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        你好,地外文明

        2020-11-05 06:11:14林寬雨
        科學(xué)大眾 2020年20期
        關(guān)鍵詞:德雷克射電望遠(yuǎn)鏡

        □文/林寬雨

        供圖/視覺中國

        前不久,英國諾丁漢大學(xué)天體物理學(xué)家湯姆·韋斯特比和克里斯托弗·J·康塞利斯在一篇論文中提到,銀河系中可能至少存在36個(gè)與地球文明類似的、具有無線電交流能力的文明。該論文發(fā)表在《天體物理學(xué)》雜志上,文章一刊出就引起了廣泛的關(guān)注,在浩瀚的宇宙中是否真的存在地外文明?我們?yōu)槭裁匆獙ふ业赝馕拿鳎繉ふ业赝馕拿鞯姆椒ㄓ心男?/p>

        帶著這些問題,我們一起聊一聊關(guān)于地外文明的那些事。

        人類或許不孤單

        在地球之外,是否還有其他文明?雖然目前還沒發(fā)現(xiàn),但很多人都堅(jiān)信它的存在,因?yàn)橛钪鎸?shí)在是太大了。我們所在的地球只是以太陽為中心的太陽系的冰山一角,而在銀河系中,像太陽這樣的恒星就有2 000億~4 000億個(gè),在整個(gè)宇宙中,像銀河系這樣的星系又有數(shù)千億個(gè)。在如此浩瀚的宇宙中只有地球上存在文明,這樣的說法顯然很難讓人信服。

        那么,假如宇宙中真的存在其他文明,這些文明又會(huì)存在于何處呢?顯然,曾經(jīng)被報(bào)道過的那些適宜居住的星球可能性更大些,因?yàn)檫@些星球存在生命體的概率更大,而有生命體存在,自然就有可能存在文明。下面,就簡單給大家介紹幾個(gè)在未來可能給我們帶來驚喜的星球。

        No.1 Kepler-22b

        Kepler-22b是“著名勞?!遍_普勒望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的一顆可能適宜居住的行星,距離地球大約600光年。根據(jù)天文學(xué)家的計(jì)算,這顆行星的半徑大約是地球的2.4倍,且恰好位于它所圍繞的那顆恒星的宜居帶內(nèi)。如果Kepler-22b的性質(zhì)與地球相似,那么,在其地表就可能存在生命生存所必需的液態(tài)水,自然也有可能成為一些生命體的家園。

        No.2 Kepler-186f

        Kepler-186f也是開普勒望遠(yuǎn)鏡的著名發(fā)現(xiàn)之一,距離地球大約500光年。Kepler-186f是其所在恒星系中的第五顆行星,體積跟地球相似,且位于所在恒星的宜居帶內(nèi)。另外,根據(jù)研究人員的分析,Kepler-186f跟地球類似,轉(zhuǎn)軸傾角似乎也能保持穩(wěn)定,這表明Kepler-186f也許同樣可以定期季節(jié)更替。跟地球有這么多相似點(diǎn),Kepler-186f自然會(huì)讓人們產(chǎn)生更多的期待。

        No.3 HD 40307g

        HD 40307g距離地球大約42光年,因?yàn)橥瑯游挥谄渌鶉@的恒星宜居帶內(nèi),所以也讓人們有了更多的期待。值得一提的是,因?yàn)樗嚯x地球相對(duì)較近,未來或許能借助望遠(yuǎn)鏡一睹其真實(shí)的“容顏”。

        浩瀚的宇宙

        除了上面介紹的3顆行星,Gliese 581g、Gliese 667Cc、HD 85512b等行星存在生命的可能性也都比較大。也許,未來這些行星中的某顆或某幾顆會(huì)用事實(shí)告訴我們,在浩瀚的宇宙中,人類其實(shí)并不孤單。

        尋找地外文明“三十六計(jì)”

        當(dāng)然,地球之外是否真的存在其他文明、存在多少個(gè)其他文明,這些問題不能只憑猜測下定論,還得用事實(shí)說話。為了能有一個(gè)明確的定論,人們?cè)诤芫弥熬烷_啟了尋找地外文明的計(jì)劃。

        早在1960年,有著“搜尋地外智慧生命之父”之稱的美國康奈爾大學(xué)射電天文學(xué)家弗蘭克·德雷克,就開啟了被稱為“奧茲瑪計(jì)劃”的搜尋地外智慧生命的實(shí)驗(yàn)。遺憾的是,德雷克最終并沒有在實(shí)驗(yàn)中得到他想要的信號(hào)。不過,他在1961年發(fā)表了著名的德雷克公式,從統(tǒng)計(jì)上揭示了銀河系中能與外界交流的文明的數(shù)量。

        在德雷克之后,有更多的人加入對(duì)地外文明的探索中。2015年,俄羅斯富翁尤里·米爾納創(chuàng)立了名為“突破計(jì)劃”的項(xiàng)目,該項(xiàng)目的主要任務(wù)是探索宇宙、尋找地外的智慧生命并鼓勵(lì)公眾從行星的角度展開辯論,主要由突破聆聽、突破攝星及突破信息三部分構(gòu)成。

        可能有生命存在的Kepler-22b行星

        開啟奧茲瑪計(jì)劃的天文學(xué)家弗蘭克·德雷克

        充當(dāng)?shù)厍颉按蠖洹钡摹爸袊煅邸?/p>

        【突破聆聽】

        如果在其他星球上有文明存在,那么,這個(gè)星球就可能會(huì)有信號(hào)傳出。于是科學(xué)家給地球安上了“大耳朵”,用來監(jiān)聽宇宙中是否有地外文明傳來的信號(hào),這就是著名的突破聆聽計(jì)劃。

        突破聆聽計(jì)劃是歷史上規(guī)模最大的搜尋地外智慧生命的項(xiàng)目,最初“大耳朵”主要由位于美國西弗吉尼亞州的100米口徑的Green Bank射電望遠(yuǎn)鏡和位于澳大利亞的64米口徑的Parkes射電望遠(yuǎn)鏡充當(dāng)。值得一提的是,有著“中國天眼”之稱的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)也于2016年加入了突破聆聽計(jì)劃。目前,“中國天眼”已經(jīng)開啟了地外文明搜索的工作。未來,這些望遠(yuǎn)鏡可能會(huì)通過交換觀測計(jì)劃、共享觀測數(shù)據(jù)等方式,更好地完成監(jiān)聽任務(wù)。

        著名的旅行者金唱片

        其實(shí),人們已經(jīng)利用過類似突破信息計(jì)劃的辦法探索地外文明了。美國國家航空航天局于1977年發(fā)射的“旅行者一號(hào)”和“旅行者二號(hào)”,各自攜帶了一張著名的旅行者金唱片,唱片中包含了50多種語言的問候、來自地球的各種各樣的聲音、90分鐘時(shí)長的音樂和一段關(guān)于這張金唱片的說明??茖W(xué)家希望可以借助這張唱片跟地外文明取得聯(lián)系。

        著名的旅行者金唱片

        【突破攝星】

        突破攝星計(jì)劃要做的是主動(dòng)出擊尋找地外文明,用事實(shí)驗(yàn)證猜想。

        突破攝星計(jì)劃開始于2016年4月,根據(jù)這一計(jì)劃的設(shè)想,人類將研制出一種質(zhì)量僅有幾克、體形只有郵票大小的納米級(jí)宇宙飛船,然后用地面發(fā)射的高能激光把這些納米級(jí)宇宙飛船加速至光速的1/5。按照這個(gè)速度前進(jìn),這些宇宙飛船大約可以在發(fā)射20年后到達(dá)距離太陽系最近的恒星半人馬座α星,也就是來到我們常說的比鄰星所在的星系。到達(dá)目的地后,這些宇宙飛船會(huì)開展拍照和采集數(shù)據(jù)等探測工作,并把相關(guān)數(shù)據(jù)資料傳回地球,助力人們探索地外文明。

        雖然這個(gè)設(shè)想聽起來很棒,但按照目前的技術(shù),這個(gè)計(jì)劃還無法實(shí)現(xiàn),包括如何讓激光源一直瞄準(zhǔn)遙遠(yuǎn)的納米級(jí)飛船、如何讓宇宙飛船準(zhǔn)確地飛到比鄰星這些問題,還沒有一個(gè)很好的解決方案。

        【突破信息】

        突破信息計(jì)劃可以說是突破聆聽計(jì)劃的逆向操作,如果遲遲接收不到來自外太空的信號(hào),那就嘗試讓外太空接收地球的信號(hào),這種人類主動(dòng)、有意識(shí)地給地外文明發(fā)送信息的項(xiàng)目就是突破信息計(jì)劃。

        距離太陽最近的恒星——比鄰星

        這種做法雖然更積極主動(dòng)了一些,但因?yàn)檫@樣操作會(huì)暴露自己,在科學(xué)界引起了巨大的爭議。一部分人認(rèn)為這是一種好辦法,比如總部位于美國的地外文明搜尋計(jì)劃研究所的高級(jí)天文學(xué)家賽思·肖斯塔克,他很樂于見到突破信息計(jì)劃的落實(shí),認(rèn)為這并不可怕,人類會(huì)在這個(gè)過程中受益良多,突破信息計(jì)劃還有可能帶來真正革命性的發(fā)現(xiàn)。另一部分人對(duì)這種做法持反對(duì)意見,包括著名科學(xué)家斯蒂芬·霍金在內(nèi)的許多學(xué)者認(rèn)為我們不應(yīng)該如此高調(diào)地吸引外星人的注意,理由是我們不知道外星人是否心存敵意。諾貝爾獎(jiǎng)得主、英國天文學(xué)家馬丁·賴爾還曾就此事給國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)寫信,在信中他竭力主張地球人不要聯(lián)系外星人,以免招致殺身之禍。

        神秘的 1 420兆赫

        每一臺(tái)無線電通信設(shè)備,都只能接收或發(fā)射某個(gè)特定頻率范圍內(nèi)的電波,這個(gè)頻率就是其工作頻率,射電望遠(yuǎn)鏡也是如此。也就是說,如果想用射電望遠(yuǎn)鏡搜索地外文明的信號(hào),必須保證其工作頻率和地外文明信號(hào)使用的頻率一致才行。

        在著名的奧茲瑪計(jì)劃中,弗蘭克·德雷克所選擇的射電望遠(yuǎn)鏡的工作頻率是1 420兆赫,難道 1 420兆赫會(huì)是地外文明所使用的頻率?其實(shí),未必。當(dāng)時(shí)弗蘭克·德雷克把1 420兆赫作為射電望遠(yuǎn)鏡的工作頻率,主要是因?yàn)閮蓚€(gè)原因:第一,物理學(xué)家朱塞佩·可可尼和菲利普·莫里森曾在《自然》上發(fā)表過一篇名為《星際通信探索》的文章,文章通過幾點(diǎn)分析,認(rèn)為1 420兆赫是最有可能的地外文明的通信頻率;第二,當(dāng)時(shí)選擇的射電望遠(yuǎn)鏡的工作頻率恰巧就是1 420兆赫。就這樣,1 420兆赫成了未經(jīng)地外文明“官方承認(rèn)”的地外文明通信頻率。

        為何要尋找地外文明

        電影中外星人侵略地球的場景

        可能有海洋存在的土衛(wèi)六

        想一想,斯蒂芬·霍金等人反對(duì)突破信息計(jì)劃也是有一定道理的,畢竟在現(xiàn)實(shí)的世界中沒有超級(jí)英雄,假如我們發(fā)射的信號(hào)引來的是像《復(fù)聯(lián)》中滅霸這樣的危險(xiǎn)人物,后果確實(shí)不堪設(shè)想。既然尋找地外文明有可能會(huì)給地球帶來災(zāi)難,人們?yōu)槭裁催€一直在努力尋找呢?

        最直接的目的自然是滿足人類的好奇心,畢竟我們只在電影中見到過地外文明,都想一睹它們的真實(shí)風(fēng)采。當(dāng)然,如果只是因?yàn)楹闷婢筒恢档眠@么冒險(xiǎn)了。事實(shí)上,尋找地外文明對(duì)我們?nèi)祟惿鐣?huì)的發(fā)展還有很多其他好處。比如,我們可以在與地外文明交流的過程中取長補(bǔ)短,讓自己變得更強(qiáng)大;通過對(duì)地外文明的探索,對(duì)生命產(chǎn)生更加深刻的理解,探尋地球上的生命來自何方、又將去往何處;在尋找地外文明的過程中,也許還能發(fā)現(xiàn)和地球一樣適宜人類居住的家園;等等。或許就是這些因素,給了科學(xué)家在浩瀚的宇宙中尋找地外文明的動(dòng)力、堅(jiān)持下去的勇氣和持之以恒的決心。

        地外文明為何仍未現(xiàn)身

        從1960年弗蘭克·德雷克開啟奧茲瑪計(jì)劃到現(xiàn)在,已經(jīng)過去了整整60年,在這60年里,科學(xué)家想了不少辦法探索地外文明,卻始終未能找到它,這又是為什么呢?關(guān)于這個(gè)問題,科學(xué)家也提出了一些猜想。

        【大過濾器的阻礙】

        從基本的概率角度來說,地外文明是一定存在的,至于為什么我們沒能發(fā)現(xiàn)它,有一種猜想認(rèn)為是有東西從中作梗,阻止我們探索地外文明的腳步。這個(gè)障礙被稱為“大過濾器”,它是某種力量或事件,它的存在能夠阻止某個(gè)文明達(dá)到具備星際旅行的能力或阻止不同文明之間的通信,使得地外文明無法被找到。

        【外星人在休眠】

        來自牛津大學(xué)人類未來研究所和貝爾格萊德天文臺(tái)的研究人員共同提出了一種“休眠假說”,他們認(rèn)為外星人會(huì)休眠,像地球上的動(dòng)物冬眠那樣,讓機(jī)體長期處于不活動(dòng)狀態(tài),直到環(huán)境條件適宜才會(huì)活躍起來,建立自己的超級(jí)社會(huì)。所以想要發(fā)現(xiàn)地外文明,要等他們過了休眠期才可以。

        【深海信號(hào)難發(fā)射】

        科學(xué)家在探索太空的過程中發(fā)現(xiàn),包括木衛(wèi)二(Europa)、木衛(wèi)四(Callisto)、土衛(wèi)六(Titan)在內(nèi)的一些衛(wèi)星上可能存在海洋,在這些海洋的深處可能有生命存在。相比于流動(dòng)的表面,地下海洋有著更穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng),可以給生命體創(chuàng)造一個(gè)更好的生存條件。不過,對(duì)于在這里生存的生命體來說,想要通過深海向其他行星發(fā)送信號(hào),可能更加困難。

        【單單只是錯(cuò)過】

        前面我們講到,只有射電望遠(yuǎn)鏡的工作頻率和地外文明使用的頻率一致時(shí),射電望遠(yuǎn)鏡才能搜索到地外文明的信號(hào)。所以,造成這些射電望遠(yuǎn)鏡一直“徒勞無功”的原因,也可能僅僅是地外文明使用的頻率不是這些射電望遠(yuǎn)鏡的工作頻率。

        電影中的地外文明

        雖然到目前為止,我們依然沒有發(fā)現(xiàn)地外文明,但在人們放飛的想象中,地外文明已經(jīng)一次又一次地出現(xiàn)在了銀幕上。

        1997年上映的《超時(shí)空接觸》就是一部關(guān)于地外文明的科幻電影。電影中的主角埃莉·愛羅薇接收到了來自織女星的地外文明信號(hào),在破譯了信號(hào)后,埃莉·愛羅薇發(fā)現(xiàn)這是生產(chǎn)時(shí)空機(jī)器的圖紙和說明。后來,這種時(shí)空機(jī)器被造了出來,埃莉·愛羅薇乘坐它開啟了一段奇妙的旅程……

        如今,包括中國在內(nèi)的不少國家都已經(jīng)開展了火星探測計(jì)劃。如果能在探測火星的過程中發(fā)現(xiàn)地外文明,自然會(huì)是一件令人非常興奮的事?;鹦巧鲜欠駮?huì)有生命,雖然在現(xiàn)實(shí)中還沒有答案,但在電影里已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)。在科幻電影《火星任務(wù)》中,人們?cè)诨鹦潜砻姘l(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的人臉模型,進(jìn)去之后發(fā)現(xiàn)這里的環(huán)境跟地球一樣。后來從一個(gè)外星人的口中得知,是一個(gè)火星人帶著火星上的DNA撞到了地球上,地球上才有了生命。

        由詹姆斯·卡梅隆執(zhí)導(dǎo)的《阿凡達(dá)》也是一部講述地外文明的科幻電影。電影借助阿凡達(dá)的視角,為我們展示了一個(gè)神秘的潘多拉星球。

        在快速發(fā)展的科技面前,浩瀚的宇宙正在慢慢揭開自己神秘的面紗,也許有一天,電影中這些被虛構(gòu)出來的地外文明真的會(huì)出現(xiàn)在我們的生活中,讓我們對(duì)宇宙有一個(gè)重新認(rèn)識(shí)?,F(xiàn)在,就讓我們一起靜靜等待地外文明的出現(xiàn)吧。

        外星球想象圖 供圖/視覺中國

        空歡喜的“外星信號(hào)”

        來自俄羅斯的天文學(xué)家曾表示,利用俄羅斯科學(xué)院的射電望遠(yuǎn)鏡探測到了波長2.7厘米、波束寬度水平方向大約20弧度秒、垂直方向大約2弧度分的無線電信號(hào),這一信號(hào)來源于武仙星座內(nèi)的HD164595恒星系,距地球大約95光年,由此推測那里可能存在地外文明。

        消息雖然很勁爆,卻沒能經(jīng)受住時(shí)間的考驗(yàn)。經(jīng)過后期的處理分析,天文學(xué)家得出結(jié)論,這一信號(hào)最可能的來源不是HD164595恒星系而是地球,它并不是我們期盼中的地外文明信號(hào)。

        就這樣,這次關(guān)于地外文明的期盼最終以一場短暫的空歡喜收?qǐng)觥?/p>

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