پژوهشگران با الهام از الگوی چشمک‌زدن کرم‌های شب‌تاب، مدلی مفهومی برای شناسایی سیگنال‌های احتمالی تمدن‌های فرازمینی ارائه کرده‌اند؛ رویکردی که به‌جای رمزگشایی پیام، بر تشخیص تفاوت ساختاری سیگنال مصنوعی با پدیده‌های طبیعی مانند تپ‌اخترها تمرکز دارد.
برای دهه‌ها، جست‌وجوی هوش فرازمینی یا SETI عمدتاً بر این فرض استوار بوده است که یک تمدن پیشرفته، اگر بخواهد حضور خود را به دیگران اعلام کند، احتمالاً از روش‌هایی مشابه فناوری‌های شناخته‌شده برای بشر استفاده خواهد کرد. بر همین اساس، بخش مهمی از تلاش‌های علمی در این حوزه به شناسایی امواج رادیویی غیرعادی و، در سال‌های اخیر، پالس‌های لیزری نوری اختصاص یافته است.
اما شاید این رویکرد بیش از اندازه به تجربه انسانی وابسته باشد. هوش و ارتباطات در زمین تنها به انسان محدود نیستند؛ گونه‌های مختلف جانوری، از دلفین‌ها و کلاغ‌ها گرفته تا حشرات اجتماعی، شیوه‌های ارتباطی بسیار متفاوتی دارند. همین تنوع زیستی می‌تواند سرنخ‌هایی برای بازنگری در روش‌های جست‌وجوی تمدن‌های فرازمینی فراهم کند.
گروهی از پژوهشگران آمریکایی در مطالعه‌ای منتشرشده در مجله Scientific Reports، از الگوی ارتباطی کرم‌های شب‌تاب الهام گرفته‌اند تا روشی متفاوت برای شناسایی سیگنال‌های احتمالی هوش فرازمینی پیشنهاد کنند. ایده محوری این است که یک پیام مصنوعی لزوماً نباید پیچیده یا قابل رمزگشایی باشد؛ گاهی کافی است الگوی آن به‌گونه‌ای طراحی شده باشد که در میان سیگنال‌های طبیعی اطراف، به‌وضوح متمایز شود.
کرم‌های شب‌تاب در فصل جفت‌گیری از توالی‌هایی از نورهای چشمک‌زن برای جلب توجه و شناسایی یکدیگر استفاده می‌کنند. این الگوها در گونه‌های مختلف متفاوت‌اند و می‌توانند از نظر زمان‌بندی، مدت روشنایی، رنگ و تعداد چشمک‌ها تغییر کنند.
در محیطی که تعداد زیادی کرم شب‌تاب هم‌زمان در حال چشمک‌زدن هستند، هر فرد باید الگویی داشته باشد که در میان سیگنال‌های دیگر قابل تشخیص باشد. در عین حال، تولید نور انرژی مصرف می‌کند و ممکن است توجه شکارچیان را نیز جلب کند. بنابراین، یک الگوی ارتباطی موفق باید میان دو نیاز تعادل برقرار کند: قابل تشخیص بودن و مصرف انرژی کمتر.
پژوهشگران این منطق را به مسئله ارتباطات فرازمینی تعمیم داده‌اند. آن‌ها به‌جای آنکه فرض کنند تمدن‌های بیگانه الزاماً پیام‌هایی پیچیده و مشابه پیام‌های انسانی ارسال می‌کنند، بررسی کرده‌اند که آیا یک سیگنال نسبتاً ساده می‌تواند با انتخاب ساختاری مناسب، از پس‌زمینه طبیعی کیهان متمایز شود یا خیر.
البته منظور از این شباهت، ارسال پالس‌های نوری شبیه چشمک کرم شب‌تاب نیست. آنچه از این حشرات الهام گرفته شده، اصل تمایز الگوی ارتباطی از سیگنال‌های رقیب، همراه با محدودیت مصرف انرژی است.
برای آزمودن این ایده، پژوهشگران سراغ تپ‌اخترها یا Pulsars رفته‌اند. تپ‌اخترها ستاره‌های نوترونی بسیار چگال و به‌شدت مغناطیسی هستند که با سرعت زیادی می‌چرخند و پرتوهایی از تابش الکترومغناطیسی منتشر می‌کنند. هنگامی که این پرتوها در مسیر زمین قرار می‌گیرند، از دید ناظر زمینی به شکل پالس‌هایی منظم و تکرارشونده دریافت می‌شوند.
نظم بالای این پالس‌ها باعث شده است تپ‌اخترها یکی از نمونه‌های مهم سیگنال‌های طبیعی در اخترشناسی باشند. جالب آنکه هنگام کشف نخستین تپ‌اخترها در سال ۱۹۶۷، نظم غیرمعمول سیگنال‌های دریافتی حتی این گمان را مطرح کرد که شاید منشأ آن‌ها مصنوعی باشد؛ هرچند بررسی‌های بعدی ماهیت طبیعی این اجرام را روشن کرد.
از دید پژوهشگران، همین ویژگی تپ‌اخترها آن‌ها را به پس‌زمینه مناسبی برای آزمایش مدل تبدیل می‌کند. اگر تمدنی بخواهد با ارسال پالس‌های رادیویی حضور خود را اعلام کند، باید سیگنالی بسازد که با الگوهای طبیعی موجود در محیط اخترفیزیکی اشتباه گرفته نشود.
پژوهشگران برای ساخت مدل خود از داده‌های ۳۷۲۴ تپ‌اختر موجود در پایگاه داده رصدخانه ملی اخترشناسی رادیویی استرالیا استفاده کردند. ابتدا پروفایل پالس‌های این اجرام به دو وضعیت ساده تبدیل شد: روشن و خاموش.
در این روش، یک آستانه برای شدت متوسط سیگنال تعیین می‌شود. مقادیر بالاتر از آستانه به‌صورت یک و مقادیر پایین‌تر به‌صورت صفر در نظر گرفته می‌شوند. به این ترتیب، شکل پیچیده‌تر سیگنال به یک الگوی دودویی تبدیل می‌شود که مقایسه و تحلیل آن ساده‌تر است.
در آزمایش اصلی، مجموعه‌ای شامل ۱۵۸ تپ‌اختر در فاصله کمتر از پنج کیلوپارسک از زمین، یعنی حدود ۱۶ هزار سال نوری، به‌عنوان پس‌زمینه طبیعی انتخاب شد. فرکانس مورد استفاده نیز ۱۴۰۰ مگاهرتز بود؛ مقداری نزدیک به خط طیفی هیدروژن خنثی در فرکانس ۱۴۲۰ مگاهرتز.
خط هیدروژن ۱۴۲۰ مگاهرتز برای اخترشناسان اهمیت ویژه‌ای دارد. تابش رادیویی در این محدوده می‌تواند از میان بخش‌هایی از غبار میان‌ستاره‌ای عبور کند و به همین دلیل، این ناحیه طیفی از دیرباز یکی از گزینه‌های مورد توجه در بحث ارتباطات احتمالی میان تمدن‌های فرازمینی بوده است.
پس از تعریف پس‌زمینه طبیعی، مدل توالی‌هایی از پالس‌های رادیویی فرضی تولید کرد. هدف این بود که این توالی‌ها تا حد امکان با سیگنال تپ‌اخترهای اطراف تفاوت داشته باشند، اما در عین حال هزینه انرژی ارسال آن‌ها نیز پایین بماند.
مدل به‌طور مشخص دو ویژگی اصلی سیگنال را بررسی می‌کرد:
دوره تناوب: فاصله زمانی میان تکرار پالس‌ها.
چرخه کاری یا Duty Cycle: سهمی از هر دوره که سیگنال در وضعیت روشن قرار دارد.
چرخه کاری در این مدل به‌عنوان شاخصی ساده برای تخمین مصرف انرژی در نظر گرفته شده است؛ هرچه فرستنده مدت بیشتری فعال بماند، انرژی بیشتری مصرف خواهد کرد.
همچنین، پژوهشگران اختلاف فاز میان سیگنال‌های دریافتی را در محاسبات لحاظ کردند. این موضوع اهمیت دارد، زیرا پالس‌های اجرام مختلف الزاماً در زمان‌های یکسان به اوج یا کمینه خود نمی‌رسند. بنابراین، مقایسه سیگنال‌ها بدون توجه به اختلاف فاز می‌تواند تصویر دقیقی از میزان شباهت آن‌ها ارائه نکند.
نتیجه بهینه‌سازی، دو نوع ساختار سیگنال بود: یکی با هدف بیشینه‌کردن تفاوت با پس‌زمینه طبیعی، بدون در نظر گرفتن هزینه انرژی؛ و دیگری با در نظر گرفتن هم‌زمان تمایز سیگنال و میزان زمانی که فرستنده فعال می‌ماند.
یکی از مهم‌ترین پیامدهای مفهومی این پژوهش، تفکیک دو مسئله‌ای است که در جست‌وجوی هوش فرازمینی اغلب در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند: نخست، تشخیص اینکه یک سیگنال احتمالاً مصنوعی است؛ و دوم، فهمیدن محتوای آن.
این دو الزاماً یکسان نیستند. ممکن است سیگنالی به‌دلیل ساختار غیرمعمول و تفاوت آشکار با پدیده‌های طبیعی، نامزد جدی برای بررسی بیشتر باشد، حتی اگر هیچ راهی برای رمزگشایی پیام آن وجود نداشته باشد.
به بیان دیگر، شاید نخستین نشانه یک تمدن فرازمینی نه یک پیام قابل فهم، بلکه الگویی باشد که احتمال شکل‌گیری تصادفی آن بسیار پایین به نظر برسد. در چنین رویکردی، پژوهشگران ابتدا به دنبال نشانه‌های ساختاری هوشمندانه می‌گردند و تنها در مرحله بعد، در صورت امکان، به سراغ تحلیل محتوای احتمالی پیام می‌روند.
این ایده می‌تواند مکمل روش‌های متداول SETI باشد؛ روش‌هایی که همچنان بر جست‌وجوی سیگنال‌های رادیویی یا نوری غیرعادی و بررسی ویژگی‌های احتمالی پیام‌های مصنوعی تمرکز دارند.
با وجود جذابیت ایده، باید به محدودیت‌های پژوهش توجه کرد. مهم‌ترین نکته آن است که این مطالعه به کشف یک سیگنال واقعی از تمدنی فرازمینی منجر نشده است. پژوهشگران یک مدل ساده‌شده و مفهومی ساخته‌اند و عملکرد آن را با استفاده از داده‌های موجود تپ‌اخترها و سیگنال‌های شبیه‌سازی‌شده بررسی کرده‌اند.
همچنین، تبدیل پروفایل‌های پالس به وضعیت‌های دودویی، بخشی از جزئیات سیگنال اصلی را حذف می‌کند. این ساده‌سازی برای آزمودن ایده اولیه مفید است، اما در یک سامانه رصدی واقعی باید مشخص شود که آیا ویژگی‌های ازدست‌رفته می‌توانند در تشخیص سیگنال مصنوعی نقش مهمی داشته باشند یا خیر.
مسئله دیگر، تمایز میان «غیرمعمول بودن» و «مصنوعی بودن» است. هر سیگنالی که از الگوهای شناخته‌شده تپ‌اخترها متفاوت باشد، الزاماً محصول فناوری نیست. طبیعت می‌تواند پدیده‌هایی ایجاد کند که هنوز برای ما ناشناخته‌اند یا به‌درستی مدل‌سازی نشده‌اند. بنابراین، یک روش عملی باید بتواند احتمال منشأ طبیعی سیگنال‌های غیرعادی را نیز ارزیابی کند.
در نهایت، هنوز باید نشان داده شود که این مدل در برابر داده‌های واقعی تلسکوپ‌های رادیویی، نویز ابزارها، اختلالات زمینی و تنوع بسیار بیشتر منابع اخترفیزیکی تا چه اندازه قابل اتکاست.
پژوهش جدید تلاش می‌کند زاویه دید ما را در جست‌وجوی هوش فرازمینی تغییر دهد. به‌جای آنکه صرفاً به دنبال پیام‌هایی پیچیده، قابل رمزگشایی یا مشابه فناوری انسانی باشیم، می‌توانیم به ویژگی‌های بنیادی‌تر ارتباطات توجه کنیم: الگو، تکرار، تمایز از محیط و محدودیت‌های انرژی.
الهام‌گرفتن از کرم‌های شب‌تاب نشان می‌دهد که حتی یک سامانه ارتباطی نسبتاً ساده نیز می‌تواند در محیطی شلوغ، با انتخاب الگوی مناسب، خود را از دیگر سیگنال‌ها جدا کند. اگر چنین اصلی در مقیاس کیهانی نیز کاربرد داشته باشد، شاید برای شناسایی یک تمدن فرازمینی نیازی نباشد زبان یا فناوری آن را بشناسیم.
البته این پژوهش هنوز در مرحله مدل‌سازی مفهومی قرار دارد و راه زیادی تا تبدیل‌شدن به یک ابزار عملی رصدی باقی مانده است. بااین‌حال، ارزش اصلی آن در طرح یک پرسش تازه نهفته است: آیا ما در جست‌وجوی حیات هوشمند، بیش از اندازه به دنبال چیزی می‌گردیم که شبیه خودمان باشد؟
