ممکن است کاوشگرهای خودبازتولیدگر همین حالا در منظومهٔ خورشیدی حضور داشته باشند؛ چگونه می‌توان آن‌ها را یافت؟

در سال ۱۹۴۹، ریاضی‌دان و فیزیک‌دان نامدار جان فون نویمان (John von Neumann) در مجموعه‌ای از سخنرانی‌ها در دانشگاه ایلینوی، مفهومی تازه را مطرح کرد که آن را «سازندهٔ همگانی» (universal constructor) نامید. این نظریه، بعدها در کتابی با عنوان «نظریهٔ خودتولیدگرهای خودکار» (Theory of Self-Reproducing Automata) که در سال ۱۹۶۶ منتشر شد، به‌تفصیل توضیح داده شد. این کتاب مجموعه‌ای از نوشته‌های فون نویمان بود که یکی از همکارانش پس از مرگ او گردآوری و تکمیل کرد.

در سال‌های پس از آن، دانشمندان فعال در پروژهٔ جست‌وجوی هوش فرازمینی (SETI) به بررسی این ایده پرداختند که تمدن‌های پیشرفتهٔ کیهانی ممکن است برای کاوش در کهکشان، از کاوشگرهای خودتکثیرشونده (self-replicating probes) استفاده کنند.

مطالعات نظری متعدد نشان داده‌اند که اگر چنین کاوشگرهایی از یک سیارهٔ واحد رها شوند، می‌توانند در طول چند میلیون تا چند میلیارد سال، در سراسر کهکشان گسترش یافته و همهٔ سامانه‌های ستاره‌ای را مورد بررسی قرار دهند.

اکنون، پژوهش تازه‌ای از الکس الری (Alex Ellery)، استاد دانشگاه کارلتون (Carleton University)، نشان می‌دهد که این احتمال وجود دارد که چنین کاوشگرهایی پیش‌تر از سامانهٔ خورشیدی ما بازدید کرده باشند و حتی برخی از آن‌ها هنوز در اینجا فعال باشند. او در مقاله‌ای تازه پیشنهاد می‌کند که در پژوهش‌های آیندهٔ SETI باید به‌دنبال **امضاهای فناورانه (technosignatures)**ای باشیم که چنین کاوشگرهایی می‌توانند از خود به جا گذاشته باشند.

پژوهشگر و دیدگاه او

الکس الری، استاد مهندسی در «مرکز پژوهش خودتکثیر» (CESER) و عضو گروه مهندسی مکانیک و هوافضای دانشگاه کارلتون است. او پیش‌تر نیز دربارهٔ ایدهٔ کاوشگرهای فون نویمان و نقش احتمالی آن‌ها در کاوش میان‌ستاره‌ای تمدن‌های پیشرفته تحقیق کرده بود. در مقالهٔ اخیر، الری دوباره به دلایل منطقی وجود چنین کاوشگرهایی، تأثیر آن‌ها بر پارادوکس فرمی، و چگونگی تأثیر نیاز به منابع بر رفتارشان می‌پردازد؛ رفتاری که می‌تواند به تولید امضاهای فناورانهٔ قابل شناسایی منجر شود.

به‌عنوان پژوهشگر CESER، الری با مفهوم کاوشگرهای فون نویمان و فناوری‌هایی که می‌توانند ساخت آن‌ها را ممکن کنند، به‌خوبی آشناست. او در پژوهشی پیشین توضیح داده بود که چگونه چاپ سه‌بعدی، سامانه‌های خودتکثیر، و رباتیک پیشرفته می‌توانند ساخت کاوشگرهای خودتولیدگر را زودتر از آنچه تصور می‌کنیم برای انسان‌ها ممکن سازند. او همچنین پیشنهاد کرده بود که می‌توان برای جلوگیری از بروز فاجعه‌هایی مانند «فرضیهٔ نابودگر (Berserker Hypothesis)»، محدودیتی بر تعداد دفعاتی که هر کاوشگر می‌تواند خود را تکثیر کند، اعمال کرد.

در مجموعهٔ آثار خود، الری استدلال می‌کند که جست‌وجوی کاوشگرهای فون نویمان و امضاهای فناورانهٔ آن‌ها باید در اولویت برنامه‌های SETI باشد، به‌جای تمرکز سنتی بر جست‌وجوی سیگنال‌های رادیویی از تمدن‌های بیگانه. به‌گفتهٔ او، نقطهٔ آغاز این جست‌وجو باید خود سامانهٔ خورشیدی باشد — پیشنهادی که مشابه توصیه‌های پروفسور گریگوری ال. متلاف (Gregory L. Matloff) در مقاله‌اش با عنوان «کاوشگرهای فون نویمان: زمان‌بندی انتقال میان‌ستاره‌ای با پیشران منطقی» است.

احتمال حضور در سامانهٔ خورشیدی

الری در مصاحبه‌ای با نشریهٔ Universe Today می‌گوید:

«سامانهٔ خورشیدی بسیار بزرگ است و بخش عمدهٔ آن هنوز بررسی نشده است، و این کاوشگرها می‌توانند بسیار کوچک باشند. احتمال دارد در هر جایی از آن پنهان شده باشند: در دهانه‌های ماه، یا میان سیارک‌ها و اجرام کمربند کویپر. در کمربند کویپر به‌تنهایی بیش از صد میلیون جرم وجود دارد، اما ما تنها دو مورد از آن‌ها را از نزدیک بررسی کرده‌ایم، که یکی از آن‌ها شکل بسیار غیرعادی داشت.»

بر همین اساس، او پیشنهاد می‌کند که پژوهشگران SETI و کاوشگران آینده می‌توانند با جست‌وجوی هدفمند به‌دنبال نشانه‌های احتمالی از حضور کاوشگرهای بیگانه باشند. نخستین گام، به‌گفتهٔ الری، درک انگیزه‌های منطقی تمدن‌ها برای اعزام کاوشگرهای خودتکثیرشونده است.

انگیزه‌ها

در مقاله‌اش، الری بیان می‌کند که بدیهی‌ترین انگیزه برای یک گونهٔ هوشمند جهت آغاز کاوش‌های میان‌ستاره‌ای، بقای خود است. این انگیزه می‌تواند ناشی از چند عامل باشد:

• میل به ادامهٔ حیات پس از پایان دورهٔ عمر ستارهٔ خود،
• ترس از نابودی به‌دست تمدنی پیشرفته‌تر،
• یا نگرانی از این‌که پیشرفت فناوری، در نهایت خودِ آن تمدن را نابود کند.

او در گفت‌وگویی ایمیلی با Universe Today توضیح می‌دهد:

«کاوشگرهای فرازمینی احتمالاً به‌دلیل بقا در محیط محلی‌شان ساخته می‌شوند — مثلاً به‌دلیل محدودیت طول عمر ستارهٔ مادر، فعالیت‌های زمین‌ساختی، یا حتی مأموریت‌های شناسایی نظامی برای ارزیابی تهدیدها و یافتن متحدان احتمالی. گرچه بسیاری از ما از سر کنجکاوی علمی یا میل به دانستن برانگیخته می‌شویم، اما در عمل علم خالص انگیزهٔ اصلی نیست. حتی انگیزهٔ کاوش نیز بیشتر ریشه در حرص، رقابت، یا نیاز به فرار دارد. کریستف کلمبوس هم در اصل برای یافتن راهی به سوی ثروت چین سفر کرد، هرچند در مسیرش قاره‌ای تازه را کشف کرد.»

الری تأکید می‌کند که چنین کاوشگرهایی برخلاف موجودات زیستی، از محدودیت‌های بیولوژیکی رنج نمی‌برند. مثلاً در بحث پیشرانش، آن‌ها می‌توانند شتاب‌هایی بسیار فراتر از نیروی گرانش زمین (۹٫۸ متر بر مجذور ثانیه) را تحمل کنند و نیازی به سامانه‌های پیشران عجیب یا غیرممکن ندارند. همچنین نیازی به ذخیرهٔ منابع زیستی، سامانه‌های پشتیبانی حیات، یا مدیریت پسماند ندارند. تمام مواد اولیهٔ مورد نیازشان را می‌توانند از محیط فضایی استخراج کنند.

منابع مورد نیاز می‌تواند از سامانه‌های ستاره‌ای (نظیر کمربندهای سیارکی یا اجرام کوچک سنگی-فلزی) یا از اجرام میان‌ستاره‌ای مانند دنباله‌دارها، سیارک‌های سرگردان، و حتی سیاره‌های آواره تأمین شود. میل به کاوش و نیاز به منابع، به‌ویژه وقتی با انگیزهٔ شناسایی تهدیدها ترکیب شود، منجر به رفتارهایی پیش‌بینی‌پذیر خواهد شد که می‌تواند راهنمایی برای یافتن آن‌ها باشد.

فعالیت‌های احتمالی کاوشگرها

الری نتیجه می‌گیرد که رفتار کاوشگرهای خودتکثیرشونده میان‌ستاره‌ای، احتمالاً از الگویی شش‌مرحله‌ای پیروی می‌کند:

1. انتخاب هدف: نخست به سراغ اجرام کوچک و فراوان، مانند سیارک‌ها و ماه‌های کوچک می‌روند، چون این اجرام مواد خام مورد نیاز برای ساخت را به‌راحتی در اختیار دارند.
2. کاوش منابع: از این مواد خام، کاوشگرهایی برای بررسی دقیق‌تر سامانهٔ ستاره‌ای جدید ساخته می‌شود تا منابع و محیط‌های زیست‌پذیر شناسایی شوند.
3. استقرار پایگاه: پس از شناسایی منابع غنی، کاوشگرها در آن نواحی پایگاه‌هایی برای خودتکثیری برپا می‌کنند.
4. تکثیر: سپس شروع به ساخت نسخه‌های جدید از خود و انواع دیگر کاوشگرها مانند دیده‌بان‌ها (sentinels) می‌کنند.
5. کاوش بلندمدت: مرحلهٔ بعد، بررسی طولانی‌مدت و دقیق سامانه با استفاده از همان کاوشگرهاست.
6. اجرای مأموریت: در مرحلهٔ پایانی، آن‌ها وظایف خاصی را اجرا می‌کنند، از جمله ساخت استوانه‌های اونیل (O’Neill Cylinders) برای اسکان احتمالی موجودات زنده، البته بدون دخالت در سیاره‌هایی که ممکن است زیست‌پذیر باشند.

یکی دیگر از مأموریت‌های احتمالی (و بسیار بحث‌برانگیز)، می‌تواند بذرپاشی هدایت‌شدهٔ حیات (Directed Panspermia) باشد؛ یعنی انتقال حیات ساده یا پیچیده به سیاره‌های مناسب. این فعالیت‌ها در مجموع امضاهای فناورانه‌ای تولید می‌کنند که در جست‌وجوهای آینده می‌توان به دنبالشان گشت.

نشانه‌های احتمالی (Technosignatures)

با گسترش برنامه‌های فضایی، از بازگشت انسان به ماه تا اعزام مأموریت‌های سرنشین‌دار به مریخ، و طرح‌های تجاری برای بهره‌برداری از مدار پایین زمین و فضای میان زمین و ماه، چشم‌انداز آینده به‌سوی استعمار و صنعتی‌سازی فضا در حال تغییر است. الری می‌گوید: برای اینکه انسان بتواند حضور پایدار در فضا داشته باشد، باید بداند منابع لازم برای این توسعه را در کجا می‌تواند بیابد.

او تأکید می‌کند که منابع سیارکی نه‌تنها در سامانهٔ خورشیدی ما، بلکه احتمالاً در سامانه‌های دیگر نیز به‌وفور وجود دارند. شواهد اخترفیزیکی متعددی نشان می‌دهد که زمین و منظومهٔ خورشیدی ما نمونه‌ای معمول از ساختارهای کیهانی است. ذرات غبار میان‌سیاره‌ای پیش‌خورشیدی حاوی نیتریدها، کاربیدها، اکسیدها و آلیاژهای فلزی مانند آهن و نیکل‌اند — همان موادی که سیارات و سیارک‌ها را می‌سازند.

علاوه بر این، بررسی‌های انجام‌شده روی اجرام فراسیاره‌ای که به ستاره‌های کوتولهٔ سفید نزدیک می‌شوند، نشان داده است که ترکیب آن‌ها عمدتاً از اکسیژن، منیزیم، سیلیسیم و آهن تشکیل شده است — مشابه ترکیب سیارک‌ها و قمرهای منظومهٔ ما. از همین رو، ماه نیز می‌تواند هدفی جذاب برای چنین کاوشگرهایی باشد، چون سرشار از سیلیس، نیکل-آهن و فلزات دیگر است.

الری نتیجه می‌گیرد که فرآیند استخراج منابع از سیارک‌ها ممکن است به‌سختی از فرآیندهای طبیعی قابل تمایز باشد، اما ماه می‌تواند پایگاهی ایده‌آل برای فعالیت کاوشگرهای خودتکثیرشونده باشد. او حتی پیشنهاد می‌کند که این کاوشگرها احتمالاً از راکتورهای هسته‌ای برای تأمین انرژی استفاده می‌کنند، زیرا این راکتورها بازده بالایی دارند و انرژی تقریباً نامحدودی فراهم می‌کنند. به‌طور خاص، او به مدل‌های «Magnox» اشاره می‌کند — نوعی راکتور خنک‌شونده با گاز که از اورانیوم طبیعی، گرافیت و دی‌اکسید کربن به‌عنوان خنک‌کننده استفاده می‌کند.

به باور الری، چنین راکتورهایی را می‌توان با منابع موجود در ماه ساخت و آثار آن‌ها را می‌توان از طریق نسبت‌های ایزوتوپی غیرعادی عناصر توریم-۲۳۲، نئودیمیم-۱۴۴ و باریم-۱۳۷ شناسایی کرد. او می‌نویسد:

«احتمال دارد که کاوشگرهای خودتکثیر، به‌منظور مبادلهٔ اقتصادی منابع در آینده، آثار یا مصنوعات خود را در کنار منابع معدنی ماه دفن کرده باشند؛ آثاری که تنها زمانی قابل کشف خواهند بود که تمدن ما به سطحی از بلوغ فناوری برسد.»

از این رو، ماه بهترین مکان برای آغاز جست‌وجوی چنین امضاهای فناورانه‌ای به شمار می‌رود.

جمع‌بندی و چشم‌انداز آینده

این جست‌وجوها می‌توانند از برنامه‌های فعلی ناسا و دیگر سازمان‌های فضایی برای توسعهٔ پایدار ماه بهره‌مند شوند. به گفتهٔ الری:

«من فکر می‌کنم امضاهای فناورانهٔ قابل اندازه‌گیری روی ماه وجود داشته باشند — مانند نسبت‌های غیرعادی ایزوتوپی اورانیوم یا توریم در سطح، و ناهنجاری‌های مغناطیسی در زیرسطح. هنگامی که انسان‌ها در ماه مستقر شوند و به جست‌وجوی منابعی مانند نیکل، کبالت و تنگستن بپردازند، ممکن است در میان این فلزات شهاب‌سنگی، هدیه‌ای از یک کاوشگر بیگانه نهفته باشد: ماشینی سازندهٔ همگانی که می‌تواند برای هر تمدنی که قصد گسترش در سامانهٔ خورشیدی‌اش را دارد، سودمند باشد.»

در آینده‌ای نه‌چندان دور، انتظار می‌رود کاوش‌های انسانی در سامانهٔ خورشیدی جای خود را به توسعهٔ تجاری، ایجاد پایگاه‌های دائمی و سکونت در اجرام دیگر بدهد. اما پیش از آنکه گام نهایی را برای سکونت در فضا برداریم، شاید لازم باشد به‌دنبال چیزی فراتر از منابع و زمین‌های مناسب ساخت‌وساز باشیم.

یک جست‌وجوی هدفمند برای امضاهای فناورانه می‌تواند یافته‌هایی بسیار شگفت‌انگیزتر در پی داشته باشد — شاید نشانه‌ای از این‌که انسان در این جهان تنها نیست.

همچنان‌که الری یادآوری می‌کند، سامانهٔ خورشیدی ما در مقایسه با گسترهٔ تلاش‌های SETI تاکنون، تقریباً نادیده گرفته شده است. شاید وقت آن رسیده باشد که به‌جای خیره شدن به ستارگان دور، نگاهی دقیق‌تر به حیاط خلوت خودمان بیندازیم.

خلاصهٔ مفهومی:

فون نویمان در میانهٔ قرن بیستم ایدهٔ ماشین‌های خودتکثیر را مطرح کرد؛ ماشین‌هایی که بتوانند بدون دخالت سازنده، خود را بازتولید کنند. دهه‌ها بعد، این ایده در حوزهٔ جست‌وجوی حیات هوشمند فرازمینی جان تازه‌ای گرفته است. اکنون دانشمندان مانند الکس الری بر این باورند که اگر تمدن‌های بیگانه وجود داشته باشند، منطقی است که برای کاوش کیهان از چنین ماشین‌هایی استفاده کنند — و شاید، برخی از آن‌ها هم‌اکنون در گوشه‌ای از منظومهٔ خورشیدی ما پنهان باشند.