LEAP: Eksplorasi Tanpa Batas: Sinyal Pencari Kehidupan

Artikel terbaik ke-7  Lomba Esai Artikel Astronomi Populer (LEAP) LS
Penulis: Samuel Sibuea (Balige, Sumatera Utara)

“The universe is a pretty big place.If it’s just us, seems like an awful waste of space” – Carl Sagan

Apakah sejatinya kita memang hidup sendirian di alam semesta yang terbentang dengan sangat luas ini? Apakah tidak ada bentuk kehidupan cerdas lainnya selain kehidupan yang ada di Bumi? Pertanyaan tersebut sudah sering terngiang di kepala orang-orang awam dan para ilmuwan, termasuk Carl Sagan.

Kutipan di atas adalah bukti bahwa Carl sendiri yakin bahwa pasti ada suatu keberadaan makhluk cerdas lain selain di Bumi. Sudah 4,5 miliar tahun sejak Bumi “lahir” dan sudah 3,7 miliar tahun sejak kehidupan pertama di Bumi terbentuk, dan sampai saat ini belum ada bukti yang pasti tentang keberadaan makhluk asing tersebut. Semuanya masih hanya sebatas teori dan keyakinan, dan para ilmuwan masih tetap harus mencari keberadaannya demi mematahkan paradoks Fermi yang menuntut mereka untuk mencari bukti pasti dari keberadaan makhluk ekstraterestrial ini.

Sebenarnya, rasa penasaran terhadap kehidupan ekstraterestrial ini dimulai setelah pemantauan radiasi elektromagnetik pada tahun 1900-an. Lalu sejak saat itu, ilmuwan pun mulai gencar untuk mencari keberadaan makhluk ekstraterestrial tersebut. Agar pencarian tersebut dapat dilakukan dengan serius, para ilmuwan pun membentuk sebuah lembaga yang bertugas khusus dalam mencari keberadaan makhluk ekstraterestrial, lembaga tersebut dibentuk pada tahun 1984 dengan sebutan Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI). Lembaga SETI telah melakukan banyak upaya agar dapat berkomunikasi dan melakukan kontak langsung dengan makhluk asing ini.

Salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan mentransmisikan sinyal ke luar angkasa. Upaya ini telah banyak diwujudkan dengan serangkaian usaha pengiriman sinyal yang diantaranya seperti pengiriman pesan Arecibo melalui Observatorium Arecibo, Breakthrough Listen Initiative, Ten Age Messages, hingga yang terbaru dan yang sedang dicanangkan saat ini adalah dengan technosignature.

A. Observatorium Arecibo

Observatorium Arecibo merupakan observatorium yang terletak di Puerto Rico. Observatorium ini beroperasi berdasarkan perjanjian kerja sama antara National Science Foundation (NSF) dengan Universitas Cornell. Observatorium ini menggunakan radio teleskop yang bergaris tengah 305 meter yang dapat mentransmisikan sinyal ke angkasa luar. Kontribusi yang telah dilakukan observatorium Arecibo dalam dunia pencarian makhluk ekstraterestrial adalah dengan pengiriman pesan Arecibo pada tahun 1974. Observatorium Arecibo menyiarkan pesan bergambar ke daerah gugus globular M13 (Gugus Bintang Bola Hercules) yang berjarak kira-kira 25.100 tahun cahaya dari bumi. Pesan yang disampaikan terdiri dari 1679 bit data, yang disusun menjadi 73 baris dengan 23 karakter tiap barisnya (yang di mana pesan ini merupakan bilangan prima dan ditampilkan dalam sistem biner, dan hal ini dapat membantu makhluk ekstraterestrial untuk memecahkan kode pesan). Pesan ini ditransmisikan dengan frekuensi 2380 MHz,dengan total durasi kurang dari 3 menit. Grafik yang ditunjukkan pesan diantaranya adalah:

• Angka 1 sampai 10
• Nomor atom unsur Hidrogen (H), Karbon (C), Nitrogen (N), Oksigen (O), dan Fosfor (P) yang merupakan struktur dari DNA manusia
• Formula gula dan basa nukleotida di dalam DNA
• Jumlah daripada nukleotida DNA, dan gambar double helix dari DNA
• Gambar manusia, tinggi rata-rata dan populasi manusia di Bumi
• Gambar Tata Surya kita
• Gambar dari teleskop radio Arecibo

Pesan Arecibo ini sendiri merupakan pesan yang dicetuskan langsung oleh Frank Drake, salah satu ilmuwan yang berkontribusi besar pada perkembangan pencarian makhluk ekstraterestrial. Ia dikenal oleh masyarakat luas melalui persamaan Drake yang ia buat khusus untuk mengkalkulasikan langsung kemungkinan jumlah peradaban di suatu galaksi, lalu ia juga berkontribusi dalam Project Ozma (proyek pencarian tanda-tanda kehidupan pada sistem eksoplanet yang menggunakan gelombang radio antarbintang), proyek Breakthrough Listen, dan masih banyak lagi. Pesan Arecibo ini merupakan satu dari banyak kesempatan yang ia miliki untuk berkontribusi dalam dunia pencarian makhluk ekstraterestrial. Pada saat pembuatan pesan ini, ia dibantu langsung oleh Carl Sagan.

Kenyataannya, pesan Arecibo ini hanya dapat dideteksi oleh kehidupan cerdas (jika ada) yang memiliki panjang antena yang sama dengan ukuran panjang antena milik Arecibo dan juga probabilitas sampainya pesan ini ke tempat tujuan sangat kecil, hal ini disebabkan oleh jarak M13 yang sangat jauh yaitu berkisar 25.100 tahun cahaya. Jadi akan dibutuhkan waktu 25.100 tahun agar pesan sampai ke gugus M13, dan pada saat itu, posisi daripada bintang-bintang M13 dapat dipastikan sudah berpindah. Juga dibutuhkan 25.100 tahun tambahan agar sampai ke Bumi jika ada balasan. Jadi, banyak ilmuwan akhirnya beranggapan bahwa pesan Arecibo ini hanya sebagai demonstrasi dari perkembangan teknologi manusia.

B. Teen Age Message

 Pada tahun 2001, sekelompok anak remaja (Kaluga, Voronezh, dan Zheleznogorsk) asal Rusia telah terlibat langsung dalam misi Teen Age Message (TAM) yang merupakan serangkaian transmisi radio antarbintang yang dikirim dari Yevpatoria Planetary Radar ke enam bintang bertipe surya.

Penggagas dari TAM adalah Alexander Zaitsev, seorang ilmuwan kepala di Institut Teknik Radio dan Elektronika Akademi Sains Rusia, dan perlu dicatat, ia juga bekerja pada lembaga SETI.

Pesan pada transmisi TAM ini terdiri dari 3 bagian utama yang memberi informasi yang berbeda tiap bagiannya, di antaranya:

1. Sounding Section, Pengiriman sinyal suara koheren dengan panjang gelombang Doppler yang lambat yang tujuannya untuk membantu makhluk ekstraterestrial (ET) mendeteksi pesan dan untuk menyelidiki efek daripada propagasi radio di medium antarbintang. Mereka ingin memberi kesempatan pada makhluk asing ini untuk menyelidiki medium antarbintang dengan memeriksa variasi dalam fase / amplitudo / polarisasi gelombang yang diterima. Sesi ini berdurasi selama 10 menit.
2. Analog Section, Sinyal berisi informasi analog tentang perasaan / emosi kita seperti musik maupun jenis seni lainnya. Informasi analog ini direkam dalam sebuah alat musik yang disebut Theremin. Alat musik ini akan menghasilkan sinyal quasi-sinusoidal yang dapat dengan mudah diekstraksi. Tiga pemain Theremin dari Moskow diundang untuk sesi ini, mereka di antaranya Lydia Kavina, Yana Aksenova, dan Anton Kerchenko. Musik yang ditransmisikan berjudul “First Theremin Concert For Extraterrestrials”. Untuk musik ini sendiri terbagi menjadi 7 komposisi musik terkenal, di antaranya:
   • Melodi romansa Rusia: ”Egress Alone I to The Ride”
   • Beethoven: “Finale of the 9th Symphony”
   • Antonio Vivaldi: Seasons, March, dan Allegro
   • Saint-Saens: “The Swan”
   • Sergei Rachmaninoff: “Vokalise”
   • George Gershwin : “Summertime Listen: gershwin.mp3 – Sorry You Can’t – for Whatever Reason”
   • Melodi Lagu Rakyat Rusia: “Kalinka-Malinka”

   Durasi untuk sesi adalah 15 menit

   

3. Digital Section, Sesi ini mirip seperti pesan Arecibo, yaitu mengirim logo dari TAM, ucapan salam dalam bahasa Rusia maupun Inggris dalam bentuk tulisan, dan Image Glosarium. Sesi ini berdurasi selama 70 menit.

Seluruh pesan tersebut akan ditransmisikan pada enam bintang yang berada yang berada di sistem galaksi Milky Way.

C. Breakthrough Initiatives

Program ini adalah program berbasis sains untuk mencari sinyal potensial dari bentuk kehidupan cerdas di angkasa luar. Program ini menjadi salah satu misi paling komprehensif dengan menggunakan 3 teleskop raksasa yaitu Robert C. Byrd Green Bank Telescope (berdiameter 328-kaki), Parkes Telescope di New South Wales, Australia (berdiameter 210 kaki (64 m)), dan Automated Planet Finder, Lick Observatory, Mount Hamilton, sebelah timur San Jose, California, AS (teleskop otomatis dengan lensa optik 2,4 meter). Proyek ini berbasis di Berkeley SETI Research Center, yang terletak di Departemen Astronomi di University of California, Berkeley dengan donatur terbesar untuk program ini adalah seorang pengusaha besar Silicon Valley yang berkebangsaan Israel-Rusia, Yuri Milner. Yuri Milner berkata, “Breakthrough Listen akan membawa pencarian kehidupan di semesta ke tingkatan baru,”.Ia berkata bahwa pemindaian dengan cara ini dapat mengumpulkan lebih banyak data dalam satu hari daripada data yang terkumpul dalam satu tahun dengan cara pencarian yang sebelumnya. 

Proyek ini menggunakan pengamatan gelombang radio dari Green Bank Telescope dan Parkes Telescope, dan pengamatan cahaya tampak dari Automated Planet Finder. Untuk targetnya sendiri,diantaranya:

• Seluruh 45 bintang dalam jarak 5 parsec (parallax of one arc second)
• 1000 bintang dari semua jenis spektral dalam jarak 50 parsec
• 000.000 bintang terdekat dari Bumi.
• Wilayah pusat dari setidaknya 100 galaksi terdekat dari Bumi, termasuk didalamnya jenis galaksi spiral, galaksi elips, galaksi kerdil, dan galaksi tidak beraturan.
• Bintang Eksotis: 20 bintang kerdil putih, 20 bintang neutron, 20 lubang hitam

Poin di atas merupakan target yang diamati langsung oleh Green Bank Radio Telescope melalui belahan bumi Utara dan The Parkes Radio Telescope (Rentang frekuensi 1-4 GHz) melalui belahan bumi Selatan. Sedangkan untuk target dari Automated Planet Finder juga sama dengan sedikit penyesuaian yang disebabkan bidang pandang teleskop yang jauh lebih kecil.

Untuk proses pengolahan datanya sendiri itu tidaklah mudah. Untuk Green Bank Telescope, sistem merekam 6GHz bandwidth pada 24 GB data per detik. Lalu, untuk Parkes Telescope dapat merekam dengan kecepatan 130 GB per detik. Setelah data -data terekam, maka akan dianalisis untuk mencari sinyal menggunakan cluster komputasi dengan 64 GTX 1080 GPUs. Kendala terbesar dari Breakthrough Listen adalah interferensi frekuensi  gelombang itu sendiri. Frekuensi radio penuh dengan sinyal buatan manusia seperti sinyal dari teknologi seperti ponsel, satelit, dan pesawat terbang. Banyak diantaranya terlihat sangat mirip dengan jenis sinyal yang coba dideteksi percobaan SETI, tetapi para ilmuwan tetap berharap bahwa di lautan data ini akan terdapat sinyal yang menarik.

Untuk saat ini, data dari hasil pengamatan Breakthrough Listen dapat diakses oleh umum. Breakthrough Listen Initiatives sedang mengembangkan perangkat lunak sumber terbuka untuk membantu pengguna dalam memahami dan menganalisis data, yang tersedia di GitHub di bawah naungan  UC Berkeley SETI. Namun, selain itu data juga sudah dapat diakses melalui jaringan komputer sukarelawan SETI@home. Dengan mendistribusikan potongan data ke jutaan sukarelawan, sukarelawanlah yang akan menjalankan algoritma pemrosesan sinyal otomatis pada komputer di rumah mereka masing-masing, lalu melaporkan kembali kandidat yang menjanjikan untuk disimpan dalam database lembaga SETI. Data untuk SETI@home sebagian besar berasal dari satu teleskop, yaitu Teleskop Arecibo di Puerto Rico. Tetapi sekarang, sebagai bagian dari Breakthrough Listen, Green Bank Telescope (GBT) telah merilis data di daerah Virginia Barat kepada pengguna SETI@home.

Grafik diatas merupakan salah satu data dari Green Bank Telescope yang menjadi salah satu hasil kerja dari program Breakthrough Listen. Waktu (dalam detik) berjalan pada sumbu vertikal, frekuensi (dalam GHz) pada sumbu horizontal. Sinyal yang ditemukan pada grafik di atas adalah sinyal buatan manusia yang dihasilkan oleh pesawat ruang angkasa Voyager I. Sinyal tersebut terdeteksi pada Desember 2015 oleh salah satu instrumen di Green Bank Telescope. Voyager I saat ini sudah berjarak lebih dari 20 miliar kilometer dari Bumi. Kenyataannya, itu adalah objek buatan manusia yang paling jauh. Pesawat ini membawa pemancar radio 20 Watt (Daya yang sama seperti lampu kulkas) yang bahkan pada jarak yang sangat jauh ini, instrumen dari Breakthrough Listen dapat mengambilnya dengan kuat dan jelas. Voyager telah memberikan pengujian yang baik untuk peralatan yang digunakan untuk mencoba mendeteksi sinyal serupa (disiarkan dengan daya yang jauh lebih tinggi) dari peradaban di sekitar bintang lain.

Jadi, program Breakthrough Listen ini sudah menjadi langkah yang cukup menjanjikan dalam proses pencarian makhluk ekstraterestrial. Jika ada sinyal kehidupan cerdas yang terdeteksi dari galaksi terdekat, atau bahkan dari galaksi milik kita sendiri, Breakthrough Listen bertujuan untuk menemukannya.

D. Technosignature

Technosignature adalah tanda atau sinyal, yang jika terdeteksi, akan memungkinkan kita manusia untuk dapat menyimpulkan keberadaan bentuk kehidupan cerdas berteknologi maju yang berada di alam semesta ini. Technosignature merupakan program terbaru NASA yang berupa sebuah teknik/ metode pencarian makhluk asing dengan mendeteksi ataupun mencari penanda adanya teknologi yang berasal dari tempat lain di galaksi.

Teknik ini lebih mengutamakan pada pendeteksian tanda-tanda dari keberadaan teknologi asing, tidak seperti cara – cara yang dilakukan sebelumnya yaitu dengan memprediksi kemungkinan terjadinya komunikasi dan kontak langsung antar planet. Contohnya yang paling umum dari  Technosignature adalah gelombang radio. Namun, Gelombang radio sudah awam untuk menjadi penanda bahwa akan adanya teknologi di suatu wilayah. Karena alasan bahwa gelombang radio juga dapat dihasilkan oleh sumber alami, maka banyak pakar teknologi yang menolak gelombang radio sebagai faktor dari keberadaan teknologi asing.

Yang menjadi cakupan daripada penanda teknologi asing (Technosignature) saat ini adalah emisi laser, cahaya dari ekumenopolis (perkotaan) ekstraterrestrial, kebocoran radiasi dari instalasi astro engineering, indikasi megastruktur besar seperti Dyson Spheres, pendorong Shkadov dengan kekuatan untuk mengubah orbit bintang di sekitar Pusat Galaksi, atau seperti indikasi akan atmosfer yang sangat tercemar. Dengan terdeteksinya teknologi seperti di luar dari sistem tata surya kita, maka akan didapatkan bukti akan keberadaan makhluk ekstraterestrial.

Sebenarnya, masih banyak lagi upaya yang telah dilakukan dalam mencari keberadaan makhluk asing. Saat ini, manusia sadar bahwa hidup sendirian di alam semesta yang luas ini sepertinya adalah hal yang mustahil. Kita sadar bahwa pasti ada suatu objek kehidupan cerdas lainnya selain di Bumi dan semua ini didasari oleh rasa keingintahuan manusia yang sangat besar dan tidak terbatas. Pada akhirnya, apa yang dikatakan Carl Sagan memang benar.

“The cosmos is within us; we’re made of star stuff. We are a way for the cosmos to know itself” – Carl Sagan.

DAFTAR PUSTAKA

• https://id.wikipedia.org/wiki/Observatorium_Arecibo
• https://www.space.com/20984-arecibo-observatory.html
• https://en.wikipedia.org/wiki/Teen_Age_Message
• http://www.orbit.zkm.de/?q=node/186
• https://www.revolvy.com/page/Teen-Age-Message
• https://breakthroughinitiatives.org/news/15
• https://en.wikipedia.org/wiki/Breakthrough_Listen
• https://seti.berkeley.edu/listen/tech.html
• https://www.space.com/41938-nasa-technosignatures-search-for-life-workshop.html
• https://en.wikipedia.org/wiki/Technosignature