Jak daleko jsme vidět a slyšet? Kredit: MS Copilot AI

Pátrání po mimozemské inteligenci (Search for Extraterrestrial Intelligence - SETI) je jedním z nejhlubších vědeckých podniků lidstva, dotýkající se fundamentální otázky našeho místa ve vesmíru. Tradičně se SETI zaměřuje na hledání signálů či artefaktů, které by mohly prozradit existenci technologicky vyspělých civilizací mimo Zemi – tzv. technosignatur. Nedávná studie týmu vedeného Sofií Z. Sheikh (působící na SETI Institute a Penn State University) a jejími kolegy z několika předních institucí (včetně Breakthrough Listen a NASA Goddard Space Flight Center) však přistupuje k problému z pozoruhodně pragmatického úhlu. Namísto spekulací, jak by mohly vypadat cizí signály, se ptá: Jak daleko by hypotetická mimozemská civilizace, disponující technologií srovnatelnou s naší současnou nejlepší úrovní, mohla detekovat naši vlastní Zemi a její technologické projevy? Tento přístup "Země detekuje Zemi" poskytuje cenný realistický základ pro budoucí strategie hledání.

Technosignatury: Nenápadné stopy civilizace

Co přesně jsou technosignatury? Jde o jakékoli měřitelné indicie technologické aktivity. Mohou nabývat mnoha podob, od těch záměrně vysílaných až po neúmyslné vedlejší produkty technologické činnosti. Studie Sheikh et al. se soustředí na několik klíčových typů technosignatur, které Země aktuálně produkuje:

1. Úzkopásmové rádiové signály: Klasický cíl SETI. Zahrnují televizní a rozhlasové vysílání, komunikační signály a další rádiové přenosy, které "unikají" do vesmíru. Tyto signály mají často úzkou šířku pásma, což je odlišuje od většiny přirozených astrofyzikálních zdrojů.

2. Širokopásmové rádiové signály: Sem patří zejména silné radarové pulsy používané pro vojenské účely, řízení letového provozu nebo planetární radar (jakým disponovala například observatoř Arecibo před svým kolapsem). Tyto signály jsou často mnohem energetičtější než běžné komunikační signály, ale bývají vysoce směrové a přerušované.

3. Optické signály: Především umělé osvětlení měst na noční straně planety. Detekce tohoto slabého světla na pozadí záře mateřské hvězdy je extrémně náročná, ale teoreticky možná budoucími velkými teleskopy.

4. Atmosférické technosignatury: Přítomnost určitých uměle vyrobených molekul v atmosféře (např. chlorofluorouhlovodíky - CFC), které by se přirozeně neměly vyskytovat a mohly by být detekovány pomocí spektroskopie atmosféry exoplanety.

Důmyslná metodika: Země jako kalibrační nástroj pro SETI

Hlavní přínos práce Sheikh et al. spočívá v pečlivém a systematickém zhodnocení detekovatelnosti těchto pozemských signálů. Místo aby se spoléhali na odhady neznámých vlastností hypotetických civilizací, autoři využili dobře známé parametry pozemských technologií a citlivost našich současných nejlepších přístrojů (nebo těch plánovaných v blízké budoucnosti, jako je Square Kilometre Array - SKA).

V podstatě provedli myšlenkový experiment: Kdyby existovala "druhá Země" s identickými technologiemi a my na ni zaměřili naše nejlepší teleskopy a detektory, na jakou maximální vzdálenost bychom mohli spolehlivě rozpoznat její technologickou aktivitu? Tento přístup má nesmírnou hodnotu, protože uzemňuje často spekulativní pole SETI v konkrétních, fyzikálně podložených výpočtech. Využívá známé fyzikální zákony (jako je úbytek signálu se čtvercem vzdálenosti nebo radarová rovnice) a reálné parametry pozemských vysílačů a přijímačů.

Maximální vzdálenosti, na které by mohly být detekovány jednotlivé současné technosignály Země pomocí současné přijímací technologie, v pořadí podle rostoucí vzdálenosti. Zdroj: Earth Detecting Earth, arXiv:2502.02614

Maximální vzdálenosti, na které by bylo možné detekovat každý ze současných pozemských technosignálů pomocí současné přijímací technologie ve vizuální podobě. Označeny jsou také různé zajímavé astronomické objekty. Zdroj: Earth Detecting Earth, arXiv:2502.02614

Výsledky analýzy: Jak daleko sahá naše "technosféra"?

Studie poskytuje kvantitativní odhady detekčních vzdáleností pro různé typy signálů:

• Rádiové úniky (TV, FM): Tyto signály jsou relativně slabé a neúmyslně vyzářené do všech směrů. Autoři ukazují, že i naše nejcitlivější radioteleskopy (jako Green Bank Telescope nebo budoucí SKA) by měly problém detekovat běžné televizní či rádiové vysílání naší úrovně už ze vzdálenosti několika málo světelných let, maximálně desítek světelných let pro nejsilnější (a často již historické) vysílače. Detekce by byla snazší, pokud by signál byl záměrně směrován k cíli.

• Radarové signály: Některé vojenské a planetární radary jsou extrémně výkonné. Díky jejich síle by teoreticky mohly být detekovatelné na podstatně větší vzdálenosti, možná stovky až tisíce světelných let. Jejich hlavní nevýhodou je však vysoká směrovost (musely by být namířeny přímo na pozorovatele) a často přerušovaný provoz, což výrazně snižuje pravděpodobnost zachycení.

• Městská světla: Detekce umělého osvětlení na noční straně exoplanety je technicky mimořádně náročná. Vyžadovala by budoucí generaci velkých vesmírných teleskopů schopných přímého zobrazení exoplanet a potlačení světla mateřské hvězdy. Odhady naznačují, že i tak by byla detekce omezena na relativně blízké hvězdné systémy, pravděpodobně v řádu desítek světelných let.

• Atmosférické signatury (CFC): Detekce průmyslových plynů jako CFC by vyžadovala dlouhodobá pozorování pomocí vysoce citlivé spektroskopie. I když je to teoreticky slibná metoda pro budoucí velké mise (jako nástupce JWST), současná technologie by pravděpodobně nestačila ani pro nejbližší exoplanety.

Je důležité zdůraznit, že tyto výpočty představují horní odhady za idealizovaných podmínek. Reálná detekce by byla ještě obtížnější kvůli šumu, rušení a nutnosti potvrdit umělý původ signálu.

Důsledky pro budoucí hledání

Výsledky této studie mají několik zásadních implikací pro strategii SETI:

1. Realistická kalibrace: Práce poskytuje střízlivý pohled na to, jak obtížné může být detekovat civilizaci na naší technologické úrovni. Ukazuje, že náš vlastní technologický "hluk" není ve vesmírném měřítku příliš hlasitý.

2. Informované strategie: Znalost relativní detekovatelnosti různých typů signálů pomáhá určit, na které typy technosignatur a na jaké vzdálenosti bychom se měli zaměřit s budoucími přístroji. Naznačuje například, že hledání velmi silných, byť třeba přerušovaných signálů (jako radar) nebo budoucí zaměření na atmosférické biosignatury a technosignatury může být slibnější než spoléhání na detekci běžného rádiového úniku.

3. Motivace pro vývoj technologií: Studie jasně ukazuje limity současné technologie a zdůrazňuje potřebu vývoje citlivějších detektorů a větších teleskopů (rádiových i optických), jako je SKA nebo budoucí vesmírné observatoře.

Závěr: Nastavení zrcadla vesmíru

Přístup "Země detekuje Zemi", precizně rozpracovaný v této studii, je cenným příspěvkem k našemu úsilí odpovědět na otázku, zda jsme ve vesmíru sami. Tím, že kvantifikuje naši vlastní detekovatelnost, poskytuje nezbytný referenční bod. Ukazuje, s jakou pokorou a trpělivostí musíme k pátrání přistupovat, a zároveň podtrhuje vynalézavost a odhodlání vědců, jako je Sofia Sheikh a její tým, kteří hledají nové, rigorózní cesty, jak tuto fundamentální otázku uchopit. I když odpověď zůstává neznámá, každý takovýto pečlivý krok nás posouvá blíže k porozumění našemu kosmickému sousedství.

Zdroj: Sheikh, S. Z., Huston, M. J., Fan, P., Wright, J. T., Beatty, T., Martini, C., Kopparapu, R., & Frank, A. (2025). Earth Detecting Earth: At what distance could Earth's constellation of technosignatures be detected with present-day technology? arXiv:2502.02614 [astro-ph.EP] (Feb 2025).