Tutkijat avaavat kosmisen chatin

Vuonna 2030 eksoplaneetta GJ 273 b saa musiikkiterveisiä Maasta. Se on valittu vastaan­ottajaksi, koska siellä voi olla elämää. Muita viestejä ollaan jo kääntämässä kielelle, jota vierailla planeetoilla ehkä ymmärretään. Chatti toimii laserteleskoopilla.

Vuonna 2030 eksoplaneetta GJ 273 b saa musiikkiterveisiä Maasta. Se on valittu vastaan­ottajaksi, koska siellä voi olla elämää. Muita viestejä ollaan jo kääntämässä kielelle, jota vierailla planeetoilla ehkä ymmärretään. Chatti toimii laserteleskoopilla.

Vau! kirjoitti tähtitieteilijä Jerry Ehman punaisella kuulakärkikynällä paperin reunaan elokuussa 1977.

Paperille oli tulostettu Big Ear -teleskoopin vastaanottamia radiosignaaleja.

Tavanomaisten ykkösten, kakkosten ja kolmosten seasta pisti silmään 72 sekuntia kestänyt signaali, joka muodosti merkit 6EQUJ5.

Se oli 30 kertaa niin voimakas kuin tavallinen kosminen taustasäteily.

Kuukausi Vau!-signaalin vastaanottamisen jälkeen Big Ear -teleskooppi suunnattiin kohti Jousimiehen tähdistöä, josta radioaallot olivat tulleet.

Signaali ei kuitenkaan toistunut.

Sittemmin tähtitaivasta on kuunneltu yhä tarkemmilla ja tehokkaammilla teleskoopeilla, mutta mitään ei ole kuulunut.

Ehmanin havainto on edelleen ainoa signaali, jota edes teoriassa voidaan pitää viestinä muista sivilisaatioista.

Aiemmissa viesteissä on kerrottu ihmisen kulttuurista ja symboleista. Nyt keskitytään kaikille maailmankaikkeuden asukkaille tuttuihin aiheisiin, matematiikkaan ja kemiaan.

© Lotte Fredslund/Henning Dahl Hoff/SPL

Viestin sisältö

Alkuaineet ja niiden kemia ovat samat kaikkialla. Siksi viestin pohjaksi on valittu alkuainetaulukko. Älykkään vastaanottajan oletetaan ymmärtävän koodi, joka perustuu alkuaineiden järjestykseen ja atomimassaan.

© Lotte Fredslund/Henning Dahl Hoff/SPL

Viestin kirjoitus

Alkuaineiden tiedot merkitään mustareunuksisina valkoisina kenttinä. Punainen alue kertoo alkuaineen järjestyksen binaarilukuna. Alkuaine numero 1 eli vety on siis 1, ja esimerkiksi litium, jonka järjestysnumero on 3, on 11.

© Lotte Fredslund/Henning Dahl Hoff/SPL

Värit muutetaan aalloiksi

Viesti muutetaan radioaalloiksi niin, että yksi taajuus vastaa mustaa laatikkoa, toinen valkoista kenttää ja kolmas punaista numeroa. Radioteleskoopilla kaikki kolme taajuutta voidaan lähettää samanaikaisesti.

© Lotte Fredslund/Henning Dahl Hoff/SPL

Taajuus näyttää värin

Modulaatiotekniikalla korostetaan kunkin värin taajuutta, esimerkiksi sekunnin kymmenesosan ajan merkiksi punaisesta binaariluvusta. Pala palalta radioaalloista muodostuu alkuainetaulukon sarakkeita.

Kaikki eivät enää jaksa odottaa. METI International -järjestö haluaa toimia keskustelunavaajana ja ottaa itse yhteyttä eksoplaneettojen asukkaisiin.

Tavoitteena on pysyvä viestinvaihto. Siksi tarvitaan selkeät ja kaikille ymmärrettävät viestit, tehokas lähetystekniikka ja tieto siitä, millä planeetoilla voisi olla vastaanottajia.

Samalla herää kysymys siitä, keitä vastaanottajat voisivat olla ja ovatko he ystävällismielisiä.

Muuallakin on pakko olla elämää

Kosmisten viestien etsintä alkoi toden teolla 1960, kun yhdysvaltalainen tähtitieteilijä Frank Drake käynnisti Ozma-projektin.

Siinä hän havainnoi radioteleskoopin avulla signaaleja, jotka tulivat kahden ison, Auringon kaltaisen tähden suunnasta.

Koe sai nimen SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence (Maan ulkopuolisen älyllisen elämän etsintä). Vuodesta 1984 etsintää on organisoinut Kaliforniassa toimiva SETI-instituutti.

SETIn tutkijat, muun muassa vuonna 2019 Nobelin fysiikanpalkinnon saanut Didier Queloz, pitävät matemaattisena mahdottomuutena sitä, että Maa olisi maailmankaikkeuden ainoa asuttu planeetta.

Parhaillaan avaruudessa on matkalla 32 radioviestiä Maasta kohti eksoplaneettoja.

Pelkästään Linnunradassa on kymmenen miljardia planeettaa, jotka kiertävät tähteään sellaisella etäisyydellä, että niillä voisi syntyä elämää.

Vaikka vyöhyke olisi kapeampi kuin nykyisin oletetaan, on silti miljardeja planeettoja, joilla on yhtä hyvät edellytykset elämän synnylle kuin Maassa.

Miksi sitten emme ole saaneet vieraita muilta planeetoilta? Tämän kysymyksen esitti aikoinaan italialainen fyysikko Enrico Fermi.

Vastaukseksi on esitetty muun muassa, että kaikki muut elämän muodot ovat joko niin alkeellisia, että ne eivät kykene ottamaan yhteyttä, tai ne ovat jo tuhoutuneet.

On myös esitetty niin sanottu eläintarhateoria: muutkin sivilisaatiot tyytyvät vain passiivisesti katselemaan muita planeettoja kuin vierailijat eläintarhan eläimiä.

Kaikissa kielissä, niin valaan laulussa kuin avaruusolentojen kielissäkin, pätenee Zipfin laki. Sen mukaan kielen käytetyin sana on kaksi kertaa niin yleinen kuin seuraavaksi käytetyin.

© Shutterstock

METI International on SETI-instituutissa toimiva ryhmä, joka haluaa testata eläintarhateoriaa kertomalla avaruuteen, että Maassa on elämää.

METI lähettikin jo vuonna 2017 ensimmäisen viestin kohti eksoplaneettaa, jossa saattaa olla elämää.

Ihmisen symboleja ei ymmärretä

50 viime vuoden aikana Maasta on lähetetty yli kolmekymmentä viestiä avaruuteen.

Vuonna 2012 Puerto Ricossa sijaitseva 305 metriä leveä Arecibo-radioteleskooppi lähetti Vau!-signaalin tulosuuntaan radioviestin, jossa on yli 10 000 Twitter-tekstiviestiä ja -videota julkkiksilta ja tavallisilta ihmisiltä.

Tarkoitus on herättää vastaanottajissa uteliaisuutta. Mukana on myös National Geographic -tv-kanavan ufo-ohjelman mainos.

Suurin osa viesteistä on valittu ihmisten mielenkiinnon mukaan Esimerkiksi Nasa lähetti vuonna 2008 kohti Pohjantähteä viestin, joka sisältää Beatlesin kappaleen ”Across The Universe”.

Myös kuuluisa Arecibo-viesti, joka lähetettiin samannimisestä radioteleskoopista vuonna 1974, oli lähinnä tarkoitettu osoittamaan teleskoopin kykyjä Maan asukkaille.

Viesti ei edes osu maaliinsa, sillä sen määränpää eli tähtijoukko M13 on siirtynyt aivan eri paikkaan, kun viesti saapuu perille vuonna 22155.

Arecibo-viesti on silti ensimmäinen, jolla yritetään kertoa muille sivilisaatioille ihmiskunnan olemassaolosta.

Viestin laativat muun muassa Frank Drake ja Nasan ehkä kuuluisin tähtitieteilijä Carl Sagan.

Viestissä on binaarikoodiksi muunnettuna tietoa Maasta, numerojärjestelmästämme, ihmisen elimistöstä ja dna:n rakenteesta.

METI Internationalin puheenjohtaja Douglas Vakoch on sitä mieltä, että Arecibo-viesti sisältää liikaa tietoa eivätkä muiden planeettojen asukkaat välttämättä ymmärrä ihmisen luomia symboleja.

Järjestö onkin ottanut mukaan psykologeja ja kielitieteilijöitä laatimaan viestejä, jotka jokainen älyllinen olento ymmärtää.

Lasersäde avaa chattiyhteyden

/ 3

Maasta lähtee lasersäde

Laser tuottaa kahden megawatin infra­punavalon, joka kulkee peilin kautta 30 metriä leveään teleskooppiin. Siitä lähtee avaruuteen säde, joka on 10 kertaa niin voimakas kuin Auringon infrapunasäteily.

1

Säde saapuu eksoplaneetalle

Säteen kantama on jopa 20 000 valovuotta, mutta paras osumamahdollisuus on Proxima Centauri -tähden ympärillä 4,2 valovuoden päässä Maasta. Se voidaan suunnata Proxima b -planeetalle.

2

Chattailu voi alkaa

Ensimmäinen tavoite on lähettää viesti, jonka joku huomaa ja johon vastaanottaja vastaa. Sitten voidaan aloittaa varsinainen viestintä morseaakkosten tapaan valomerkeiksi muutetuilla viesteillä.

3
© Claus Lunau/Shutterstock

Zipfin laki pätee avaruudessakin

Kukaan ei tiedä, miten avaruusolennot viestivät. METIn tutkijat uskovat kuitenkin, että osviittaa voidaan saada ryhävalailta.

Ne todistettavasti viestivät keskenään, vaikka ihminen ei ymmärrä, mitä ne puhuvat.

Valaat keskustelevat ääniviesteillä, jotka leviävät vedessä viisi kertaa nopeammin kuin ääni ilmassa. Meressä ääni myös kantaa pitkälle.

Ryhävalas voi kuulla lajitoverin viestin tuhansien kilometrien päästä.

Tutkijoita kiinnostaakin kovasti, miten valas muuttaa ajatuksensa ääniaalloiksi.

Ilmeisesti valaat saavat tolkkua myös epätäydellisistä lauseista samaan tapaa kuin ihminen voi päätellä sanoja melunkin keskellä. Selitys on Zipfin laki.

Kielitieteilijä George Zipfin mukaan nimetty sääntö sanoo, että kielen yleisin sana esiintyy puheessa kaksi kertaa niin usein kuin toiseksi yleisin sana, kolme kertaa niin usein kuin kolmanneksi yleisin ja niin edelleen.

Vaikka Zipfin laki ei kerro, mistä valaat puhuvat, sen avulla voidaan hahmottaa kielten yhteisiä ominaisuuksia.

METIn tutkijat uskovat, että ne pätevät myös Maan ulkopuolella.

Oppikirja avaruusolennoille

Jos vieraan planeetan asukkailla on radiosignaalien vastaanottamiseen tarvittava tekniikka, heidän täytyy ymmärtää myös matematiikkaa.

Siksi METI käyttää ykkösistä ja nollista koostuvaa binaarijärjestelmää viestien koodaamiseen bittikartoiksi.

Bittikartat muutetaan radioaalloiksi niin, että tietty perustaajuus edustaa nollaa ja hieman korkeampi taajuus ykköstä. Taajuuksien eroista muodostuvat bittikarttojen kuva-alkiot eli pikselit.

"Nyt on jo myöhäistä piiloutua. Sen sijaan meidän pitää päättää, miten esittelemme itsemme.” Douglas Vakoch Puheenjohtaja, METI

METIn ensimmäisessä viestissä, joka lähetettiin EISCAT-teleskoopilla Tromssasta Norjasta, sisältönä oli lyhyitä pätkiä musiikkia.

Musiikki koodattiin bittikartoiksi, joissa on kaaria eri äänitaajuuksien päällä niin, että ne voidaan yhdistää musiikkikappaleiksi.

Ajatuksena on esittää musiikin rakenne eräänlaisena kielenä.

Viestissä on myös pieni tietosanakirja, jossa on perustietoa elämästä Maassa, alkuaineista ja fysiikan suureista, kuten metristä ja sekunnista.

Joidenkin tutkijoiden mukaan ihmiskunnan olemassa­oloa ei pitäisi paljastaa, mutta piilottelu saattaa olla jo myöhäistä. Maan sijainnista, raaka-aineista ja asukkaista on laverreltu avaruuteen jo kauan sitten.

© NASA

Alastomat terveiset Maasta

Vuosina 1972 ja 1973 lähtivät matkaan luotaimet Pioneer 10 ja 11. Ne ovat nyt Aurinkokunnan ulkopuolella. Niiden mukana on kaksi kullattua alumiinilevyä, joissa on kuvattuna alaston mies ja nainen. Lisäksi
levyssä kerrotaan luotaimen matkareitti Maasta Aurinkokunnan ulkopuolelle.

Saapumisaika ja kohde: ei määritetty

© Dutil & Dumas

Häiriönkestävä radioviesti

Ukrainalaisesta Jevpatorija-radiolähettimestä lähetettiin 1999–2003 eri tähtiä kohti yhdeksän niin sanottua Cosmic Call -radioviestiä. Niissä oli 23 sivua tietoa, joka sisälsi muun muassa Jupiterin koon Aurinkoon verrattuna, luvut 0–9 symboleina ja piin ja Pythagoraan lauseen selitykset. Viestit on laadittu niin, että vastaanottajan pitäisi tunnistaa symbolit, vaikka osa viestistä häviäisi matkalla.

Saapumisaika: 2036–2069

© NASA

Kultalevy matkalla tähtiin

Voyager 1 ja 2 -luotaimet laukaistiin avaruuteen 1977. Kummankin mukana on kullattu LP-levy, joka sisältää kuvia ja ääniä Maasta, muun muassa linnunlaulua, ukkosen jylinää ja sydämen lyöntejä. Levyn toisella puolella on ohjeet, miten sitä soitetaan ja miten äänet muutetaan kuviksi, sekä Maan sijainti suhteessa neutronitähtiin.

Saapumisaika ja kohde: ei määritetty

© NASA/Arne Nordmann/Shutterstock

Kuvasarja Maan biologiasta

Vuonna 1974 Arecibo-radioteleskoopilla lähetetty viesti sisältää 73 riviä, joissa on kussakin 23 merkkiä. Niistä muodostuu kuvaviesti, jossa kuvataan Maan eliöiden biologiaa ja kemiaa. Viestille ei määritetty täsmällistä kohdetta, mutta se kulkee läheltä M13-tähtijoukkoa.

Saapumisaika: 22155.

Esitetyt asiat muuttuvat asteittain yksinkertaisesta mutkikkaammaksi niin, että lopulta lukija ymmärtää bittikarttojen kaaret.

Tavoite on opettaa viestin vastaanottajaa niin kuin aikuinen opettaa lasta.

Uusia viestejä lähietäisyydelle

Kosmisen viestinnän suuri ongelma ovat valtavat etäisyydet. Vaikka viestit kulkevat valon nopeudella, matka määränpäähän kestää satoja tai tuhansia vuosia.

Esimerkiksi Vau!-signaali tuli M55-tähtijoukosta 15 500 valovuoden päästä.

Jos siis sen lähettäjä huomaa Maasta lähetetyn vastausviestin ja vastaa siihen, vastausta saadaan odottaa Maassa 31 000 vuotta.

Siksi viestien vastaanottajiksi etsitään eksoplaneettoja mahdollisimman läheltä Maata.

Avaruudesta tulevia neutriinoja pyydystetään maanalaisilla ilmaisimilla. Joidenkin tutkijoiden mukaan neutriinoissa voi olla viestejä muilta sivilisaatioilta.

© The Daya Bay Antineutrino Detector

Sen jälkeen kun ensimmäinen vierasta tähteä kiertävä planeetta löydettiin 1992, avaruusteleskoopit Hubble ja Kepler ovat bonganneet noin 4 100 eksoplaneettaa.

Näistä on poimittu mahdollisesti asutut planeetat sen mukaan, miten kaukana tähteään ne kiertävät, mistä niiden kaasukehä muodostuu ja ovatko ne kiviplaneettoja.

METIn vuosina 2017 ja 2018 lähettämät musiikkiterveiset ovat matkalla kohti GJ 273 b -eksoplaneettaa, joka sijaitsee vain 12,4 valovuoden päässä Maasta.

Ensimmäinen viesti saapuu perille marraskuussa 2030. Jos planeetalla on älykkäitä asukkaita, joilla on käytössä radioteleskooppeja, vastausta voidaan odottaa vuonna 2043.

Vielä ei tiedetä, onko planeetalla edes elämän edellytyksiä.

Lähin planeetta, jossa voi olla elämää, on Proxima Centauri b. Se sijaitsee 4,2 valovuoden päässä Maasta.

Uudet teleskoopit voivat auttaa suuntaamaan viestit tarkemmin. Nasan TESS-avaruusteleskooppi on vuodesta 2018 asti tähyillyt lähitähtien ympäriltä kiviplaneettoja.

Vuonna 2021 aloittaa työnsä James Webb, jonka pääpeilin halkaisija on 6,5 metriä.

Sillä pystytään erottamaan eksoplaneettojen kaasukehän koostumus ja näkemään, onko niissä happea, vettä, metaania ja muita mahdollisen elämän merkkejä.

METIn pitkän aikavälin suunnitelma on suunnata viestejä tarkasti valikoiduille eksoplaneetoille, joilla todennäköisimmin olisi vastaanottajia, mutta myös lähettää viestejä summamutikassa niille miljoonille planeetoille, jotka ovat sen verran lähellä Maata, että mahdollinen vastaus ehtisi perille edes suhteellisen nopeasti.

Ihmiskunta on paljastanut itsensä

Kaikkien mielestä METIn toiminta ei ole toivottavaa.

Vuonna 2015 joukko SETI-instituutin tutkijoita ja muun muassa SpaceX-avaruusrakettiyhtiön perustaja Elon Musk julkaisivat julistuksen, jossa vaadittiin maailmanlaajuista tieteellistä, poliittista ja humanitääristä keskustelua ennen kuin avaruuteen lähetetään viestejä.

Perusteena oli pelko, että ihmiskunta paljastaa olemassaolonsa vihamielisille avaruusolennoille.

Varoitus tulee kuitenkin liian myöhään. Kaikki maapallolla lähetetyt radio- ja televisio-ohjelmat ovat matkalla avaruudessa.

Periaatteessa jopa vuonna 1935 radiossa soitettu Bing Crosbyn hittisävelmä voi saada nyt kuulijoita 85 valovuoden päässä Maasta.

”On liian myöhäistä piiloutua. Siksi pitää miettiä, miten esittelemme itsemme”, totesi METI Internationalin puheenjohtaja, yhdysvaltalainen astrobiologi Douglas Vakoch haastattelussa vuonna 2018.

Keskustelu jatkuu, mutta METI suunnittelee jo seuraavaa viestiään. Siinä kerrotaan, miten ihminen järjestää alkuaineet. Tavoitteena on lähettää viesti tehokkaalla radio­teleskoopilla.

Enää sata vuotta yksinäisyyttä

Vau!-signaali on yhä ainoa havainto, joka edes hyvällä tahdolla voidaan tulkita mahdolliseksi kosmiseksi viestiksi.

Tosin yhdysvaltalainen tähtitieteilijä Antonio Paris esitti 2018, että se tuli Maan ohi kulkeneesta komeetasta.

Signaalin havainnut Jerry Ehman ei usko tähän selitykseen. Toisen teorian mukaan Vau! oli häiriösignaali Maasta, mutta sitä pidetään epätodennäköisenä.

SETI-instituutti jatkaa silti signaalien etsimistä avaruudesta. Lähivuosina on tarkoitus tutkia yhdysvaltalaisen Allen Telescope Array -teleskooppiaseman 350 teleskoopilla yli miljoona tähteä.

Samalla etsintää laajennetaan radioaalloista muun muassa laserien infrapunasäteisiin ja alkeishiukkasiin, neutriinoihin, joita ainakin teoriassa voidaan lähettää valtavilla hiukkaskiihdyttimillä.

SETIn tutkija nobelfyysikko Didier Queloz uskoo, että vierailta planeetoilta löydetään elämää viimeistään 30 vuoden kuluttua ja ensimmäiset avaruusolennot 100 vuoden kuluessa.

Siihen asti voimme nauttia kosmisesta yksinäisyydestä.