امروزه ناسا و دیگر آژانسهای همکار، برای برقراری ارتباط با کاوشگرها، مدارگردها، فرودگرها و مریخنوردهایی که فراتر از زمین فعالیت میکنند، از «شبکه اعماق فضا» (Deep Space Network – DSN) استفاده میکنند. این سیگنالها علاوه بر انجام مأموریت، دچار پدیدهای به نام «سرریز» (spillover) نیز میشوند؛ یعنی امواج رادیویی فراتر از مقصد اولیه حرکت کرده و در فضا تا فاصلهای معادل سالهای نوری منتشر میشوند.
برای پژوهشگرانی که در جستوجوی هوش فرازمینی (SETI) هستند، همین «سرریز ارتباطات» میتواند بهعنوان یک امضای فناوری (technosignature) ارزشمند در نظر گرفته شود. در یک مطالعهی تازه، گروهی از پژوهشگران دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا (Penn State) و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) بررسی کردهاند که چه زمانی و در کدام نواحی، انتقالهای رادیویی DSN بیشترین قابلیت آشکارسازی در بیرون از منظومه شمسی را خواهند داشت. نتایج آنها نشان میدهد که در آینده، کاوشهای SETI باید بهویژه به دنبال نشانههای ارتباطات رادیویی در امتداد صفحهی دایرةالبروج سامانههای سیارهای دیگر باشند؛ یعنی مسیرهایی که سیگنالها بهسوی ستاره یا سیارههای فراخورشیدی مدارگرد آن تابش میشوند.
این پژوهش به رهبری پینچن فن (Pinchen Fan)، دانشجوی تحصیلات تکمیلی در کالج علوم ایبرلی دانشگاه پنسیلوانیا و پژوهشگر اصلی علمی پروژهی تحت حمایت ناسا انجام شد. در این کار، او با همکاری جیسون رایت (Jason Wright)، استاد اخترشناسی و اخترفیزیک در پناستیت و مدیر مرکز هوش فرازمینی پناستیت و همچنین عضو مرکز سیارات فراخورشیدی و جهانهای قابلزیست، و نیز تی. جوزف دبلیو. لازیو (T. Joseph W. Lazio)، دانشمند در مدیریت شبکههای سیارهای ناسا در JPL فعالیت کرد.
اعتبار: ناسا
در این پژوهش، دانشمندان لاگهای مخابراتی DSN را تحلیل کرده و آنها را با موقعیتهای فضاپیماهای سامانه خورشیدی تطبیق دادند تا زمان و جهت سیگنالها مشخص شود. این شامل ارتباط با تلسکوپهای فضایی و فضاپیماهای میانسیارهای بود، نه ماهوارههای مدار پایین زمین (LEO) که قدرت کمتری داشته و آشکارسازی آنها در ورای منظومه شمسی دشوار است. فن در بیانیهی مطبوعاتی پناستیت توضیح داد:
«انسانها عمدتاً با کاوشگرها و فضاپیماهایی که برای مطالعهی سیارههایی مانند مریخ فرستادهایم ارتباط برقرار میکنند. اما سیارهای مانند مریخ نمیتواند کل پرتو رادیویی را مسدود کند، بنابراین یک فضاپیما یا سیارهی دوردست که در مسیر این ارتباط میانسیارهای قرار دارد، میتواند سرریز سیگنال را آشکار کند. این اتفاق زمانی رخ میدهد که از دید آنها، زمین و یک سیاره دیگر در یک راستا قرار گیرند. پس منطقی است که در جستوجوی ارتباطات فرازمینی، به دنبال همخطیهای مشابه در سامانههای ستارهای دیگر باشیم.»
اگرچه روسکوسموس، آژانس فضایی ملی چین و دیگر کشورها نیز شبکههای اعماق فضا دارند، تیم پژوهش تأکید کرد که DSN بهترین معیار است، چرا که ناسا تاکنون بیشتر مأموریتهای اعماق فضا را هدایت کرده است. لازیو که یکی از اعضای مدیریت شبکه میانسیارهای است، در این باره گفت:
«شبکه اعماق فضای ناسا پیوند حیاتی میان زمین و مأموریتهای میانسیارهای مانند فضاپیمای نیوهورایزنز – که اکنون در حال خروج از منظومه شمسی است – و تلسکوپ فضایی جیمز وب را فراهم میکند. این شبکه یکی از قویترین و پایدارترین سیگنالهای رادیویی بشری را به فضا میفرستد و ثبت عمومی انتقالهای آن به تیم ما اجازه داد تا الگوهای زمانی و فضایی این انتقالها را در ۲۰ سال گذشته بررسی کنیم.»
نتایج نشان داد که بیشتر سیگنالهای DSN به سوی فضاپیماهایی در نزدیکی مریخ هدایت میشوند؛ امری که به دلیل حجم بالای مأموریتهای زیستاخترشناسی در آن سیاره قابل انتظار است. برخی سیگنالها نیز به سوی سایر سیارهها و همچنین نقاط لاگرانژی خورشید-زمین ارسال شدهاند، جایی که اکنون تلسکوپهایی مانند جیمز وب ناسا، اقلیدس آژانس فضایی اروپا و رصدخانههای دیگر فعالیت میکنند. تیم همچنین دریافت که بیشترین ارتباطات DSN در محدودهی ۵ درجه از صفحهی مداری زمین رخ داده است؛ موضوعی که با توجه به تخت بودن نسبی سامانه خورشیدی و قرارگیری سیارهها بر صفحه دایرةالبروج منطقی است.
آنها محاسبه کردند که یک انتقال معمولی DSN با ابزارهایی مشابه ابزارهای ما تا فاصلهی حدود ۲۳ سال نوری از منظومه شمسی قابل آشکارسازی خواهد بود. در این حجم از فضا، ۱۹ سامانهی ستارهای با دستکم یک سیاره فراخورشیدی تأییدشده وجود دارد. از این رو پژوهشگران پیشنهاد میکنند تلاشهای SETI روی این سامانهها متمرکز شود، بهویژه آنهایی که صفحه مداری آنها همراستا با زمین است. همچنین توصیه میشود پژوهشگران هنگام همخطی سیارات فراخورشیدی یا همخطی آنها با ستاره میزبانشان، به دنبال نشانههای انتقال باشند، زیرا سیگنالها در چنین شرایطی بیشترین قابلیت آشکارسازی را دارند.
اعتبار: سباستین زنتیلومو / دانشگاه سیدنی
فن در توضیح نتایج افزود:
«بر اساس دادههای ۲۰ سال گذشته دریافتیم اگر تمدنی فرازمینی در موقعیتی قرار گیرد که بتواند همخطی زمین و مریخ را مشاهده کند، ۷۷ درصد احتمال دارد در مسیر یکی از انتقالهای ما قرار بگیرد – که چندین مرتبه بزرگتر از احتمال قرار گرفتن در یک مکان یا زمان تصادفی است. در صورت مشاهدهی همخطی زمین با سیارهای دیگر در منظومه شمسی، این احتمال ۱۲ درصد خواهد بود. اما زمانی که هیچ همخطی وجود ندارد، این احتمال بسیار ناچیز است.»
این یافتهها پیامدهای مهمی برای زیستاخترشناسان و پژوهشگران SETI دارد. برای نمونه، اخترشناسان اغلب هنگام همخطی سیارههای فراخورشیدی با ستارهی مادرشان آنها را مطالعه میکنند. این روش که به «فتومتری گذر» (Transit Photometry) معروف است، رایجترین شیوهی کشف سیارات فراخورشیدی تاکنون بوده است. اساس آن مشاهدهی کاهش دورهای در روشنایی ستارههاست، که میتواند نشانهی گذر سیارهای از مقابل دید ناظر باشد. در برخی موارد، حتی نور عبوری از جو سیاره فراخورشیدی نیز با طیفسنجها تحلیل شده و ترکیب شیمیایی آن به دست میآید.
فن همچنین تأکید کرد که هنوز دربارهی آرایش مداری سامانههای سیارهای دیگر اطلاعات اندکی داریم:
«از آنجا که ما تنها در یکی دو دهه اخیر موفق به کشف شمار زیادی سیاره فراخورشیدی شدهایم، هنوز سامانههای اندکی با دو یا چند سیاره گذری شناخته شدهاند. اما با پرتاب آیندهی تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، انتظار میرود صدها هزار سیاره فراخورشیدی تازه کشف شوند و دامنهی جستوجوی ما بهطور چشمگیری گسترش یابد.»
جیسون رایت نیز افزود:
«انسانها هنوز در ابتدای سفر فضایی خود هستند و هرچه بیشتر به اعماق منظومه شمسی برویم، انتقالهای رادیویی ما به سیارههای دیگر هم افزایش مییابد. ما با در نظر گرفتن همین ارتباطات اعماق فضا بهعنوان مبنا، نشان دادیم که چگونه میتوان جستوجوهای آینده برای یافتن هوش فرازمینی را با تمرکز بر سامانههایی با آرایش خاص و همخطیهای سیارهای بهینه کرد.»
علاوه بر این، پژوهشگران دریافتند که الگوهای انتقال DSN میتواند در جستوجوی انتقالهای مبتنی بر انرژی هدایتشده (DE) نیز به کار رود؛ مشابه سامانههای لیزری میانسیارهای که ناسا اکنون در حال آزمایش آنهاست. این نتیجه یادآور توصیههای پیشین فیلیپ لوبین (Philip Lubin)، استاد فیزیک در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا است که در مقالهی سال ۲۰۱۶ خود با عنوان جستوجوی هوش هدایتشده پیشنهاد کرده بود که در آینده باید به دنبال نشانههای سرریز ناشی از ارتباطات یا پیشرانش لیزری نیز باشیم.
با این حال، تیم یادآور شد که سرریز لیزرها بهمراتب کمتر از سیگنالهای رادیویی خواهد بود. در ادامه، آنها قصد دارند سامانههای واقع در شعاع ۲۳ سال نوری خورشید را مطالعه کرده و بسنجند که این سامانهها چند بار میتوانستهاند سیگنالهای زمین را دریافت کنند. نتایج این تحقیق در «همایش SETI پناستیت ۲۰۲۵» ارائه شد و مقالهی آن نیز بهتازگی در نشریهی Astrophysical Journal Letters منتشر گردیده است.