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人類是不是宇宙的“獨生子”
2017-12-14 08:07:05 來源: 科技日報
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  上世紀60年代,美國天文學家法蘭克·德雷克提出德雷克方程,用來推測可能與我們接觸的銀河係內智能文明數量

  關于生命的誕生,地球總有些疑惑。那麼恰到好處的溫度水分大氣層,那麼充滿偶然和變數的一個進程,讓科學家止不住地去驗證——

  關于地外文明,德國天文學家基彭哈恩計算認為,僅銀河係就有100萬顆可以使生命進化到高階段的行星。但另一方面,繁星的基數實在太大,如果僅僅動用望遠鏡在幾十光年的距離內苦海撈針,就實在不能抱怨難覓其蹤。

  近日,一批天文學家聚集在美國,認為應修改地外行星宜居性的定義,以便有效地探索地外生命。

  雖然意見不一,科學家搜索地外文明的工作從未停止。畢竟,我們已從最早的完全沒能力查驗,發展到現在可以依靠不斷更迭的技術去實踐自己的野心與夢想。

  “突破攝星”:打點行囊,主動出擊

  “突破攝星”計劃始于2016年4月,由著名科學家霍金與俄羅斯億萬富翁、互聯網投資人米爾納聯合啟動。其設想是利用傳統火箭發射母體太空船,將數千個配備太陽帆的納米飛船帶往地球高空軌道,高能激光將在數分鐘內將飛船加速到20%的光速,驅動其飛向目標。

  該計劃公布後引起工程和技術上的廣泛質疑,但過往的經驗,並不都足以作為未來的借鑒。太空探索所涉及的維度和問題,也遠非地球上的坐而論道能夠解決。至少項目發起者迄今仍堅信納米飛船可行,並極其敏銳地為計劃選擇著目標。

  2016年,舉世矚目的比鄰星b出現——該類地行星距太陽係僅4光年多,理論上允許液態水存在。隨後,“攝星”任務顧問委員會主席表示,這為他們的任務提供了一個再明顯不過的目標。“攝星”計劃已選定這顆星,屆時裝備了攝像頭和顏色濾鏡的飛行器將拍攝並分析這顆行星是否帶有綠色和藍色——分別意味著存在生命跡象和海洋,或遍布棕色——暗示其除了岩石外一無所有。

  到了今年4月,美國國家航空航天局宣布“卡西尼”號探測器的巔峰發現:土衛二已確認擁有水、有機物以及能量來源,證實“幾乎具備生命所需的所有條件”,土衛二也因此成為天文學界的熱門星球。而一手建立起“攝星”計劃的尤裏·米爾納又迅速將目光瞄準土衛二——他將設計一項低成本的土衛二項目並盡快推出,更透徹仔細地觀察“揭露”該星球上所有的秘密,包括其是否存在地外生命。

  SETI:廣泛採集,重點分析

  目前活躍在大眾視野裏的,除了“突破攝星”計劃,還有著名的“搜尋地外文明”項目 (SETI)。

  SETI項目包括70多名科學家,機構成立的宗旨就是探索宇宙並發現其他星球上的智慧生命。其通過一係列程序的運行,利用射電和光學望遠鏡尋找地外文明,具體做法是依靠電腦從宇宙的各種“雜音”中進行提取,找到來自銀河係其他文明的射電信號。為此,SETI的研究人員需要完成對上百萬個行星係統的解讀。

  但多年以來,他們相當于是在一片寬頻帶宇宙射電噪音的“大海”裏,試圖撈一根窄頻帶無線信號的“針”。2014年,SETI研究團隊聲稱他們僅僅完成了不到1%的工作。不過,現階段飛速發展的超級計算機可以在接下來的20年時間內完成對這些海量數據的排查。他們也發展出使用世界范圍內的望遠鏡陣列來尋找信號的辦法,從而可以對我們附近星群進行大頻率范圍搜索,尋找地外生命。

  由于SETI致力于分析所採集的射電信號,那麼他們主要依賴的工具,就是計算機以及包括阿雷西博射電望遠鏡在內的各大射電天文設備。

  射電望遠鏡無疑是尋找係外行星尤其是類地行星的利器。它靈敏度高,還可以通過探測星際分子、搜索可能的星際通訊信號,尋找到地外文明的幾率也會隨之提高。

  那麼,為什麼在搜索地外文明時,要選擇射電波段?

  其實,宇宙中各式各樣的天體會在不同波段發出輻射,全電磁波段包括伽馬射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、射電波等等。而宇宙中絕大部分物質是氫,要想理解有關宇宙中的大多數秘密——暗物質分布、星係演化、大尺度結構甚至地外生命,就必須對氫特別是中性氫的輻射有足夠精細的觀測。中性氫的輻射波長為21厘米,屬于射電天文觀測的頻段,因此,包括地外文明搜索等很多天文科學目標都會以射電波段為重點。

  被動接收:需要技術,也需要想象力

  不過,SETI官網今年7月宣布,他們開始啟用另外一種方法——利用激光來搜尋目標,並將在全球各地建造觀測臺,以實現持續觀測整個天空的目的。

  研究人員表示,在過去漫長的60年時間裏,人類通常都是利用射電信號尋找地外文明的跡象,而實際上,這並不是尋找地外生命的唯一媒介。激光其實也可以在恒星之間發送信息。現在這個項目已經試驗了兩年,是時候邁向一個全新階段了。

  現在,SETI機構最新提出了“激光SETI”計劃。這是一種利用激光搜尋地外生命的方式——建立一係列專門用于持續掃描整個天空的定制攝像機觀測臺,借此搜尋來自智能生命的短暫激光信號。為此,他們已經在Indiegogo網站籌集資金。

  其實,在發現地外文明的手法上,除了“主動出擊”,還有一個方法叫做被動接收。

  與主動搜索相比,被動接收的做法有些古怪,因為它的前提是:堅信外星智慧生物存在,並坐等信號自己來。

  2015年5月,俄羅斯天文學家稱“俄羅斯科學院射電望遠鏡-600”探測到的波長為2.7厘米、波束水平寬度大約20角秒、垂直高度大約2角分的無線電信號,來自于武仙星座內HD164595恒星係,距地球大約95光年,這意味著那裏很可能存在外星文明。然而,次年8月底,美國科學家動用艾倫射電望遠鏡陣列,連續數天搜尋相關信號,卻沒有得到令人滿意的結果——這一信號被無情地否定。

  向俄羅斯天文學家“潑涼水”的,正是SETI項目。而據此前消息,看似很理智的SETI團隊,也在富有想象力地做多種嘗試,包括給無線電編碼並試圖發送到太陽係外。不過這一做法究竟是聰慧還是愚蠢?似乎沒有答案比知曉結果更令人安心。

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【糾錯】 責任編輯: 陳聽雨
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