De Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) wordt regelmatig geplaagd door het feit dat de mensheid een zeer beperkt perspectief heeft op de beschaving en de aard van intelligentie zelf. Als het erop aankomt, zijn de enige voorbeelden die we hebben het ‘leven zoals we dat kennen’ (ook wel aardse organismen genoemd) en de menselijke beschaving.
Bovendien is het, gezien de leeftijd van het universum en de tijd die het leven heeft gehad om zich op andere planeten te ontwikkelen, een uitgemaakte zaak dat elk geavanceerd leven in onze Melkweg ouder zou zijn dan de mensheid. Gelukkig biedt dit de mogelijkheid om theoretische kaders in het veld te ontwikkelen en te testen.
Om Freeman Dyson te parafraseren: als we een concept kunnen bedenken (en de fysica klopt), zal een geavanceerde soort het waarschijnlijk al gebouwd hebben. In dit opzicht zou het voorstellen van waar de mensheid zich over eeuwen of eonen zal bevinden potentiële ‘technosignaturen’ kunnen bieden om naar te zoeken.
In een recent artikel heeft een team van het Blue Marble Space Institute of Science (BMSIS) en het Goddard Space Flight Center van NASA een reeks scenario’s gemodelleerd die proberen te voorspellen hoe de ‘technosfeer’ van de mensheid er over 1000 jaar uit zou kunnen zien. Hun onderzoek zou implicaties kunnen hebben voor toekomstige SETI-studies.
Het onderzoeksteam werd geleid door Jacob Haqq-Misra, een astrobioloog en onderzoekswetenschapper aan het Blue Marble Space Institute of Science. Hij werd vergezeld door George Profitiliotis, een aangesloten onderzoekswetenschapper bij BMSIS en medeoprichter van de Griekse NewSpace Society, en Ravi Kopparapu, een planetaire wetenschapper bij het NASA Goddard Space Flight Center.
De voordruk van hun artikel is onlangs op de website geplaatst arXiv preprint-server en wordt beoordeeld voor publicatie in het tijdschrift Technological Forecasting and Social Change. Het artikel is de eerste in een serie met de titel ‘Projecties van de technosfeer van de aarde’.
Zoeken naar technosignaturen
Als het gaat om het voorspellen van hoe geavanceerde beschavingen eruit zouden kunnen zien en welke technologieën zij zullen gebruiken, worden wetenschappers vaak ontsierd door ons beperkte perspectief.
Als het erop aankomt, kent de mensheid slechts één voorbeeld van een geavanceerde soort die afhankelijk is van technologische innovaties om de voedselzekerheid, gezondheid en veiligheid, transport, defensie en andere toepassingen te garanderen – dat wil zeggen: onszelf!
Maar zoals Freeman Dyson ooit vertelde toen hij zijn theorie van een Dyson-bol besprak: als we een idee kunnen bedenken en de fysica ervan klopt, heeft een geavanceerde beschaving het misschien al gebouwd.
Zoals ze in hun artikel aangeven, is dit proces vergelijkbaar met de manier waarop astrobiologen vertrouwen op de studie van aardse organismen om te voorspellen naar welke biosignaturen ze moeten zoeken. Zoals Haqq-Misra vertelde Universum vandaag via e-mail:
“De astrobiologie kan zich beroepen op de hele geschiedenis van de aarde als voorbeeld van hoe het leven de planeet heeft veranderd. Bij de zoektocht naar buitenaardse biosignaturen kan de aarde van vandaag of de aarde in haar verleden worden gebruikt voor ideeën over waar we op moeten letten.
“Op dezelfde manier begint de zoektocht naar buitenaardse technosignaturen met de geschiedenis van de technologie op aarde, hoewel technologie veel recenter is in de geschiedenis van de aarde vergeleken met het leven in het algemeen. Ons artikel is een poging om een theoretische basis te bieden voor technosignaturen die gebaseerd is op ons begrip van het leven en de technologie op aarde.”
Op dezelfde manier heeft het SETI-onderzoek de afgelopen jaren geprofiteerd van antropologische studies die het geheel van de menselijke activiteit op aarde in ogenschouw nemen. Deze collectieve activiteit staat bekend als de ‘antroposfeer’, wat overeenkomt met het concept van het Antropoceen – het huidige geologische tijdperk waarin de mensheid de grootste drijvende kracht in veranderingen in het milieu is geworden.
Wanneer we dit bekijken door de lens van technologische activiteit en de technosignaturen die dit zou opleveren, wordt de term ‘technosfeer’ gebruikt.
De afgelopen 60 jaar zijn er meerdere SETI-experimenten uitgevoerd, waarvan de meeste zochten naar tekenen van buitenaardse radiotransmissies.
Dit hoeft geen verrassing te zijn, aangezien radiocommunicatie een beproefde en gevalideerde technologie is waar de mensheid al meer dan een eeuw op vertrouwt. Maar zoals Haqq-Misra uitlegde, heeft SETI ook een rijke geschiedenis in het putten uit verschillende projecties van toekomstige technologie:
“[T]Echosignatuurstudies beginnen met wat er op aarde bestaat, wat er op korte termijn op aarde zou kunnen bestaan, of wat theoretisch mogelijk zou kunnen zijn, gegeven het bekende begrip van de natuurkunde als plaatsen voor extrapolaties naar de toekomst. Deze benadering gaat er niet van uit dat dergelijke projecties onvermijdelijk of zelfs maar waarschijnlijk zijn, maar biedt in ieder geval een manier om na te denken over de astronomische instrumenten die nodig zouden zijn om op afstand een buitenaardse beschaving te detecteren met nog grotere technologische capaciteiten dan vandaag de dag op aarde.”
Een nieuwe aanpak
Als het gaat om het voorspellen van de toekomst van de mensheid (en, bij uitbreiding, geavanceerde technosignaturen), hebben eerdere onderzoeken vaak last gehad van een inherente vooringenomenheid. In veel gevallen wordt aangenomen dat een technologische beschaving exponentieel zal blijven groeien.
Een perfect voorbeeld is de Kardashev-schaal, die voorspelt hoe geavanceerde beschavingen steevast zullen groeien om meer ruimte in beslag te nemen en meer energie te benutten. Dit is een begrijpelijke veronderstelling gezien de menselijke geschiedenis en de exponentiële toename van de wereldbevolking – van 1 miljard in 1800 naar 8,1 miljard in 2024 (een toename van ruim 800%).
Op dezelfde manier groeide het mondiale energieverbruik in dezelfde periode ook exponentieel – van 5.653 terawattuur (TWh) in 1800 tot 182.230 TWh in 2023 (een stijging van meer dan 3200%). Dit model van continue groei tot ver in de toekomst heeft veel observationele en theoretische benaderingen gemotiveerd voor het vinden van technosignaturen.
Daartoe behoort de zoektocht naar mogelijke megastructuren rond sterren die periodieke helderheidsdalingen ervaren (zoals de ster van Boyajan) en naar ‘verdwijnende sterren’. Maar zoals Haqq-Misra uitlegde, is dit slechts één mogelijkheid voor een geavanceerde beschaving.
In plaats van één enkel evolutionair pad te voorspellen, kozen Haqq-Misra en zijn collega’s voor de benadering van ‘toekomststudies’. Dit interdisciplinaire veld vertrouwt op verschillende systematische methodologische benaderingen voor het voorspellen van op zichzelf staande toekomstige trajecten. Haqq-Misra zei:
“Het meervoud ‘toekomst’ wordt gebruikt om aan te geven dat de werkelijke toekomst onbekend is en niet voorspeld kan worden; in plaats daarvan ontwikkelen toekomststudies systematische projecties van meerdere contrasterende toekomsten die inzicht kunnen verschaffen in de reikwijdte en diversiteit van mogelijke uitkomsten.
“De meeste pogingen om informele projecties te maken in de technosignatuurwetenschap bezwijken onvermijdelijk voor vooroordelen gebaseerd op interne aannames of heersende culturele verhalen, die de mogelijkheid van ingebeelde toekomsten kunnen beperken.
De methodologische benaderingen die zijn ontwikkeld door beoefenaars van toekomststudies zijn ontworpen om dergelijke vooroordelen te minimaliseren en een veel robuuster onderzoek naar mogelijkheden voor de toekomst mogelijk te maken – in ons geval de toekomst van de beschaving.’
Onze mogelijke toekomst
Hun aanpak omvatte een methode die bekend staat als een ‘algemene morfologische analyse’, een manier om mogelijke oplossingen voor multidimensionale, niet-gekwantificeerde problemen te onderzoeken. Deze methode is bedoeld om de vertekening in de onderliggende aannames te minimaliseren en een breed scala aan mogelijkheden te omvatten.
Hieruit was de eerste stap voor Haqq-Misra en zijn collega’s het stellen van de vraag: “Wat zijn de technologische verschijnselen van de toekomstige antroposfeer, en hoe kunnen ze worden beschreven?”
Vervolgens definieerden ze een groot aantal scenario’s op basis van verschillende politieke, economische, maatschappelijke en technologische factoren, elk met verschillende waarden die overeenkomen met verschillende mogelijke toekomsten. Dit leverde bijna 5.800 scenario’s op, maar het team elimineerde er vele op basis van logische inconsistenties, terwijl andere werden geclusterd op basis van overeenkomsten.
Het team gebruikte ook het Claude Large Language Model (LLM) om te helpen bij het analyseren, vergelijken en clusteren. Hierdoor konden ze zich een weg banen naar 10 toekomstscenario’s.
De volgende stap was het ontwikkelen van een nieuwe “pijplijn” voor wereldopbouw, gebaseerd op een beoordeling van de menselijke behoeften in alle tien scenario’s. Hierdoor konden ze voor elk scenario details opnemen die waarneembare eigenschappen voor de overeenkomstige technosfeer zouden definiëren. Zoals Haqq-Misra uitlegde:
“De onderliggende veronderstelling in ons wereldopbouwproces is dat technologie bedoeld is om fundamentele menselijke behoeften te vervullen. Dit betekent dat elke toekomstige technosfeer op de een of andere manier een weerspiegeling moet zijn van de behoeften van mensen in een bepaald toekomstscenario.
“We gaan er niet van uit dat een bepaalde technosignatuur om een willekeurige reden zal bestaan, maar elk kenmerk van de fysieke technosfeer in onze scenario’s is het resultaat van politieke, sociale of economische factoren die de menselijke behoeften aansturen.
“We verwachten eveneens dat alle technosignaturen die we in buitenaardse omgevingen aantreffen, zullen bestaan omdat ze indicatief zijn voor of afgeleid zijn van processen die verband houden met buitenaardse behoeften.”
Een interessante bevinding was dat slechts één van de tien scenario’s het soort snelle groei behelsde dat werd voorspeld door de Kardeshev-schaal, voegde Haqq-Misra eraan toe. Anderen vertoonden een langzamere groei, helemaal geen groei, terwijl een ander schommelde tussen groei en ineenstorting.
“Dit suggereert dat het concentreren van de zoektocht naar technosignaturen op het idee van geavanceerde, energie-intensieve en uitgestrekte buitenaardse beschavingen wellicht te beperkend is,” zei hij.
“Alleen al op basis van onze modellen bestaan er talloze mogelijkheden die alternatieve mogelijkheden voor de toekomst op de lange termijn laten zien, en dergelijke beschavingen zouden zelfs waarschijnlijker of talrijker kunnen zijn dan beschavingen met een langere levensduur of die zich over galactische gebieden uitstrekken.”
Onder de potentiële technosignaturen die deze scenario’s voorspelden, komt stikstofdioxide naar voren als een mogelijk middel om onderscheid te maken tussen de moderne aarde, de aarde vóór de introductie van de landbouw, en een meer industriële aarde in de toekomst.
Ze ontdekten ook dat de atmosferische spectra die in drie scenario’s werden geproduceerd ‘niet te onderscheiden waren van de natuur’, wat betekent dat er geen waarneembare afstand bestond tussen een pre-agrarische aarde en een meer technologisch geavanceerde aarde.
“Deze drie scenario’s omvatten nog steeds een uitgestrekte technosfeer, maar een groot deel van de detecteerbare technologie bevindt zich op Mars en andere delen van het buitenste zonnestelsel”, aldus Haqq-Misra.
“Dit brengt een belangrijke mogelijkheid met zich mee voor valse negatieven in de zoektocht naar technosignaturen: een planeet zonder duidelijke technosignaturen hoeft niet noodzakelijkerwijs verstoken te zijn van technologie, en de beste plekken om te zoeken kunnen zelfs elders in het systeem liggen.”
Zoals altijd wordt het gebied van SETI- en technosignatuuronderzoeken beperkt door de grenzen van onze kennis, waarbij wetenschappers moeten speculeren over wat we niet weten op basis van wat we doen. Het proces wordt echter steeds geavanceerder dankzij geavanceerde modellering en simulaties die rekening kunnen houden met verschillende mogelijkheden.
Bovendien stellen wetenschappers de onderliggende aannames over geavanceerde beschavingen en hun motivaties in vraag. Het werk van Haqq-Misra en zijn collega’s is in belangrijke mate een primeur.
Zoals hij uitlegde, worden methoden voor toekomstonderzoek doorgaans toegepast op kortetermijnprojecties van een paar jaar of decennia, terwijl sommige klimaatwetenschappelijke studies een paar eeuwen vooruit kijken:
“Onze studie is de eerste waarin methoden voor toekomststudies worden gebruikt om projecties te ontwikkelen over een tijdschaal van 1000 jaar, wat vereist dat we ons concentreren op de langere termijntrends die verschillende uitkomsten voor de beschaving op aarde zouden kunnen vormen.
Dit biedt een solide theoretische basis voor het nadenken over de reeks technosignaturen in planetaire systemen, en hoe ernaar te zoeken, en alleen al op basis van deze scenario’s kan er veel meer werk worden gedaan om nieuwe zoekstrategieën te ontwikkelen.
“Deze scenario’s helpen ons ook een breder scala aan mogelijkheden voor de toekomst van de aarde voor te stellen, waaronder talloze optimistische uitkomsten die instorting of uitsterven voorkomen. Onze beschaving kan met talloze uitdagingen worden geconfronteerd, maar studies zoals de onze zijn belangrijk om ons eraan te herinneren dat de toekomst open blijft.”