מתקדמות יש עניין בביקור בכוכבי-לכת עם סימני חיים טרום-תרבותיים (כפי שנראה כדור-הארץ כיום לצופים ממרחקים העולים על מאה שנות אור), ייתכן שהקשיים הכרוכים בטיסת חלל למרחקים בין-כוכביים גדולים ממה שאנו מתארים לעצמנו ולכן מנעו התפשטות תרבויות לפי תסריט פרדוקס פרמי.
6. השערת גן החיות – לפי השערה זו תרבויות מתקדמות כבר גילו אותנו מזמן, אך הן נמנעות מלחשוף את עצמן כדי לשמר את מהלך ההתפתחות המקורי של כדור-הארץ, כמו בגן חיות ענקי. גירסה אחרת של השערה זו היא כי במושגי התרבויות המתקדמות הצופות בנו, עדיין איננו בשלים ליצירת קשר (אלימים, בלתי יציבים, אפילו מסוכנים), והן ממתינות שנעבור את “חבלי ההתבגרות” בטרם יתגלו בפנינו.
לסיכום, למרות פרדוקס פרמי והחיפוש חסר התוצאות (לפי שעה) של SETI, אין לשלול את האפשרות שמֵעבר לגבולות מערכת השמש נמצאים כוכבי-לכת רבים ובהם חיים ואולי אף תרבויות. ובמילים אחרות, איננו יודעים אם יש חיים מחוץ לכדור-הארץ, אך אם לא נחפש, בוודאי שלא נמצא.

ד”ר עמרי ונדל הוא אסטרופיזיקאי במכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית, ירושלים. יוצר ומרצה הקורס “אסטרופיזיקה והחיים ביקום”, שבו למדו מעל אלף סטודנטים משנת 1999. פרופסור אורח באוניברסיטת לוס אנג'לס (UCLA), שם לימד בין השאר את הקורס הנ”ל. נושאי המחקר העיקריים שלו הם חורים שחורים, קווזארים וגלקסיות פעילות. בשעות הפנאי עוסק בניווט ספורטיבי, צילום ושפת האספרנטו. פורסם במקור במגזין “גלילאו”

לחלקו הראשון של המאמר