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人类是不是宇宙的“独生子”

2017-12-14 10:09 来源:科技日报 张梦然

  上世纪60年代,美国天文学家法兰克·德雷克提出德雷克方程,用来推测可能与我们接触的银河系内智能文明数量

  关于生命的诞生,地球总有些疑惑。那么恰到好处的温度水分大气层,那么充满偶然和变数的一个进程,让科学家止不住地去验证——

  关于地外文明,德国天文学家基彭哈恩计算认为,仅银河系就有100万颗可以使生命进化到高阶段的行星。但另一方面,繁星的基数实在太大,如果仅仅动用望远镜在几十光年的距离内苦海捞针,就实在不能抱怨难觅其踪。

  近日,一批天文学家聚集在美国,认为应修改地外行星宜居性的定义,以便有效地探索地外生命。

  虽然意见不一,科学家搜索地外文明的工作从未停止。毕竟,我们已从最早的完全没能力查验,发展到现在可以依靠不断更迭的技术去实践自己的野心与梦想。

  “突破摄星”:打点行囊,主动出击

  “突破摄星”计划始于2016年4月,由著名科学家霍金与俄罗斯亿万富翁、互联网投资人米尔纳联合启动。其设想是利用传统火箭发射母体太空船,将数千个配备太阳帆的纳米飞船带往地球高空轨道,高能激光将在数分钟内将飞船加速到20%的光速,驱动其飞向目标。

  该计划公布后引起工程和技术上的广泛质疑,但过往的经验,并不都足以作为未来的借鉴。太空探索所涉及的维度和问题,也远非地球上的坐而论道能够解决。至少项目发起者迄今仍坚信纳米飞船可行,并极其敏锐地为计划选择着目标。

  2016年,举世瞩目的比邻星b出现——该类地行星距太阳系仅4光年多,理论上允许液态水存在。随后,“摄星”任务顾问委员会主席表示,这为他们的任务提供了一个再明显不过的目标。“摄星”计划已选定这颗星,届时装备了摄像头和颜色滤镜的飞行器将拍摄并分析这颗行星是否带有绿色和蓝色——分别意味着存在生命迹象和海洋,或遍布棕色——暗示其除了岩石外一无所有。

  到了今年4月,美国国家航空航天局宣布“卡西尼”号探测器的巅峰发现:土卫二已确认拥有水、有机物以及能量来源,证实“几乎具备生命所需的所有条件”,土卫二也因此成为天文学界的热门星球。而一手建立起“摄星”计划的尤里·米尔纳又迅速将目光瞄准土卫二——他将设计一项低成本的土卫二项目并尽快推出,更透彻仔细地观察“揭露”该星球上所有的秘密,包括其是否存在地外生命。

  SETI:广泛采集,重点分析

  目前活跃在大众视野里的,除了“突破摄星”计划,还有著名的“搜寻地外文明”项目 (SETI)。

  SETI项目包括70多名科学家,机构成立的宗旨就是探索宇宙并发现其他星球上的智慧生命。其通过一系列程序的运行,利用射电和光学望远镜寻找地外文明,具体做法是依靠电脑从宇宙的各种“杂音”中进行提取,找到来自银河系其他文明的射电信号。为此,SETI的研究人员需要完成对上百万个行星系统的解读。

  但多年以来,他们相当于是在一片宽频带宇宙射电噪音的“大海”里,试图捞一根窄频带无线信号的“针”。2014年,SETI研究团队声称他们仅仅完成了不到1%的工作。不过,现阶段飞速发展的超级计算机可以在接下来的20年时间内完成对这些海量数据的排查。他们也发展出使用世界范围内的望远镜阵列来寻找信号的办法,从而可以对我们附近星群进行大频率范围搜索,寻找地外生命。

  由于SETI致力于分析所采集的射电信号,那么他们主要依赖的工具,就是计算机以及包括阿雷西博射电望远镜在内的各大射电天文设备。

  射电望远镜无疑是寻找系外行星尤其是类地行星的利器。它灵敏度高,还可以通过探测星际分子、搜索可能的星际通讯信号,寻找到地外文明的几率也会随之提高。

  那么,为什么在搜索地外文明时,要选择射电波段?

  其实,宇宙中各式各样的天体会在不同波段发出辐射,全电磁波段包括伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、射电波等等。而宇宙中绝大部分物质是氢,要想理解有关宇宙中的大多数秘密——暗物质分布、星系演化、大尺度结构甚至地外生命,就必须对氢特别是中性氢的辐射有足够精细的观测。中性氢的辐射波长为21厘米,属于射电天文观测的频段,因此,包括地外文明搜索等很多天文科学目标都会以射电波段为重点。

  被动接收:需要技术,也需要想象力

  不过,SETI官网今年7月宣布,他们开始启用另外一种方法——利用激光来搜寻目标,并将在全球各地建造观测台,以实现持续观测整个天空的目的。

  研究人员表示,在过去漫长的60年时间里,人类通常都是利用射电信号寻找地外文明的迹象,而实际上,这并不是寻找地外生命的唯一媒介。激光其实也可以在恒星之间发送信息。现在这个项目已经试验了两年,是时候迈向一个全新阶段了。

  现在,SETI机构最新提出了“激光SETI”计划。这是一种利用激光搜寻地外生命的方式——建立一系列专门用于持续扫描整个天空的定制摄像机观测台,借此搜寻来自智能生命的短暂激光信号。为此,他们已经在Indiegogo网站筹集资金。

  其实,在发现地外文明的手法上,除了“主动出击”,还有一个方法叫做被动接收。

  与主动搜索相比,被动接收的做法有些古怪,因为它的前提是:坚信外星智慧生物存在,并坐等信号自己来。

  2015年5月,俄罗斯天文学家称“俄罗斯科学院射电望远镜-600”探测到的波长为2.7厘米、波束水平宽度大约20角秒、垂直高度大约2角分的无线电信号,来自于武仙星座内HD164595恒星系,距地球大约95光年,这意味着那里很可能存在外星文明。然而,次年8月底,美国科学家动用艾伦射电望远镜阵列,连续数天搜寻相关信号,却没有得到令人满意的结果——这一信号被无情地否定。

  向俄罗斯天文学家“泼凉水”的,正是SETI项目。而据此前消息,看似很理智的SETI团队,也在富有想象力地做多种尝试,包括给无线电编码并试图发送到太阳系外。不过这一做法究竟是聪慧还是愚蠢?似乎没有答案比知晓结果更令人安心。

(责任编辑:王蔚)

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