با بررسی آلودگی می‌توان به وجود تمدن‌های فرازمینی پی برد

براساس پژوهش ناسا، اگر تمدن فرازمینی پیشرفته‌ای در منظومه‌ی ستاره‌ای مجاور وجود داشته باشد، می‌توان ازطریق آلودگی جوّی سیاره به‌وجود آن پی برد. برای این منظور، دانشمندان گاز نیتروژن دی‌اکسیدی را باید جست‌وجوی کنند که روی زمین ازطریق سوزاندن سوخت‌های فسیلی یا ازطریق منابع غیرصنعتی مثل فعالیت‌های بیولوژیکی، صاعقه و آتشفشان‌ها تولید می‌شود. کاپاراپو، از مرکز فضایی گدارد ناسا می‌گوید:

بخش زیادی از نیتروژن دی‌اکسید روی زمین حاصل فعالیت‌های انسانی مثل سوخت وسایل نقلیه و نیروگاه‌های سوخت فسیلی است. در جوّ پایینی زمین (در فاصله‌ی تقریبی ۱۰ تا ۱۵ کیلومتری)، نیتروژن دی‌اکسید حاصل فعالیت‌های انسانی بیشتر از نیتروژن دی‌اکسید غیرانسانی است؛ بنابراین، کشف نیتروژن دی‌اکسید در سیاره‌ی سکونت‌پذیر می‌تواند نشانه‌ای از وجود تمدن‌های پیشرفته باشد.

کوپارو، مؤلف ارشد پژوهش حاضر است؛ پژوهشی که برای انتشار در مجله‌ی Astrophysical پذیرفته شده و از نهم فوریه به‌صورت آنلاین در arxiv در‌دسترس قرار دارد. تاکنون، ستاره‌شناسان بیش از چهارهزار سیاره‌ی فراخورشیدی را کشف کرده‌اند. برخی از این سیاره‌ها ممکن است از شرایط مناسبی برای حیاتی که می‌شناسیم، برخوردار باشند و برخی از آن‌ها ممکن است دنیاهای سکونت‌پذیری باشند و تکامل حیات آن‌ها به ظهور تمدن‌های پیشرفته رسیده باشد. به‌دلیل فاصله‌ی زیاد سیاره‌های فراخورشیدی از زمین، دانشمندان نمی‌توانند با ارسال فضاپیما تمدن‌های پیشرفته را در این دنیاهای دوردست جست‌وجو کنند؛ به‌همین‌دلیل، از تلسکوپ‌های قدرتمند برای بررسی جوّ این سیاره‌ها باید استفاده کنند.

یکی از علائم احتمالی حیات می‌تواند ترکیبی از گازهای اکسیژن و متان موجود در جوّ باشد. به‌طور مشابه، آثار فناوری سیاره‌ی فراخورشیدی را می‌توان با بررسی آلودگی حاصل از تمدن‌های پیشرفته مثل گاز نیتروژن دی‌اکسید جست‌وجو کرد. این پژوهش اولین‌بار به بررسی نیتروژن دی‌اکسید به‌عنوان یکی از آثار فناوری اختصاص یافته است. جیکوب هک میسرا، یکی از مؤلفان مقاله از مؤسسه‌ی علوم بلو ماربل سیاتل واشنگتن، دراین‌باره می‌گوید:

پژوهش‌های دیگر کلروفلوئورکربن (CFC) را به‌عنوان آثار فناوری بررسی کرده‌اند که فراورده‌های صنعتی یخچال‌ها هستند. CFC‌ها به‌دلیل تأثیر بر اُزُن ردیابی‌شدنی هستند. این گازها ازجمله‌ گازهای گلخانه‌ای قدرتمندی هستند که برای زمینی‌سازی مریخ می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. تا جایی که می‌دانیم، CFCها به‌هیچ‌عنوان در طبیعت تولید نمی‌شوند؛ بلکه از آثار قطعی فناوری هستند. بااین‌حال، CFC‌ها در شرایط شیمیایی بسیار خاصی تولید می‌شوند که ممکن است در همه‌جا رایج نباشد؛ اما در مقام مقایسه، نیتروژن دی‌‌اکسید یکی از فراورده‌های اصلی فرایند احتراق است.

پژوهشگران در بررسی خود از مدل‌سازی کامپیوتری برای پیش‌بینی احتمال کشف سیگنال ناشی از آلودگی NO2 (نیتروژن دی‌اکسید) با تلسکوپ‌های فعلی و آینده استفاده کردند. NO2 به‌شدت برخی رنگ‌های نور مرئی را جذب می‌کند. این رنگ‌ها با رصد نور بازتابی از سیاره‌های فراخورشیدی اکتشاف‌شدنی هستند. طبق یافته‌ها، تمدن‌های احتمالی در سیاره‌ی زمین‌مانند که در مدار ستاره‌ای خورشید‌مانند باشند، نیتروژن دی‌‌اکسید تقریبا یکسان با زمین را تولید می‌کنند. گفتنی است با صرف زمان تقریبی چهارصد ساعت با استفاده از تلسکوپ‌های آینده‌ی ناسا در طول موج نورمرئی تا فاصله‌ی سی سال نوری می‌توان آن‌ها را رصد کرد. البته این بازه‌ی زمانی بی‌سابقه نیست. برای مثال، تلسکوپ فضایی هابل زمان مشابهی را صرف مشاهدات مشهور میدان عمیق کرد.

یک سال نوری یا فاصله‌ای که نور تقریبا در طول یک سال طی می‌کند، برابر با ۹/۵ تریلیون کیلومتر است. در مقام مقایسه، نزدیک‌ترین ستاره‌های به خورشید در منظومه‌ی آلفا قنطورس قرار دارند که تقریبا چهار سال نوری از زمین فاصله دارد و عرض کهکشان راه شیری هم به صدهزار سال نوری می‌رسد.

فراوانی ستاره‌های سردتر مثل ستاره‌های نوع K و نوع M بیشتر از ستاره‌های مشابه خورشید است. این ستاره‌ها معمولا نورفرابنفش کمتری تولید می‌کنند که باعث تجزیه‌ی NO2 می‌شود؛ به‌همین‌دلیل، کشف سیگنال نیتروژن دی‌اکسید در اطراف آن‌ها راحت‌تر است. ستاره‌های فراوان‌تر احتمال کشف تمدن فرازمینی را هم افزایش می‌دهند. از‌آنجا‌که نیتروژن دی‌اکسید به‌صورت طبیعی تولید می‌شود، دانشمندان با دقت زیادی فراوانی آن را بررسی می‌کنند. گیادا آرنی، یکی از مؤلفان مقاله از مرکز گدارد ناسا، اعتقاد دارد:

تقریبا ۷۶ درصد از نیتروژن دی‌اکسید روی زمین حاصل فعالیت‌های صنعتی است. اگر بتوانیم این ماده را روی سیاره‌ی دیگری کشف کنیم، با مدل‌هایی حداکثر مقدار انتشار نیتروژن دی‌اکسید حاصل از فعالیت‌های غیرصنعتی را باید تخمین بزنیم‌. اگر مقدار نیتروژن دی‌اکسید مشاهده‌شده بیشتر از این حد باشد، احتمالا سایر نیتروژن دی‌اکسید موجود حاصل فعالیت‌های صنعتی است. بااین‌حال، هنوز احتمالا درنظر‌گرفتن مثبت کاذب در جست‌وجوی حیات فرازمینی وجود دارد و پژوهش‌های آینده باید به اطمینان چشمگیری در تشخیص مثبت‌های صحیح و مثبت‌های کاذب برسند.

موانع دیگر وجود ابرها یا ذرات معلق موجود در جوّ را شامل می‌شوند. ابرها و ذرات معلق نور مشابه طول‌ موج‌های نیتروژن دی‌اکسید را جذب می‌کنند و اثر این ماده را می‌توانند شبیه‌سازی کنند. پژوهشگران می‌خواهند از مدلی پیشرفته برای بررسی تغییرات طبیعی پوش ابری و تفکیک این دو استفاده کنند. براساس مدلی اولیه، جوّ یک سیاره مانند ستونی مستقلی از زمین آن عمل می‌کند و لایه‌های متعددی دارد. این فرضیه برای اغلب اهداف و محاسبات سریع مناسب ا‌ست؛ اما سیاره‌ها اجرامی سه‌بُعدی هستند، نه ستون‌های واحد. ازاین‌رو، پژوهشگران در بررسی بعدی خود از مدل‌های سه‌بُعدی برای مقایسه‌ی دقت نتایج اولیه‌ی خود استفاده می‌کنند.