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      我們人類孤獨嗎?

      2025-03-03 00:00:00孟新河
      百科探秘·航空航天 2025年2期
      關鍵詞:外星恒星望遠鏡

      紅岸基地(繪者:芒朔, 2025 三體宇宙)

      “葉文潔打開結果文件,人類第一次讀到了來自宇宙中另一個世界的信息,其內容出乎所有人的想象,它是三條重復的警告:不要回答!不要回答??!不要回答?。。 薄度w》中這段情節(jié),描述了“三體”文明和人類文明的第一次接觸。在這部科幻小說中,這一歷史性的時刻發(fā)生在葉文潔記憶中的紅岸基地,是在她利用太陽鏡面增益反射效應向宇宙發(fā)射無線電信號8 年后收到的回復!

      葉文潔在紅岸基地是通過大型射電望遠鏡設備發(fā)射和接收三體世界的信息。從20世紀許多科幻電影、小說故事中的奧特曼星云、時間旅行、星際空間穿越、E.T. 外星人、UFO、智子、三體人等,到今天的量子糾纏、隱形傳態(tài)、量子冪級數增速計算、大規(guī)模人工智能普遍應用等,都與射電天文望遠鏡息息相關。這些天文觀測與研究項目你追我趕,使像背景引力波信號、脈沖星快速射電暴這樣的天文新發(fā)現層出不窮。那么,借助不斷增強的科技力量,我們離發(fā)現地外智慧還有多遠呢?

      科技日新月異,地外智慧探索已起程

      世界科技進步的步伐從未停止,且越來越快。目前人類能利用更加先進的科技手段來更高效地探索地外文明,如人工智能、量子計算和航天科技等。在天文領域,我們可利用更加靈敏的射電和光學等望遠鏡觀測其他星球是否存在生命的跡象,或者通過接收無線電波搜索來自外星文明發(fā)出的有規(guī)律的信息,或者由航空器取樣或靠天外來客隕石挾帶的信息探查有沒有構成生物的基本物質等。

      近些年,人類已經從宇宙中獲取了很多信息,比如通過對采集到的月壤進行成分分析,我們對月球的形成過程、機制和年齡有了進一步的科學認識;由多波段觀測設備讀取的數據,我們得到了關于其他星球的信息、關于星系和宇宙整體演化的信息、關于有機大分子光譜發(fā)現以及類地行星的更多發(fā)現等。在不遠的將來,我們一定可以獲取更多宇宙信息,在探索地外智慧方面有更多的進展。十年前,我們談論地外生命大都停留在科幻階段,但是今天,地外智慧探索已經開始從幻想走向現實,已經有不少經濟發(fā)展大國和有遠見的科技強國開始將地外智慧探索作為重點資助科學研究和科學探求的熱門領域。

      宇宙中的人類孤獨嗎?

      如今的天文觀測發(fā)現,像太陽系這樣的天體系統(tǒng)在今天的可觀測宇宙中至少有成千上萬億個。從統(tǒng)計學上講,太陽系一點兒也不特別!那么太陽系里在第三個橢圓軌道運行的藍色地球在整個觀測宇宙里,從統(tǒng)計學來看就不會是獨一無二的了。以此類推,類似地球上的生物應該在可觀測宇宙里許多星球上普遍存在,即人類不是唯一的智慧生命。在宇宙中,可能存在著其他智慧生命形式,只是我們還沒有發(fā)現。幾十年來,科學家們一直在努力尋找外星生命的存在,例如在宇宙中搜索規(guī)則無線電發(fā)射信號、觀測外星文明的跡象等。雖然目前還沒有確鑿的證據表明外星生命以某一種形式存在,但人類的探索步伐在加快,各種各樣的發(fā)現手段在不斷使用,如現在通過觀測遙遠光譜,人類發(fā)現了多種宇宙有機大分子。

      宇宙空間充滿了存在地球2.0 的可能性。在宇宙中,存在許多類似地球的行星,它們擁有與地球相似的物理特性和化學組成,因此被稱為地球2.0,也被稱為超級地球或類地行星。太陽系中類地行星包括水星、金星、地球本身和火星,還有木星和土星的衛(wèi)星。這些行星是以硅酸鹽石為主要成分的,都有堅實的表面和鐵質的核心,有的還有類似地球的大氣、水分和保護性磁場。而對于位于宜居帶附近的小行星帶里的諸多有趣的小行星,人們也充滿了想象。

      開普勒-452b 是一顆被認為可能是地球2.0 的行星。它圍繞天鵝座的G 型主序星開普勒-452運轉,距離地球約1402 光年。開普勒-452b 是發(fā)現的第一顆潛在的超級地球巖質行星,在一顆類太陽恒星的宜居帶內運行。然而,目前我們還沒有直接探測到這些類地行星上是否存在生命,還需要進一步的大量研究和探測。

      探索宇宙有哪些方法?

      目前,人類探索宇宙的方法主要包括宇宙觀測、發(fā)射宇宙探測器、人類航天和理論模擬。

      宇宙觀測,即人類使用望遠鏡和其他儀器觀測宇宙中的星系、恒星、行星等天體,以及宇宙輻射和背景輻射等物理現象。

      通過發(fā)射宇宙探測器,人類對行星、衛(wèi)星、彗星、小行星等進行探測,獲取它們的物理、化學和地質信息。

      人類航天,即通過發(fā)射載人航天器進行太空探索,進行實驗和觀測,探索太空環(huán)境和人類在太空中的適應性。

      理論模擬主要通過建立物理模型和天文觀測大數據模擬比對,在還沒條件實現定量探測某些極端環(huán)境的情況時,得到理論邏輯上的合理結果,用來指導將來進行實驗觀測探求。

      這些方法幫助我們獲取了關于宇宙的大量信息,并不斷推動著人類對宇宙的認知和我們對自己的認識——我們從哪里來?到哪里去?我們是誰?我們是宇宙中的唯一嗎?

      探測地外生命,目前人類能運用的工具主要包括以下幾種:

      毫無疑問,這些方法都能夠幫助我們尋找和發(fā)現可能存在的地外生命,尤其現在和將來量子計算、量子模擬、量子精確測量和方興未艾的大規(guī)模人工智能應用,都可以成為我們更加高效的工具。

      觀測宇宙,地球人從未停歇

      當前,地球人能從宇宙中獲取哪些信息?發(fā)出了哪些溝通意愿呢?目前人類具有的前沿性科研手段和科技設施與過去幾百年相比已經不可同日而語,利用媒介探測信號范圍從射電、微波到伽馬射線等的電磁波段,宇宙線、中微子、引力波和不斷增強的地面及空間光學望遠鏡探測;另外,人類探測宇宙的時間和空間尺度也在不斷擴張。近年來,射電望遠鏡發(fā)現了重復性爆發(fā)的快速射電暴FRBs,哈佛大學天體物理教授對這種極短時間內釋放極大能量的射電天文現象給出過一個比較有趣的解釋:其高能、短暫、重復性爆發(fā)可能是地外智慧,如三體人、智子那類高級文明的智慧生物給我們地球人發(fā)出的聯絡信號。這雖是一家之言,但也確實有趣,是不是也打開了更多科學家的研究思路呢?

      現在,讓我們先回顧一下人類與地外智慧嘗試溝通的簡短歷史* 吧:

      1802 年,年輕的德國數學家卡爾· 弗里德里?!?高斯(Carl Friedrich Gauss)提出了一個想法——向可能存在的火星人宣告地球文明的存在。具體的措施就是將西伯利亞的森林清理出一大片區(qū)域,種上小麥,并在此基礎上繪制一個表示畢達哥拉斯定理(勾股定理)的巨型圖案。

      約80 年后, 為了向火星人展示人類的存在, 天文學家帕西瓦爾· 羅威爾(PercivalLowell)建議在撒哈拉沙漠中挖運河。羅威爾是羅威爾天文臺的創(chuàng)建者,該天文臺位于美國亞利桑那州的弗拉格斯塔夫。他也是火星表面存在運河假說的支持者。他的計劃是在挖好的運河中倒入油,然后點燃,從而吸引火星人的注意。他敢想敢說,雖然沒有人去實施,但這大膽的想法仍富有啟發(fā)性。

      20 世紀60 年代還有個有趣的小插曲:劍橋大學的天體物理學家首次收到脈沖星信號,一些人誤認為這些有規(guī)律的電磁波是外星文明發(fā)給我們的,還給這個不存在的外星文明起了個有趣的名字——小綠人(Little Green Man)。

      人類真正付諸行動,是多年前美國航空航天局(NASA)在太陽系航天器里攜帶了錄有人類文明信息的金質光盤,希望有地外智慧生命能截獲它,知道這是太陽系里繞太陽運行的第三顆藍色行星上友好的人類在展現文明,給外星人發(fā)出的邀請。遺憾的是,它至今還沒有遇到外星人,仍然在茫茫太空里一路狂奔、勇往直前地遨游。

      盡管上面的那兩個想法沒有付諸實踐,但它們卻是關于“科技信號”或“科技標記物”的兩個典型案例,暗示了過去或者當前正在進行的科技活動,進而證明先進行星文明的存在。在茫茫宇宙中搜尋這種文明信號可能聽起來有些科幻,然而在過去的幾年里,天文學家們已經在制訂和實施探測地外文明科技信號的計劃了。因為新一代地面射電望遠鏡如“中國天眼”FAST 和國外的太空望遠鏡具備了這樣的能力來探測到它們。

      旅行者1號挾帶的記錄地球文明信息的金質光盤

      近60 年來,射電天文學家一直在想方設法提高射電望遠鏡的觀測能力,尋找可能源自地外高級文明的信號。直到今天,這種高級信號的探測仍未被證實,但天文學家已經發(fā)現了幾個非常有趣的太空信號。其中非常有名的是一個長達72 秒的 “WOW”信號,另一個是著名的射電信號,簡稱為BLC1。目前天文學家仍在分析它們的含義。這會是“三體人”對人類的惡作劇嗎?

      位于中國貴州的500米口徑射電望遠鏡——中國天眼(FAST)
      著名的“WOW” 信號

      最近幾十年,人們發(fā)現了超過4400 顆系外行星,還有眾多行星候選體等待確認。隨著如此之多的系外行星得到發(fā)現,天體生物學家們也在研究來自這些遙遠行星的生物學信號。類似于上述的文明信號,生物學信號代表著遙遠世界存在生命的跡象,可能是高級智慧生命,也可能有其他解釋。當目標行星運行到其宿主恒星和我們地球之間的位置,科學家通過分析行星大氣的電磁吸收譜,就能推斷該行星的大氣層中是否存在氧氣、甲烷、水蒸氣和臭氧等有機大分子。到目前為止,天文學家已經通過這種方式研究分析了幾顆類木系外行星的大氣層。接下來,他們將利用更強大的詹姆斯·韋布空間望遠鏡來分析體積更小的類地行星。

      隨著這一領域的研究不斷推進,天文學家意識到上述研究方法也能應用到地外高級文明信號的搜尋中。并不需要單獨為此進行觀測,利用尋找生物學信號的數據就已足夠,甚至通過挖掘數十年前的存檔數據,也可能有所收獲。

      “對于這一研究領域,數據就是王道?!?NASA 戈達德空間飛行中心的行星科學家拉維·科帕帕拉普(Ravi Kopparapu)說。NASA 和美國國家科學基金會已經資助了至少三個相關項目,通過了兩項撥款。

      雖然科學家們正在持續(xù)不斷地搜尋地外生命,但仍有很多人有疑問:它們真的存在嗎?如今,我們清楚地知道在大約22% 的類太陽恒星的宜居帶中,均存在一個類地行星,恒星宜居帶中行星表面的溫度允許液態(tài)水的存在。在我們的銀河系,就有1000 億到4000 億顆恒星。如此算下來,僅僅在銀河系中就有數百億顆行星適合生命生存。

      問題是,我們能看到它們嗎?假定任何可觀測的文明信號,都必須限制在我們過去的時間光錐范圍內,意大利羅馬第二大學的理論天體物理兼天體生物學家阿米地奧· 巴比(AmedeoBalbi) 提出一個簡單但穩(wěn)健的結論,要獲得一個文明發(fā)出的信號,這個文明的誕生必須要早于我們的文明。因為光的傳播速度有限,光信號傳到我們這里需要一定的時間。在銀河系的歷史長河中,如果外星文明不是集中在一個特殊時期出現(也就是說在各個時間段文明出現的概率是不變的),巴比推斷,那么探測到外星文明信號的主要因素是該文明持續(xù)的時間足夠久,最好能在一億年到十億年之間。

      2020 年,在一個由NASA 贊助的線上研討會上,巴比說:“我們不應該專注于地外文明或者物種存活時間的長短,而是應該關注文明信號的持續(xù)時間?!彼J為,制定觀測方案,最好聚焦于搜尋少數延續(xù)時間長的文明信號,而非數量較多卻短暫的文明信號。

      關于我們可能從地球上看到的文明信號,多年來有很多線索,包括夜晚的城市燈光、大氣污染、太陽能集熱器和影響行星自身反光的硅基光伏陣列。我們接收的外星文明信號可能來自行星表面的科技設施、密集的軌道衛(wèi)星星座網、巨型設施產生的廢熱(比如戴森球)。另一個極端的可能是“星體改造工程”,也就是說外星文明的先進程度足以改造恒星或者其他天體的表面模樣。其他文明信號源包括產生無線電波或者激光脈沖的電磁燈塔, 外星文明發(fā)射的宇宙飛船(正向我們太陽系飛來)。

      時間光錐是一個對光傳遞延時的形象比喻,指從一個事件散開的光在四維的時空里形成一個三維的圓錐
      20世紀90年代和2001年NASA的探測器在飛越中發(fā)現“火星臉”只是一個多巖石山

      我們人類已經做過類似的事情,先驅者10 號和11 號、旅行者1 號和2 號無人探測器正在飛離太陽系,行駛在星際空間中。所謂搜尋地外文明計劃(SETI),是尋找外星文明信號的合法化設施,盡管有時會有荒唐的結論出現,比如發(fā)現火星上的一張人臉。

      另一類文明信號可能來源于正運行在太陽系中的人造航天器,它們離地球的距離可能更遠,比如在包圍著太陽系的球體云團——奧爾特云中,或者在位于海王星軌道外側、延伸到距離太陽約50 個天文單位的區(qū)域——柯依伯帶中,通過自身反射太陽光的方式被我們探測到。一個正在運行的自然物體,其反射太陽光的強度與一個人造發(fā)光體的強度在觀測上是不同的。地球黑夜面的城市燈光彰顯了人類的存在。我們是不是也可以在系外行星的夜晚面尋找外星高級文明創(chuàng)造的照明光源,同時利用日冕儀來擋住背景恒星的強烈光芒呢?

      奧爾特云和太陽系各大行星及最接近的兩顆恒星相對距離示意圖
      HabEx與星影遮光罩,星影遮光罩可以幫助HabEx遮擋來自太陽的干擾光

      為了搞清楚能否探測到這種信號,美國亞利桑那大學斯圖爾德天文臺的天文學家托馬斯·比提(Thomas Beatty)對此進行了評估——如果把人類現有的高能光源放到近鄰類地系外行星上,它能被地球上的望遠鏡探測到的概率有多大?我們目前已經發(fā)現,距離太陽32 光年的范圍內,存在數十顆宜居行星。

      這里需要注意的是,地球表面僅有約0.05% 的面積被高度城市化,比如紐約和東京夜晚的照明程度是最高的。比提的計算表明,從環(huán)繞紅矮星(紅矮星是指一類比太陽更暗、溫度更低的恒星)運行的行星上傳來的文明信號,可以被NASA 正在籌建的兩個太空望遠鏡觀測到。它們分別是大型紫外可見光紅外巡天太空望遠鏡(LUVOIR)和可居住系外行星成像望遠鏡(HabEx),后者配備有一個日冕儀和一個可折疊恒星遮光傘,可以對類地行星直接成像。

      LUVOIR-A概念圖

      比提的研究發(fā)現,對于城市覆蓋率在0.4%~3% 的行星(0.4% 相當于地球城市覆蓋率的8 倍),在利用日冕儀的情況下,需要長達100 小時的觀測時間才能探測到其發(fā)出的文明信號。對于環(huán)繞類太陽恒星的行星來說,如果城市覆蓋率達到10% 或者更高,就能輕易探測到其發(fā)出的文明信號了,因為宿主恒星越亮,就越難觀測到。比提也考慮到了“城市星球”的概念,就是行星表面大部分被城市所覆蓋。假設我們觀測到的文明信號主要是來自行星表面的水泥和馬路反射恒星的光芒,并且假設該行星的云層覆蓋率和地球類似,比提的計算發(fā)現,利用上述兩個太空望遠鏡,在鄰近的大約50 顆恒星中,我們均能探測到這樣的行星。

      東京夜晚城市照明情況

      2015 年,一位業(yè)余天文科學家發(fā)現了一顆1467 光年外的F 型主序恒星的光變曲線有古怪的起伏。這一發(fā)現很快吸引了職業(yè)天文學家的注意,包括耶魯大學的塔貝莎· 博亞吉安(TabethaBoyajian)。他發(fā)現當行星在視線方向上經過宿主恒星時(也就是宿主恒星被行星遮掩),宿主恒星的亮度能下降22% 之多。對于此現象的解釋,人們有過多種猜測,比如行星殘骸、外星高級文明建造的巨型設施、不受行星引力束縛的天然衛(wèi)星,后來人們斷定最可能的原因是太空塵埃的干擾。

      雖然最終的解釋索然無味,但是NASA 艾姆斯研究中心的天文學家安· 瑪麗· 科迪(AnnMarie Cody)受此事件的啟發(fā),開始從凌日系外行星巡天衛(wèi)星(TESS)的觀測數據中尋找相似的觀測事件。自2018 年起,TESS 就一直在監(jiān)測約1000 萬顆恒星的亮度變化??频袭斍罢铝τ谟萌詣拥姆椒?,從TESS 的觀測數據中尋找那些恒星亮度變化十分顯著的光變曲線。人工智能可以在該領域大顯身手!

      TESS及它探測到的部分系外行星

      利用百余種不同的統(tǒng)計測量方法,科迪希望能夠區(qū)分出自然現象(比如掩食雙星系統(tǒng))和非自然現象,比如恒星表面的遮擋物、太陽能板、環(huán)繞型恒星運行的巨型文明設施或者其他未知的巨型結構。這些非自然現象的候選體,將交給地面的大型望遠鏡做更精細的觀測,比如SETI的射電望遠鏡。

      另一種文明信號可能來自外星文明在早期科技發(fā)展中排放進大氣層的污染物。通過分析光譜數據,大氣污染物的化學組成可以得到確認,正如我們尋找氧氣和甲烷等生物學信號。

      2014 年,哈佛大學的天文學家亨利· 林(Henry Lin)和同事發(fā)現,地球大氣層中的污染物,比如氯氟碳化合物,有很強的吸收譜線,正好處在詹姆斯·韋布空間望遠鏡的可觀測波長范圍內。他們發(fā)現,在環(huán)繞低光度、高密度、高溫度的恒星——白矮星運行的類地行星大氣層中,如果這類物質的比例是地球大氣層中的十倍, 那么它們就能夠被人類的望遠鏡觀測到。

      另一種可能被探測到的文明污染物是二氧化氮。這類物質在地球上是十分常見的污染物,主要來自機動車尾氣和化石燃料的燃燒。在科帕帕拉普和同事的一項研究中,他們分析了在距離我們32 光年的范圍內,我們能否探測到系外行星大氣層中的二氧化氮。如果目標行星沒有云層,并且大氣層中二氧化氮的含量與地球類似(地球城市上空二氧化氮的含量約為十億分之五),那么利用未來升空的LUVOIR 望遠鏡就能在紅外波段觀測到它們。今天的我們利用更短的觀測時間就能發(fā)現它們排入大氣中的二氧化氮。

      2020 年6 月,NASA 將半數的探尋(非射電波段)文明信號的資金,用來支持紐約羅切斯特大學的天文學家亞當· 弗蘭克(Adam Frank)。他主要搜尋二氧化氮和氯氟碳化合物譜線信號。這筆資金高達28.7 萬美元,主要用于建立線上光譜庫。弗蘭克的目標是調查什么樣的外星文明技術能夠在我們觀測的光譜中留下蛛絲馬跡。光譜模板的構建將基于行星氣候模型,而影響行星氣候模型的因素包括行星本身和其所環(huán)繞的宿主恒星的特性以及我們可能用到的觀測設備的性能。通過把這些由模型生成的模板與實際觀測到的光譜比對,天文學家能夠獲得這些觀測譜線的詳細信息。

      另一半資金用于建立類似的光譜模板,這些光譜主要來自地面太陽能板的反射。系外行星表面的太陽能板反射恒星的光芒,如果被遙遠的地球觀測到的話,天文學家便能比對光譜模板,進而了解那里的太陽能板是由什么物質組成的。“最難的部分是如何運行行星氣候模型來獲得這些模板。”弗蘭克說。

      戴森球模型想象圖

      戴森球,可能會成為探測外星文明信號的主要來源之一。戴森球是一種假想的巨型文明設施,這一概念于1960 年由弗里曼 · 戴森(Freeman Dyson)提出。這種巨型設施最初被設想為一種中空的球殼結構,由先進的外星文明建造,體積大到足以包裹整顆恒星,球面能夠接收恒星發(fā)出的所有能量。外星文明如果足夠先進,那么其建造的戴森球甚至有可能足以包圍整個星系,從而利用星系中所有恒星和黑洞釋放出的電磁能量。對于我們所在的銀河系來說,它所發(fā)出的總能量至少是太陽的4000 億倍。

      幾項關于戴森球的研究已經持續(xù)多年,既有聚焦于銀河系內的,也有關于銀河系外的。除非外星生命真的飛臨地球,否則的話,為了找到外星生命存在的證據,我們依然需要在海量的觀測數據中尋找生物學和文明信號。

      搜尋地外智慧已在進行中

      人類真正開始搜尋地外文明,是在20 世紀60 年代。彼時,SETI 的研究在美國興起。SETI 假設地外生物正在以足夠的功率廣播其信號,以便在地球上的人類能夠探測到它。雖然我們人類的雷達、無線電和電視廣播也向太空發(fā)送信號,但這些信號非常微弱,因此,人類使用現有的SETI 技術無法探測到來自其他星球的類似信號,除非它們來自離人類很近的星球。

      換言之,現在可能有數以百萬計的行星上有著生命的存在,他們散布在宇宙中,而且可能每個行星都有一個與人類一樣的SETI 探測項目或程序,但誰也沒有探測到任何東西。他們可能和人類一樣,也會好奇地詢問:“大家都在哪里?”

      為了使SETI 計劃獲得成功,1971 年,NASA 號召多位天文學家集思廣益,設想哪些技術可以在天空中搜尋SETI 信號。他們提出了一個雄心勃勃的“望遠鏡森林”計劃:建造一個由1000 架射電望遠鏡組成的巨大陣列??茖W家們希望以此搜尋到通信信號,尤其是那些在無線電頻段上覆蓋范圍很窄的信號。

      和宇宙中自然產生的、以寬波段為主的無線電信號不一樣,這樣的信號很容易分辨。天文學家希望監(jiān)測到另一個文明為了吸引宇宙鄰居注意而廣播的無線電信號,甚至竊聽到兩個外星文明之間的無線電通信。

      雖然這項“望遠鏡森林”計劃最終沒能實現,但它成為SETI 項目的基石。1992 年10 月,在波多黎各和加利福尼亞州,兩架射電望遠鏡開始在夜空中搜尋宇宙深處可能來自外星文明的信號。

      地外生命是否存在,科學家一直在爭論。如果完全從常識出發(fā)來推論,外星文明存在的可能性很大。在外星文明問題上發(fā)表過大量作品的卡爾· 薩根(Carl Sagan)認為,我們沒有理由自詡為空前絕后或最理想的生物,“在宇宙戲劇中,我們不是主角”。一個簡單的事實是,至今人類既沒有發(fā)現外星文明存在的確鑿證據,也未能證實外星文明不存在。這仍然是個需要回答的開放性大問題。

      幾十年來,天文學家一直在想方設法提高望遠鏡的觀測能力,突破極限提高分辨率和靈敏度,尋找可能源自地外高級文明的信號。非常有名的是上面提到的一個長達72 秒的 “WOW” 信號,它由美國俄亥俄州立大學的大耳朵射電望遠鏡于1977 年8 月15 日探測到。

      “大耳朵”其實就是著名的突破聆聽計劃,是歷史上規(guī)模最大的搜尋地外智慧生命的項目。最初,“大耳朵”主要由位于美國西弗吉尼亞州的100 米口徑的綠岸(Green Bank)射電望遠鏡和位于澳大利亞的64 米口徑的帕克斯(Parkes)射電望遠鏡充當。

      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鏡也于2016 年加入了突破聆聽計劃。FAST 于2016 年9 月建成并完成“初光”,經過三年多的調試和試觀測,終于在2020 年1 月通過國家驗收、正式開放運行。目前,它已經開展了地外文明搜索的工作,發(fā)現了許多脈沖星和令人新奇的快速射電暴信號,并且正在做升級規(guī)劃。通過擴大視野,它可發(fā)現更多令人想破解的快速射電暴,尤其是重復性爆發(fā)事件搜尋記錄。未來,這些望遠鏡可能會通過交換觀測計劃、共享觀測數據等方式,更好地完成監(jiān)聽任務。

      100米口徑的綠岸射電望遠鏡
      64米口徑的帕克斯射電望遠鏡
      FAST,它第一個捕捉到來自重復快速射電暴 FRB121102 的脈沖

      另一個著名射電信號BLC1 在2019 年4 月和5 月分別被探測到。雖然 “WOW” 信號中包含了諸多地外起源的特征,但類似的信號后來再也沒有被探測到。有關這兩個信號,至今仍然是許多科幻小說開展故事想象發(fā)展的對象。

      自1992 年首次發(fā)現兩顆系外行星,天文學家們就開始充分利用開普勒以及其他太空望遠鏡,發(fā)現了超過4000 顆系外行星和眾多行星候選體。這些系外行星的物理性質千差萬別,從類地行星到超級地球,從類海王星到熱木星等??傮w來看,每顆恒星都有一顆環(huán)繞其自身運行的行星,其中一些恒星甚至有多顆行星,就像我們的太陽有8 顆大行星環(huán)繞。

      發(fā)現了如此之多的系外行星,天體生物學家們也對遙遠行星的生物學信號有了更多好奇。比如,開普勒-22b 就是開普勒太空望遠鏡發(fā)現的一顆可能適宜居住的行星,距離地球大約600光年。根據天文學家的計算,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。如果開普勒-22b 的性質與地球相似,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。

      開普勒-186f

      開普勒-186f 也是開普勒太空望遠鏡的著名發(fā)現之一,距離地球大約500 光年。它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。另外,根據研究人員的分析,開普勒-186f 跟地球類似,轉軸傾角似乎也能保持穩(wěn)定,這表明它也許同樣可以定期季節(jié)更替。跟地球有這么多相似點,開普勒-186f 自然會讓人們產生更多的期待。

      也許,未來這些行星中的某顆或某幾顆會用事實告訴我們:在浩瀚的宇宙中,人類其實并不孤獨。

      尋找另一個地球

      我們應該擁抱外星文明嗎?

      20 世紀60 年代開始,科學家們就推動了以無線電搜尋地外文明信息的SETI 計劃和主動向外星發(fā)送地球文明信息的METI 計劃。這樣做的主要理由是人們幻想人類可以通過與外星文明的接觸和交往來獲得更快的科技進步。

      但也有人強烈反對與外星文明交往。比如以寫科幻作品著稱的科學家大衛(wèi)· 布林(DavidBrin)猜測說,人類之所以未能發(fā)現任何地外文明的蹤跡,是因為有一種目前還不為人類所知的危險,讓所有其他外星文明都保持沉默——這被稱為“大沉默”。在此情形下,人類向外太空發(fā)送信息,暴露自己在太空中的位置,就很有可能招致那些侵略性文明的攻擊。英國著名天體物理學家霍金曾告誡我們:很危險,不要聯系,不要試圖和地外智慧接觸,在我們還沒有完全準備好時,他們會毀了我們的一切!

      不僅如此,對地外文明的探索,還指向了一個更遙遠的方向——我們能在宇宙里留下什么?

      恐龍在地球上生活了大約1.6 億年。它們?yōu)榱耸澄锖蜕骖I地而戰(zhàn),想方設法不被捕食者吃掉。和人類一樣,它們也會照顧幼崽,并試圖保護自己的后代免受捕食者的侵害??铸埓婊盍藬登f代,但如今,卻已經從這個藍色星球上消失。這個物種中無數曾活過的個體是為了什么而活?它們曾經的存在有何意義?一些恐龍物種進化成了今天的鳥類。如果人類沒有發(fā)現恐龍化石,那么在浩渺宇宙中,很可能沒有物種會知道恐龍曾經在地球上存在過。

      沒有人知道人類的明天究竟還有多久。如果人類滅絕,以后會有其他物種知道人類曾經存在過,曾經生活在這個藍色星球上嗎?如果他們沒有找到人類遺骸,那么人類在科學、藝術、文化和歷史上所取得的一切成就都將永遠消失,就如同從未存在。

      但向外星文明的探索無疑給人類留下了存在的痕跡。事實上,讓外星文明知道人類的存在這一事實本身就很有價值,這就好像如果我們知道宇宙的其他地方曾有生命存在一樣,我們人類會多么激動。

      除了曾經存在的事實,我們還可以向外星文明介紹人類歷史,并向他們傳授知識。想象一下,如果恐龍能告訴我們它們是如何生活的,是什么導致了它們滅絕,又會給我們人類帶來怎樣的啟發(fā)?并且,因為人類具有獨特的智慧,我們還可以告訴外星文明那些比恐龍可以告訴我們的更有價值的東西。

      此外,我們或許還有機會記錄并傳達人類滅絕的原因。比如,如果我們現在能夠了解遙遠星球上的外星生命是由于自我引起的氣候變化而滅絕的,那么我們就會更認真地對待當前的氣候狀況。了解其他外星生命存在了多久及其滅絕的原因,能幫助我們生存得更久。

      人類永遠無法精準地預知未來,或許,探索地外生命的意義,比我們想象的還要深遠、重要。人類不知道探索地外生命為我們帶來的是驚喜還是災難。也許真的有類似三體人的“外星人”在降維打擊低級文明。

      我們整個宇宙中還藏著很多奧秘,比如,它從何而來?生命的起源是什么?暗物質和暗能量是什么?第一代恒星和星系是如何形成的?快速射電暴是外星文明信息嗎?……這些懸而未決的科學之謎,不斷激發(fā)著人們探索宇宙的好奇心。可是,宇宙對于它的這些奧秘“守口如瓶”。

      面對宇宙,古人只能望洋興嘆:“天高地迥,覺宇宙之無窮?!倍饺氍F代,隨著觀測設備的不斷升級,人們意識到,應當尋找宇宙中合適的信號來窺探宇宙。為此,人們發(fā)展了一些宇宙學“探針”,主要有宇宙微波背景輻射、重子聲學振蕩 、Ia 型超新星、快速射電暴等的觀測數據。破解這些數據也許能讓宇宙告訴我們答案。

      人類必須優(yōu)先考慮生存!人類文化與科技的發(fā)展不可阻擋也不能停止!在宇宙里銀河系中繞太陽做周期橢圓運動的蔚藍地球上,人類何去何從始終是必須認真對待、應該合理回答的大問題!人類是選擇終老在地球上,被動等待太陽系毀滅,還是主動尋找地外智慧,移民到地球2.0 上?這些問題在今天科技和教育全面高速發(fā)展的時代可以得到部分解答。我堅信人類文明會繼續(xù)發(fā)揚光大,人類的命運會越來越好,我們人類并不孤獨!借助科技的力量,讓我們共同開始尋找地外智慧……

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