劉聲遠(yuǎn)

外星人究竟在哪里？我們找到外星智能生命的希望看來(lái)越來(lái)越渺茫：火星和金星并非我們?cè)瓉?lái)猜想的那樣人丁興旺；外太陽(yáng)系的冰雪世界雖然可能擁有生命，但幾乎可以肯定最多不過(guò)是微生物而己：向遙遠(yuǎn)外星發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)至今也沒(méi)有任何回音……一些天文學(xué)家在失望之余暗示我們：應(yīng)該向星際空間（恒星之間的空間）大聲呼喊“你好”，刺激“正在打瞌睡”的外星人作出回應(yīng)。

事實(shí)上，一些天文學(xué)家已經(jīng)開始進(jìn)行新的嘗試了。目前，有三個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)正計(jì)劃掃描廣大的空間，以期發(fā)現(xiàn)外星人或者由外星人建造的巨大工程。這些天文學(xué)家的理念是：不必再嘗試攔截外星通信，或許我們應(yīng)該找尋外星人的“物品”。

之前科學(xué)家在這方面已經(jīng)有過(guò)一些小規(guī)模的嘗試，而現(xiàn)在，三個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)計(jì)劃掃描廣大得多的空間。其中兩個(gè)團(tuán)隊(duì)希望在星光的明暗變化中發(fā)現(xiàn)“外星工業(yè)”的影子，第三個(gè)團(tuán)隊(duì)則希望通過(guò)篩選“外星垃圾”達(dá)到此目的。這后一種方法就好比考古學(xué)家通過(guò)篩選考古發(fā)掘出的塵土尋找古代遺跡。當(dāng)然，天文學(xué)家想要找的東西比史前的隧石箭頭或陶器碎片要宏大不知多少倍——他們要找的是行星大小的發(fā)電站，圍繞恒星的環(huán)或球，太陽(yáng)系大小的電腦，甚至包括宏大到整個(gè)星系大小的硬件配置。

真有龐大到如此驚人地步的外星巨廈嗎？這聽起來(lái)令人匪夷所思，但它背后有個(gè)簡(jiǎn)單的理念：外星文明可能比地球文明先進(jìn)不知多少倍。人類修建的道路和城市已經(jīng)遍布地球表面的許多地方，我們也已經(jīng)向其他天體發(fā)射了許多探測(cè)器，這一切不過(guò)發(fā)生在幾百年間，而外星文明可能已經(jīng)發(fā)展了好幾萬(wàn)年甚至數(shù)百萬(wàn)年！

美國(guó)物理學(xué)家弗里曼·戴森早在1960年就指出，如果外星文明持續(xù)發(fā)展和擴(kuò)張，它們就不可避免地將消耗越來(lái)越巨量的能源，而在任何恒星系統(tǒng)中最大的能量來(lái)源就是恒星本身。我們今天的總能量消耗相當(dāng)于到達(dá)地球的陽(yáng)光數(shù)量的大約0.01%，所以太陽(yáng)能完全能滿足我們的所有需求。然而，如果能量需求以每年1%的速度持續(xù)增長(zhǎng)，那么1000年后到達(dá)地球的太陽(yáng)能將無(wú)法滿足我們的能源需要。其他能量來(lái)源例如核聚變并不能解決問(wèn)題，原因是產(chǎn)生的廢熱會(huì)烤干地球。

以此推想，外星文明可能已經(jīng)開始在空間建造恒星能（太陽(yáng)能就是一種恒星能）電廠、工廠甚至居住地。建筑材料可能開采自小行星，接著是行星，再接著甚至可能是恒星自身。戴森的結(jié)論是：經(jīng)過(guò)幾萬(wàn)或幾百萬(wàn)年后，恒星可能已完全被外星人所建造的巨大球體包圍。這種球體被稱為“戴森球”。

戴森球的規(guī)模之大讓人難以想象。一個(gè)半徑類似于地球與太陽(yáng)之間距離的戴森球，其面積將超過(guò)地球表面積的1億倍。建造這樣的戴森球肯定很不容易，原因是單獨(dú)一個(gè)這樣的球幾乎不可能承受極大的壓力和引力不平衡，更可能的選擇是球簇——許多巨型電站分布于環(huán)繞恒星的互不交叉的軌道上。戴森自己不愿意猜測(cè)其中的細(xì)節(jié)，也不愿意猜測(cè)戴森球是否已經(jīng)出現(xiàn)的可能性。但他指出，重要的是，如果外星人已經(jīng)建造了戴森球，那么我們就有機(jī)會(huì)看見它們。

一個(gè)巨大的球會(huì)遮擋恒星的光線，使得我們看不見這個(gè)球，但這個(gè)球仍然會(huì)以紅外輻射的方式發(fā)射廢熱。因此，正如美國(guó)著名宇宙學(xué)家卡爾·薩根在1966年指出的那樣，如果紅外望遠(yuǎn)鏡看見了一個(gè)溫暖的物體，而在可見光波長(zhǎng)則什么也看不見，那么這個(gè)物體就可能是戴森球。

一些天然物體也可能產(chǎn)生同樣的效果。非常年輕和非常古老的恒星經(jīng)常被塵埃和氣體環(huán)繞，這些氣塵會(huì)阻擋恒星的光線并輻射紅外線。不過(guò)，物體的紅外光譜會(huì)泄露物體的秘密。塵埃中的硅酸鹽化合物會(huì)在光譜中產(chǎn)生特征明顯的寬峰，溫暖氣體中的分子會(huì)在特定波長(zhǎng)產(chǎn)生或明或暗的光譜線，而來(lái)自戴森球的廢熱產(chǎn)生的熱光譜平滑、無(wú)特色。顯然，對(duì)于尋找外星巨廈的天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，越無(wú)趣的紅外光譜越好。

1983年，在調(diào)查天空10個(gè)月之后，“紅外天文衛(wèi)星”提供了合適波長(zhǎng)的良好的天空?qǐng)D景。一些天文學(xué)家分析了這些數(shù)據(jù)，其中包括美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的理查德·卡里根，他在2009年發(fā)表了自己的最新搜索結(jié)果。不過(guò)，卡里根沒(méi)有發(fā)現(xiàn)具有說(shuō)服力的紅外源，他的搜索范圍有限，只能探察類太陽(yáng)恒星周圍的戴森球，而且這些恒星與地球的距離不超過(guò)1000光年。這個(gè)范圍相比銀河系來(lái)說(shuō)實(shí)在太小——銀河系的直徑是10萬(wàn)光年。

目前，還沒(méi)有幾個(gè)天文學(xué)家加入到卡里根的尋找戴森球的行列中，原因之一是缺乏資助。2012年，一名億萬(wàn)富翁設(shè)立了“坦普爾頓基金”，專門資助“新前沿”項(xiàng)目——尋找外星巨廈之類的新思路。一些天文學(xué)家抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)。2012年10月，該基金批準(zhǔn)了三項(xiàng)獨(dú)立的搜索計(jì)劃。其中一個(gè)項(xiàng)目由賓夕法尼亞大學(xué)的賈森·萊特領(lǐng)導(dǎo)，目的是通過(guò)分析來(lái)自兩部空間紅外天文臺(tái)——“寬視場(chǎng)紅外調(diào)查探索者”和“斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡”（分別發(fā)射于2009年和2003年）的數(shù)據(jù)尋找戴森球的廢熱。得益于上述兩部空間天文臺(tái)的探測(cè)數(shù)據(jù)，天文學(xué)家能掃描的空間范圍將比卡里根的大幾千倍。因此，如果存在一顆完全被戴森球包圍的類太陽(yáng)恒星，不管它在銀河系中的什么地方，天文學(xué)家都應(yīng)該能發(fā)現(xiàn)它。

在萊特看來(lái)，就算如此大范圍的搜索也不夠雄心勃勃。他猜想，具有如此先進(jìn)技術(shù)的外星文明應(yīng)該能夠在幾百萬(wàn)年內(nèi)傳遍并殖民整個(gè)星系（星際旅行應(yīng)該不會(huì)比建造戴森球更艱難），在此過(guò)程中，外星人走到哪里就在那里建造戴森球。這樣的文明很難滅絕，因?yàn)榈教幎伎赡苡凶越o自足的救生球。如果這種情況發(fā)生在銀河系中，那么銀河系里到處都應(yīng)該有戴森球。萊特認(rèn)為，要是最終在銀河系中只發(fā)現(xiàn)了一個(gè)或幾個(gè)戴森球，那肯定會(huì)讓人大跌眼鏡。

于是，萊特的團(tuán)隊(duì)把調(diào)查目標(biāo)指向了宇宙深處。他們的邏輯是：一個(gè)已被殖民的星系一定很快就會(huì)超越平凡，前往更搶眼的星系殖民。因此，他們要在“寬視場(chǎng)紅外調(diào)查探索者”的探測(cè)數(shù)據(jù)中尋找一個(gè)最明亮的星系。如果某些極為聰穎的外星文明已經(jīng)征服并包圍了像銀河系這么大的星系，那么萊特團(tuán)隊(duì)就可能發(fā)現(xiàn)它們的戴森球——哪怕這些戴森球遠(yuǎn)在10億光年外。如果它們已經(jīng)殖民了一整個(gè)星系團(tuán)，哪怕它們的戴森球在更遠(yuǎn)的地方，也一樣可能被看見。

盡管能看到很遠(yuǎn)的地方，上述這種探索廢熱的方法卻有自己的缺陷——如果外星人建造的只是一條細(xì)薄的恒星能量采集器環(huán)，或者一個(gè)有很多空隙的戴森球，從而讓大量的恒星星光穿透，那么萊特團(tuán)隊(duì)是看不到它的。而這正是另外兩個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)的努力之所在——他們將在“開普勒號(hào)”望遠(yuǎn)鏡的幫助下，尋找相對(duì)小的外星工程。

“開普勒號(hào)”的任務(wù)是監(jiān)測(cè)地球附近的大約15萬(wàn)顆恒星，探察它們的亮度改變。迄今為止，“開普勒號(hào)”通過(guò)這種方式已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾千顆新行星。

由夏威夷大學(xué)科學(xué)家安德魯·霍華德領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)和加利福尼亞大學(xué)科學(xué)家、“行星獵手”（用于稱呼發(fā)現(xiàn)了大量行星的科學(xué)家）杰弗里·馬西領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，將一起著力尋找無(wú)法正常解釋的異常物體，采用的方法是搜索不同尋常的變暗模式。而由普林斯頓大學(xué)科學(xué)家盧仙妮·沃克維茨領(lǐng)導(dǎo)的另一個(gè)團(tuán)隊(duì)，也將在“開普勒號(hào)”的探測(cè)數(shù)據(jù)中尋找另類，但他們使用的方法略有不同——霍華德和馬西團(tuán)隊(duì)的搜索依賴人工檢視光曲線，沃克維茨團(tuán)隊(duì)則采用機(jī)器認(rèn)知的運(yùn)算法則。

光曲線表示的是恒星在一段時(shí)間里的亮度改變，例如一個(gè)物體在恒星正前方經(jīng)過(guò)時(shí)所造成的恒星亮度改變。霍華德說(shuō)，如果這個(gè)物體的大小與一顆氣態(tài)巨行星相當(dāng)，來(lái)自“開普勒號(hào)”的光曲線就能揭示它的形狀：如果這個(gè)物體是木星大小的矩形，那么就可以肯定它是外星人建造的。在霍華德看來(lái)，如此巨大的外星建筑無(wú)疑能存在很長(zhǎng)時(shí)間，它們被天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的概率也會(huì)比較高。

不過(guò)，在沃克維茨看來(lái)，上述推測(cè)毫無(wú)意義。她說(shuō)，人們花了大量時(shí)間來(lái)試圖揣測(cè)外星人的心態(tài)，但我們卻連外星人的技術(shù)如何也全無(wú)概念。因此，我們對(duì)外星人會(huì)干什么的想象越多，我們的視野受限就會(huì)越嚴(yán)重。沃克維茨說(shuō)她的團(tuán)隊(duì)將只尋找怪異的物體，而且候選對(duì)象不必是什么“大家伙”。他們的搜索可能探察到改變恒星星光的任何物體。如果這個(gè)物體是一面發(fā)電用的或者驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)帆飛船用的巨型鏡子，那么它一定會(huì)產(chǎn)生明顯的閃耀。如果外星人有能力糊弄星際物理，例如延長(zhǎng)它們的恒星的壽命，或者產(chǎn)生有用的元素，那么恒星的人工可變性也必將反映出來(lái)。沃克維茨預(yù)計(jì)，他們最快在幾個(gè)月后就應(yīng)該找到令人感興趣的候選對(duì)象。

當(dāng)然，僅僅發(fā)現(xiàn)某種新的奇異現(xiàn)象并不意味著外星人就在那里。但哪怕最終發(fā)現(xiàn)的只是自然現(xiàn)象，科學(xué)家們也一樣會(huì)開心，因?yàn)檫@樣的搜尋同樣是值得的。事實(shí)上，科學(xué)家在搜索戴森球的同時(shí)也在搜尋其他任何新的發(fā)現(xiàn)。

所有這一切都會(huì)讓戴森本人感到滿意，他目前是“新前沿”計(jì)劃的榮譽(yù)顧問(wèn)。他說(shuō)，對(duì)外星工程的搜尋不能與正常的宇宙探索對(duì)立起來(lái)。我們探索各式各樣的天然物體。如果某種足夠怪異的東西冒出來(lái)，它就有可能是外星人所為。

不過(guò)，也有科學(xué)家表示了他們的擔(dān)心：就算有某些形式的戴森球的確在那里，我們也未必能看出來(lái)。美國(guó)知名未來(lái)學(xué)家布蘭德里就暗示：太空電站的最有效配置是一系列互相依偎在一起的球體，這些球體分成內(nèi)外幾圈，其中外環(huán)利用內(nèi)環(huán)的廢熱。他想象這些電力供給一部巨大的電腦使用。

如此配置的外層的最低溫度，或許只比宇宙微波背景輻射的3K高一點(diǎn)點(diǎn)，這將導(dǎo)致天文學(xué)家很難從它的輻射中探知它的存在。因此，在我們不知情的情況下，外星人的電腦中心可能就潛藏在附近，正以名副其實(shí)的巨大而冷靜的智慧打量著我們。

很少有考古學(xué)家一開始發(fā)掘就指望發(fā)現(xiàn)一輛金戰(zhàn)車，因此我們也不應(yīng)太過(guò)樂(lè)觀地希望馬上就能找到戴森球。另一方面，外星人可能透過(guò)其他跡象來(lái)讓自己顯山露水。

天文學(xué)家已經(jīng)開始“嗅聞”一些太陽(yáng)系外的行星的大氣層組分，并已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了二氧化碳、甲烷、水蒸氣和鈉的光譜線。這些物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)存在于近距離環(huán)繞母恒星的巨行星附近，使得這些行星相對(duì)容易探測(cè)。

理論上，用這種方法應(yīng)該也能探查到類地行星大氣層中的合成氣體（例如氯氟烴）的微弱得多的光譜線。這類氣體有可能是外星人實(shí)施全球暖化以改造星球、適于居住的跡象（有天文學(xué)家指出，地球人如果要想移民火星，或許應(yīng)該考慮用氯氟烴和六氟化鈉讓火星升溫）。

當(dāng)然，像這樣的非刻意的污染很可能只有很低的含量，我們是很難探察到它們的。如果它們只存在幾十年或幾百年，我們更是需要足夠的幸運(yùn)才能發(fā)現(xiàn)它們。

直擊外星大氣

天文學(xué)家2013年3月宣布，他們首次詳細(xì)地觀察到太陽(yáng)系外一顆行星的大氣層。這也是對(duì)太陽(yáng)系外的行星的化學(xué)組成進(jìn)行的最初幾次直接分析之一。在過(guò)去，天文學(xué)家只能通過(guò)觀察行星的母恒星光度的微弱變化，來(lái)推斷太陽(yáng)系外的行星的存在以及行星的氣體。如今隨著觀測(cè)儀器的升級(jí)，天文學(xué)家已經(jīng)可以直接探察來(lái)自幾光年外的行星的光線。

這些數(shù)據(jù)不僅能揭示行星的存在，而且能表明行星大氣層中富含什么成分。這類信息有可能披露行星的形成過(guò)程和行星上是否存在生命。不過(guò)，天文學(xué)家此次觀察的這顆行星的大小和軌道排除了它是一個(gè)可居住世界的可能性。

上述探測(cè)標(biāo)志著探索太陽(yáng)系外行星的新時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。2008年，天文學(xué)家首次拍攝到太陽(yáng)系外的一個(gè)多行星系統(tǒng)——三顆氣態(tài)巨行星環(huán)繞著恒星“HR8799”?！癏R 8799”距離地球大約130光年，位于飛馬座。這三顆行星都很炙熱、很亮。因而讓天文學(xué)家能直接探察到它們。2010年，天文學(xué)家又拍攝到了環(huán)繞“HR 8799”的第四顆行星。

在最新研究中，天文學(xué)家聚焦的是其中一顆行星“HR 8799c”。它的質(zhì)量是木星的5～10倍，與母恒星的距離是木星與太陽(yáng)之間距離的大約8倍。正因?yàn)椤癏R 8799c”如此遠(yuǎn)離母恒星，所以天文學(xué)家能夠屏蔽掉母恒星的光線，運(yùn)用位于夏威夷的“凱克二號(hào)10米望遠(yuǎn)鏡”記錄來(lái)自“HR 8799c”的紅外光。由于不同的氣體以不同的方式吸收和發(fā)射光線，因此天文學(xué)家辨識(shí)出了一氧化碳和水，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)他們?cè)疽詾闀?huì)有的甲烷。

在另一項(xiàng)研究中，天文學(xué)家運(yùn)用加利福尼亞理工學(xué)院帕羅馬天文臺(tái)的“200英寸黑爾望遠(yuǎn)鏡”，同時(shí)收集來(lái)自“HR 8799”的四顆行星大氣層的紅外光，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了行星大氣層中存在氨、甲烷、二氧化碳和乙炔的跡象。

天文學(xué)家準(zhǔn)備捕捉來(lái)自更多行星的光線。例如。2013年晚些時(shí)候，“雙子座行星成像器”將被安裝在智利的一架望遠(yuǎn)鏡上，它將尋找大約600顆恒星周圍的行星。天文學(xué)家希望相似的望遠(yuǎn)鏡能拍攝到更小的巖石行星，并從中發(fā)現(xiàn)像地球一樣的生命之星。