¿Qué se necesitaría para construir sensores similares a Star Trek, que puedan detectar formas de vida a 20 años luz de distancia?

La generación actual de telescopios no puede ver signos de vida, pero la próxima podría ser. Hay dos firmas específicas que uno podría buscar: el efecto de la vida en la atmósfera de un planeta, que uno podría deducir del espectro durante un tránsito, o varias firmas de vida inteligente.

Antes de las primeras sondas vikingas, James Lovelock predijo que Marte estaba desprovisto de vida, basándose únicamente en la composición de su atmósfera. Señaló que la Tierra primitiva tenía una atmósfera similar a la de Marte hoy (aunque mucho más gruesa), compuesta principalmente de dióxido de carbono con muy poco nitrógeno u oxígeno. Él razonó que la vida microbiana había cambiado la atmósfera de la Tierra y que haría un cambio similar en cualquier planeta con vida. Dado que la atmósfera de Marte seguía siendo pesada en CO2, y cerca del equilibrio químico, razonó que era estéril.

Sara Seager es una astrónoma canadiense-estadounidense en el MIT cuya especialidad es el estudio de atmósferas de expolanetas. Su objetivo es encontrar otra Tierra: específicamente, firmas de oxígeno y vapor de agua en una atmósfera planetaria. Ella tiene una buena reseña popular de su trabajo aquí. Todavía no estamos allí: la cantidad de luz de una estrella que atraviesa una atmósfera planetaria es pequeña, por lo que es difícil distinguir la firma de la atmósfera contra la luz de fondo de la estrella. Sin embargo, ella ha podido analizar las atmósferas de los exoplanetas de Super Júpiter, por lo que es muy posible que podamos analizar planetas del tamaño de la Tierra en unos pocos años o un par de décadas.

En cuanto a las firmas de vida inteligente, estas serán principalmente señales electromagnéticas producidas artificialmente. En el Sistema Solar, la Tierra es única porque irradia luz visible. Todos los planetas reflejan la luz de sus estrellas, por supuesto, y absorben aún más la luz y la reemiten como radiación de cuerpo negro. Sin embargo, esto está muy por debajo del rango visible, e incluso generalmente por debajo de las bandas que usamos para las señales de radio y televisión (que debe ser, por supuesto, o esas bandas serían inútiles para la comunicación). Presumiblemente, cualquier civilización avanzada hará lo mismo, por lo que el Prof. Avi Loeb de Harvard (¿de qué se trata Boston?) Sugiere buscar luz artificial en el lado nocturno de los exoplanetas. Nuevamente, serán tenues en comparación con la luz de la estrella, pero podrían ser detectables.

Por supuesto, si has visto Contacto, sabes que la búsqueda más grande es por señales de comunicación. Esta es la matriz de telescopios Allen en el norte de California; busca señales de radio con las características distintivas de origen artificial.

O, oye, ¡podríamos haberlos visto ya! Esta es una concepción artística de lo que podría estar sucediendo en Tabby’s Star, una estrella F (un poco más brillante que el Sol) en la constelación Cygnus, a unos 1290 años luz de la Tierra. La estrella de Tabby se atenúa con frecuencia hasta en un 22% de su brillo, lo que indica una variabilidad extrema (y no sabemos qué podría causar eso), o su luz está siendo obstruida por algo muy grande. Un planeta solo atenuaría la estrella en un 1% más o menos. La obstrucción tendría que ser del orden de la mitad del radio de la estrella. Algunos han sugerido que podría ser una civilización muy avanzada construyendo una esfera Dyson o Dyson Swarm para capturar la luz de la estrella. Por supuesto, las personas también están buscando explicaciones naturales, como una gran nube de polvo o enjambres de cometas. La mayoría de la gente piensa que la idea de megaestructura alienígena es divertida pero poco probable. Algunas ideas recientes están escritas aquí

En resumen, deberíamos poder detectar la presencia de vida microbiana en algún momento dentro de un par de décadas. Una civilización tecnológica es chancier y se basa en más suposiciones. Pero Seth Shostak, del Instituto SETI, cree que veremos uno en un par de décadas.

¿Qué se necesitaría para construir sensores similares a Star Trek, que puedan detectar formas de vida a 20 años luz de distancia?

Algunas naves estelares en Star Trek pueden detectar la cantidad precisa de formas de vida en planetas distantes

Veo que varias personas me han golpeado a la respuesta que debe enfatizarse: podemos medir con bastante precisión la radiación electromagnética proveniente de 20 años luz de distancia, pero eso solo cubre la salida de la estrella de un sistema solar y, si los instrumentos están calibrados y cuidadosamente De suficiente sensibilidad, podemos decir por un gran análisis e inferencia que los planetas podrían orbitar esa estrella por la forma en que la radiación varía con el tiempo. El análisis espectral podría dar un análisis químico de la composición de la estrella. Entiendo que al verificar múltiples factores y un análisis profundo de los datos, se puede deducir el tamaño planetario, la masa y tal vez un poco de la composición.

¿Pero detectar formas de vida a partir de 20 años luz?

De ninguna manera usar la tecnología humana actual.

Pero OP preguntó qué se necesitaría para construir sensores de Star Trek.

Soy fanático de Trek desde hace mucho tiempo y estoy bastante seguro de que los “sensores de largo alcance” se limitaron a distancias más cortas que 20 años luz (excepto tal vez en el verso idiota de JJ Abrams).

En este momento, podemos detectar formas de vida que ya reconocemos desde hace mucho tiempo por su movimiento, forma e incluso patrones térmicos. ¿Qué es “un buen camino largo”? Satélites en órbita. Pero no está cerca de la aparente tecnología de escaneo de genes que permite a un escritor de Star Trek poner líneas de diálogo en la boca de los personajes, tales como: “Estamos recogiendo formas de vida de Romulan, Klingon y Vulcan en un radio de 200 kilómetros desde el rayo hacia abajo punto.”

Quizás Star Fleet ha descubierto una forma de radiación que puede hacer ping a un objeto y reflejarse con una granularidad tan alta que el ADN se puede discernir a miles de kilómetros de distancia. En este momento, los humanos necesitan un laboratorio y mucho tiempo para analizar el ADN. El análisis podría ser más rápido en el futuro cercano, pero ¿hacerlo desde la distancia sin recuperar físicamente una muestra? Eso ni siquiera está en el ámbito de la especulación práctica en este momento.

La magia de la ciencia ficción, especialmente en la narración visual es que mientras las personas que crean la historia pongan la idea de lo que se supone que está sucediendo a su audiencia de una manera que parezca plausible, el público comprará ideas incluso escandalosas por mucho tiempo. a medida que avanza la historia.

Tal vez el tricorder se haría algún día … pero warp es otra pregunta … Empiezo a analizar nuestro entorno cercano como el profesor Toth que lo describió aquí.

En nuestra casa hipotética hay ratones (animales de sangre caliente) que se mezclan con insectos y arañas y otros insectos (no animales de sangre caliente), verduras (con o sin transpiración de agua) y animales grandes como … como nosotros, entre otros simios (calientes cuerpos biológicos de sangre). Muchos de ellos casi no se mueven y otros se mueven mucho. Cuando se mueven o cuando permanecen fijos, casi siempre (nuevamente) ganan o pierden calor. ¿Qué observó en común con todos los casos biológicos mencionados anteriormente que contrastan abiertamente con ese ambiente abiótico (estructura de la casa estéril) y entre los propios animales y vegetales?

La respuesta es energía y movimiento.

La biofirma debe ser única para las especies. Si un submarino clase Ohio o clase Don detecta ruidos especiales con cierta intensidad, velocidad, timbre, tono y amplitud, saben que provienen de ballenas en lugar de delfines u otros submarinos. ¡Uy! ¡El submarino no es un ser vivo (no exactamente porque llevan grin a los estadounidenses o rusos), sino que también tiene una huella de energía (sonido)! Pero no hay problemas aquí. ¿Por qué? ¡Porque lo sabemos!

En otras palabras, necesitamos una base de datos gigantesca de comportamientos de energía observables para poder inferir correctamente biosignaturas .

Así que concluyo que el tricorder de Star Trek o algo así no es imposible de construir por la civilización en un futuro lejano.

Saludos.

Me gustaría agregar una nota a la excelente respuesta de Viktor T. Toth al señalar este pasaje de Wikipedia (Microbiota humana – Wikipedia)

“En 2014, la Academia Estadounidense de Microbiología publicó una pregunta frecuente que enfatizaba que la cantidad de células microbianas y la cantidad de células humanas son estimaciones, y señaló que investigaciones recientes habían llegado a una nueva estimación de la cantidad de células humanas, aproximadamente 37.2 billones, lo que significa que la proporción de células microbianas a humanas, si la estimación original de 100 billones de células bacterianas es correcta, es más cercana a 3: 1. [2] [3]

En 2016, otro grupo publicó una nueva estimación de la proporción de aproximadamente 1: 1 (1.3: 1, con “una incertidumbre del 25% y una variación del 53% sobre la población de machos estándar de 70 kg”). [4] [5]

Soooo … como Fox Mulder podría decir: “¡No estás solo!”

• MJM, que dice buenas noches a todos y cada uno de sus pequeños bichos por nombre cada noche antes de irse a dormir. No duermo mucho.

Magia.

Dado que la información no puede viajar más rápido que la luz, es imposible un equipo capaz de detectar en tiempo real cualquier cosa a años luz de distancia. Cualquier sensor pasivo que pueda construir para detectar cosas de 20 años luz tomaría al menos 20 años para dar un resultado, y para cualquier sensor activo, tomaría 40 años. (Y todavía no mencioné que detectar formas de vida es casi imposible. Estaba hablando de detectar cualquier cosa ).

Estos ya existen, se llaman “telescopios”. Para obtener el efecto ST, conéctelo a una computadora.

Solo para modificar: los sensores no detectan formas de vida exactamente, detectan “signos de vida”. Tienden a ser específicos de las grandes formas de vida que tienen las características de la vida que una audiencia de televisión también reconocerá de inmediato (a menos que la trama dependa de que algo salga mal).

Tenga en cuenta que las formas de vida detectadas no suelen ser insectos, plantas o microbios … a menos que la trama lo requiera.

Hasta ahora no se conoce ninguna forma de construir detectores de vida sensibles a la trama.

Pero los signos de vida pueden ser detectados por el espectro del exoplaneta.

Los sensores ST pueden ser bastante detallados de cerca, también podemos hacer eso … ya tenemos satélites que pueden rastrear la vida en este planeta y dispositivos portátiles que pueden sentir la vida en la habitación contigua.

Tenga en cuenta que, además de cualquier sensor que produzca (lo dejaré a otros), es probable que necesite alguna forma de IA avanzada para poder comparar lo que se ve con lo que los humanos percibirían como una “forma de vida”. Por ejemplo, no querría contar cada célula de un cuerpo humano como una “forma de vida” separada en su recuento, y no existe una regla simple que defina fácilmente una forma de vida unitaria.

Los sensores StarTrek no solo son imposibles, también son increíblemente inconsistentes entre episodios, y a veces incluso dentro de un episodio.

Verdaderamente, las cosas en las películas y la televisión de ciencia ficción casi siempre son dispositivos de trama. Hacen lo que sea conveniente para los guionistas de un día para otro … tienen una ciencia absolutamente CERO detrás de ellos.

Nunca va a pasar. Los sensores de Star Trek son pura comodidad de la trama. Violan la relatividad, por ejemplo. Y también parecen ser capaces de identificar de manera única la vida inteligente a través de muchas capas de metal sólido, como si tener un lenguaje provocara que emitas una radiación única (que no lo hace).

Con nuestra tecnología, supongo que puedes construir uno.

Debido a que los científicos cuando buscan formas de vida, buscan las causas de la vida.

Como sabemos, cualquier criatura necesita calor y agua, al menos agua.

Por lo tanto, debe determinar si hay agua o no y detectarla desde su nave espacial.

Buena suerte con eso