一顆名叫奧陌陌的小行星以難以解釋的異常速度飛越太陽系，美國哈佛大學(xué)的兩位天文學(xué)家最近在學(xué)術(shù)期刊上指出，它實(shí)際上是由遙遠(yuǎn)的智慧文明發(fā)射到太陽系的光帆飛船。這個解釋猶如一枚重磅炸彈投向了公眾和學(xué)術(shù)界。

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南方周末特約撰稿 鞠強(qiáng)

人類一直憧憬能夠?qū)崿F(xiàn)星際旅行，去看看太陽系外的宇宙，但到目前為止，只有旅行者1號離開了太陽系。美國國家航空航天局（NASA）根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)預(yù)測，旅行者2號也會在2018年12月離開太陽系，進(jìn)入星際空間。太陽系外的智慧生命光臨地球更是只存在于科幻作品中的情節(jié)。不過，2017年10月，天文學(xué)家卻在無意中第一次發(fā)現(xiàn)了“系外來客”。而在這個星際天體已經(jīng)離開我們的視線時，在它身上仍有很多待解的謎團(tuán)，甚至有天文學(xué)家猜測它是屬于地外智慧生命的探測器。

系外來客

2017年10月19日晚上，美國夏威夷大學(xué)的天文學(xué)家羅伯特·威里克（Robert Weryk）照例在哈雷阿卡拉天文臺使用Pan-STARRS 1望遠(yuǎn)鏡觀測夜空。他的主要工作是搜索和觀測太空中的小型天體，并對其中可能威脅地球的天體加以注意。在當(dāng)天的觀測中，一個此前從未記錄在冊的天體引起他的注意。

天文學(xué)家在哈雷阿卡拉天文臺發(fā)現(xiàn)過大大小小近1000個新天體，因此發(fā)現(xiàn)新天體對他們來說并不是新鮮事。不過，觀測結(jié)果卻表明這個新天體與眾不同。它在旋轉(zhuǎn)時變化明顯的光變曲線顯示它呈細(xì)長條狀，看起來像是一支雪茄。天文學(xué)家初步認(rèn)為它的尺寸為30米×30米×180米。不同的觀測設(shè)備給出的尺寸稍有不同，但都在同一個量級上。

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)小天體后，要對它們進(jìn)行分類以便于記錄和進(jìn)一步的研究。這時，他們一般有兩個選擇：彗星或者小行星。他們雖然最初根據(jù)軌道判斷新天體可能是一顆彗星，但由于沒有在天體靠近太陽時觀測到彗星的顯著特征，因此后來傾向于認(rèn)為新天體是一顆小行星。不過，這顆雪茄狀小行星的形狀非常奇特，天文學(xué)家還沒有在太陽系中發(fā)現(xiàn)類似形狀的小行星。

此后，天文學(xué)家對這個新發(fā)現(xiàn)的天體進(jìn)行了持續(xù)的觀測。一個多月后，他們發(fā)現(xiàn)它的軌道偏心率達(dá)到1.2。這令他們感到非常震驚，因?yàn)樵谔栂抵幸粋€天體的軌道偏心率達(dá)到1就意味著它的速度超過了第三宇宙速度，即太陽的逃逸速度。太陽的引力無法束縛住它，它最終將會飛向太陽系外的星際空間。有時天體與行星相遇時，偏心率會略大于1，比如愛德華·鮑威爾（Edward Bowell）在1980年發(fā)現(xiàn)的彗星由于受到木星的作用偏心率為1.057。但是這個新發(fā)現(xiàn)的天體的高偏心率不能用任何行星的作用來解釋，甚至即使在太陽系中存在我們尚未發(fā)現(xiàn)的行星，它的作用也無法使這個小天體達(dá)到這么高的偏心率。天文學(xué)家根據(jù)這個事實(shí)確認(rèn)這個天體是一個來自太陽系外的天體。

在太陽系漫長的歷史中，一定有許多系外天體曾經(jīng)光顧過太陽系。但是由于這些天體體積很小，很難被觀測到，所以天文學(xué)家此前從未發(fā)現(xiàn)過。事實(shí)上根據(jù)軌道計(jì)算的結(jié)果，這次新發(fā)現(xiàn)的天體距離地球最近的時候是在2017年9月，但當(dāng)時天文學(xué)家并沒有發(fā)現(xiàn)它。因此這次發(fā)現(xiàn)的這個天體，也就成為天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的第一個來自太陽系外的天體。

國際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）給這個天體命名的過程也正是天文學(xué)家認(rèn)識它的過程。天文學(xué)家最開始為它命名為C/2017 U1，其中C代表彗星（Comet），2017代表是在2017年發(fā)現(xiàn)的，而U1代表在10月的下半月發(fā)現(xiàn)的第一個天體。隨后IAU將其命名為A/2017 U1，其中A代表小行星（Asteroid）。最后，在確認(rèn)這個天體來自太陽系外后，IAU要創(chuàng)造一個新的命名類別：星際天體。這個組織給這個系外來客的正式科學(xué)名稱是“1I/2017 U1”，其中1I中的1代表這類天體中的第一個，I代表星際（Interstellar）。

有了正式名稱后，天文學(xué)家還要給它起一個更加通俗好記的名字。作為這個天體的發(fā)現(xiàn)者，哈雷阿卡拉天文臺的天文學(xué)家就用夏威夷當(dāng)?shù)卣Z言中的‘Oumuamua命名它，這個詞在當(dāng)?shù)卣Z言中的意思是“第一位來自遠(yuǎn)方的使者”。起初，還有一個備選名字拉瑪（Rama），這個名字來自阿瑟·克拉克（Arthur Clark）在1973年創(chuàng)作的科幻小說《與拉瑪相會》（Rendezvous with Rama）。在那部小說里，一艘外星飛船在相似的情況下被人類發(fā)現(xiàn)。

英文名字確定后，我們國家的全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會下屬的天文學(xué)名詞審定委員會負(fù)責(zé)確定它的中文名字。這個委員會的專家認(rèn)為，“系外使者”很準(zhǔn)確，但是不夠生動，因此提出按照發(fā)音起名“奧陌陌”，“奧”代表奧秘，“陌”代表陌生，與這個天體的情況也很相符。于是，這個系外天體就有了“奧陌陌”這樣一個中文名字。

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)這個系外來客的時候，它已經(jīng)在飛離太陽系的路上。他們在觀測奧陌陌的雙曲線軌道時，發(fā)現(xiàn)它的軌道與把太陽和行星的萬有引力考慮在內(nèi)計(jì)算出的軌道存在顯著的差異，速度明顯高于引力的作用效果。這說明在它運(yùn)動的過程中，除了引力外，還有未知的力量在起作用。

重磅炸彈

就在天文學(xué)家對奧陌陌奇怪的受力情況眾說紛紜的時候，2018年11月，一篇發(fā)表在《天體物理雜志快報(bào)》（The Astrophysical Journal Letters）上的論文猶如在公眾和學(xué)術(shù)界投下了一枚重磅炸彈。來自哈佛大學(xué)的阿維·勒布（Avi Leob）和穆埃爾·比亞利（Shmuel Bialy）在論文中提出，根據(jù)對奧陌陌的觀測結(jié)果，并與現(xiàn)有理論進(jìn)行比較，唯一合理的解釋就是這個星際天體實(shí)際上是一個由遙遠(yuǎn)系外智慧文明發(fā)射到太陽系的光帆，即利用太陽光的光壓驅(qū)動的探測器?？紤]到勒布是哈佛大學(xué)天文學(xué)系主任，在天文學(xué)研究中屢有建樹，因此這篇論文不免引起天文學(xué)界的廣泛關(guān)注，更被一些媒體引申解讀為外星生命存在的證據(jù)。

勒布和比亞利認(rèn)為，引力無法解釋奧陌陌表現(xiàn)出來的異常速度，因此他們認(rèn)為還有一種隱藏的力量在驅(qū)動這個天體快速飛離太陽系，而這個力量就來自光壓。光子撞擊物體表面時，會對物體產(chǎn)生作用力。單個光子的作用力極其微小，在地球上與氣體分子運(yùn)動產(chǎn)生的大氣壓相比可以忽略不計(jì)，因此我們在地球上雖然也受到光壓的影響，卻感受不到。但是在宇宙空間中，光壓的作用效果就很明顯。如果想利用這種作用力作為推進(jìn)力，就要把探測器造得很大，以獲得更大的受光面積，同時還需要探測器足夠輕，以使光壓的作用效果更明顯。在證明光壓是一種可能的推力來源的基礎(chǔ)上，兩人還通過計(jì)算推斷，天然存在的天體不可能有滿足光壓原理應(yīng)用的結(jié)構(gòu)。因此在論文的結(jié)論部分，他們提出“奧陌陌可能是由外星文明有意發(fā)射到地球附近的探測器”。

光帆曾經(jīng)只存在于科幻作品和科學(xué)家的想象中，但現(xiàn)在這一原理已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用。2010年5月，日本發(fā)射了世界上首個行星間的光帆飛船IKAROS，它是第一艘真正完全靠太陽光推進(jìn)的光帆飛船。NASA在2008年發(fā)射的首艘光帆飛船納米帆-D（NanoSail-D）以獵鷹1號火箭發(fā)射失敗而告終，隨后又繼續(xù)開發(fā)了納米帆-D2（NanoSail-D2），并于2010年11月成功發(fā)射。目前，NASA、歐洲空間局和日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)都在開發(fā)新型光帆飛船。

勒布的解釋很容易讓人聯(lián)想到此前名噪一時的“突破攝星”（Breakthrough Starshot）計(jì)劃，該計(jì)劃由已故著名物理學(xué)家史蒂芬·霍金和俄羅斯企業(yè)家尤里·米爾納（Yuri Milner）等人共同發(fā)起。2016年4月，他們宣布將投入1億美元作為項(xiàng)目的啟動資金，而米爾納估計(jì)最終的支出將達(dá)到50億—100億美元。在這個計(jì)劃中，研究人員將開發(fā)能夠飛離太陽系的光帆飛船，使之到達(dá)距離地球4.37光年的半人馬座阿爾法星（Alpha Centauri）。巧合的是，勒布正是該計(jì)劃的咨詢委員會主席。

普遍反對

論文發(fā)表后，天文學(xué)界對二人的觀點(diǎn)普遍持懷疑和反對的態(tài)度。大部分天文學(xué)家認(rèn)為，僅憑目前掌握的數(shù)據(jù)，無法認(rèn)定奧陌陌是外星飛船，即使無法完全排除這種可能，卻有更加合理并與現(xiàn)有理論相符的解釋。英國貝爾法斯特女王大學(xué)的天體物理學(xué)家艾倫·菲茨西蒙斯（Alan Fitzsimmons）表示，他和很多科學(xué)家一樣希望能有確鑿的證據(jù)證明外星生命的存在，但外星飛船的說法卻不是事實(shí)。他認(rèn)為根據(jù)目前掌握的觀測數(shù)據(jù)，奧陌陌就是一顆來自其他星系的彗星狀天體。

2018年以來陸續(xù)發(fā)表的一些成果其實(shí)是可以證實(shí)菲茨西蒙斯的說法的。2018年6月27日，一個研究團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）上發(fā)表文章，指出奧陌陌表面噴出的氣體很有可能就是額外推動力的來源。他們在奧陌陌被發(fā)現(xiàn)后，使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、位于夏威夷的加拿大-法國-夏威夷望遠(yuǎn)鏡和雙子南座望遠(yuǎn)鏡以及位于智利的歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡對它的運(yùn)動進(jìn)行了精確的測量，并確認(rèn)在太陽和行星的引力之外確實(shí)有其他力影響了奧陌陌的運(yùn)動。

當(dāng)彗星靠近太陽的時候，噴射出的大量塵埃和氣體會產(chǎn)生推力，但是天文學(xué)家并沒有觀測到奧陌陌具有這種效應(yīng)。這個研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，奧陌陌的噴射也會產(chǎn)生少量的塵埃粒子。雖然天文學(xué)家無法觀測到這種微量的噴射，但產(chǎn)生的推力卻足以使奧陌陌加速。論文作者之一、夏威夷大學(xué)的天文學(xué)家凱倫·米赫（Karen Meech）猜測，奧陌陌的表面曾經(jīng)和大多數(shù)彗星一樣覆蓋著宇宙塵粒，但是在漫長的星際旅行中逐漸被侵蝕殆盡。

以美國北亞利桑那大學(xué)天文學(xué)教授大衛(wèi)·特里林（David Trilling）為首的研究團(tuán)隊(duì)于2018年11月14日在《天文學(xué)雜志》（The Astronomical Journal）上發(fā)表的論文為噴射推力的觀點(diǎn)提供了更多證據(jù)。他們在論文中表示，NASA曾在2017年11月試圖使用斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡對奧陌陌進(jìn)行觀測。斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡可以在紅外波段追蹤小行星和彗星，天文學(xué)家希望它能在可見光波段之外為奧陌陌的尺寸提供額外的信息?？上W陌陌當(dāng)時已經(jīng)飛遠(yuǎn)，所以觀測一無所獲。

研究人員指出，奧陌陌小到無法被斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡探測到，固然沒有幫助天文學(xué)家獲得更多數(shù)據(jù)，但仍是非常有價(jià)值的結(jié)果，因?yàn)檫@給出了奧陌陌大小的上限。天文學(xué)家根據(jù)斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)可以估算出如果把奧陌陌假設(shè)為一個球體的話它的直徑范圍是多少。根據(jù)對奧陌陌組成成分的不同估計(jì)，他們認(rèn)為奧陌陌的球體直徑應(yīng)該在100米至440米之間。這說明奧陌陌體積不大，離開太陽系時的反常速度可以用冰凍氣體受熱從表面排出產(chǎn)生的推力來解釋。

同時，特里林等人的研究還揭示了奧陌陌的其他性質(zhì)，比如它的高反射率——它的反射率可能比太陽系中彗星的反射率的10倍還高。工作在紅外波段的斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡可以根據(jù)彗星或者小行星發(fā)出的熱輻射來幫助天文學(xué)家確定它們的溫度。反射率與溫度呈負(fù)相關(guān)，因此天文學(xué)家能反過來根據(jù)溫度來確定天體的反射率。奧陌陌表面溫度很低，從而可以推斷出它具有高反射率。這種高反射率也可以佐證米赫的觀點(diǎn)，即表面的塵粒消失后，奧陌陌表面被噴射出的氣體覆蓋，就像是穿著一件高反射率“外套”。

只此一例

彗星每次回歸時，天文學(xué)家都能夠?qū)λ鼈冞M(jìn)行進(jìn)一步的測量和研究，但奧陌陌正在高速飛離太陽系并將從所有望遠(yuǎn)鏡的視野消失，因此我們可能永遠(yuǎn)無法揭開圍繞在它身上的謎團(tuán)。我們不能確定奧陌陌來自哪里，也不清楚它在星際中已經(jīng)遨游了多長時間，甚至它的分類也處在爭議中。劍橋大學(xué)的天文學(xué)家羅曼·拉菲克夫（Roman R. Rafikov）就曾撰文，對把奧陌陌歸類為系外彗星提出質(zhì)疑。天文學(xué)家目前只發(fā)現(xiàn)奧陌陌這樣一個星際天體，因此他們也很難從這樣的個例上得出什么一般性結(jié)論。

但是，正如科學(xué)史上的無數(shù)先例一樣，一個無法解釋的現(xiàn)象也許就暗藏著發(fā)現(xiàn)更多宇宙秘密的機(jī)會。天文學(xué)家認(rèn)為，其他恒星系統(tǒng)會經(jīng)常發(fā)射出類似奧陌陌一樣的星際天體，所以借助未來觀測能力更強(qiáng)大的各類望遠(yuǎn)鏡，他們有機(jī)會對這些星際天體進(jìn)行更加細(xì)致的研究?，F(xiàn)在，他們正躍躍欲試，靜候下一個“奧陌陌”的到來。