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SETI的外星搜客们才踏上征程
作者:Michael Lemonick
译者:有人

50年来,一群矢志不渝的科学家们倾听着来自太空深处的信号。尽管一直空寂无声,这些真诚的信徒们仍然认为现在的成功机会比过去更大了。

对外行们来说,“SETI(地外文明搜索)协会”,这个名字大概会令他们想起光洁透明的玻璃建筑,巨大的天线,眉头紧皱的科研人员面对奇奇怪怪的输出波形忙忙碌碌。总之,SETI-地球外智能体搜索-是一个影响非常广泛且争议巨大的科学项目。在宇宙中可能存在除我们以外的的文明,1600年,布鲁诺很可能因为持有这一观点而被送上了火刑架。在19世纪,这个观念还引发了一起著名的假新闻,声称天文学家在月球上发现了怪人世界。在二十世纪初,它还启发了珀西瓦尔•洛厄尔,写下了关于火星运河的林林总总,激发了奥尔森•威尔斯,催生了1938年闻名一时的广播剧“火星人入侵(世界之战)”,该剧过于逼真,所虚构的火星人入侵导致了成千上万听众的恐慌。

作为这一伟大历史的延续,SETI协会理所当然处于令人瞩目的地位,但现实情况却不容乐观。该协会位于加州芒廷维尤市郊区一片居民区中一条街道上的商业建筑中的一个平房里,与一家印刷厂和一家戏服店为邻。“这是世界上最大的地外智能搜索行动,”西斯•肖斯塔克说,他是该机构的资深科学家,“在这里却只有10到12个人在工作,这里并没一个穿着工作服,夹着纪录本的科学家团队。尽管我希望如此。”

相对于其初衷,该机构的成果看起来令人相当失望。今年是SETI建立50周年:它创始于1960年4月,天文学家弗兰克•德雷克将一台射电望远镜指向邻近的鲸鱼座T星 ,开始倾听外星通讯的蛛丝马迹。可是,他只听到一片寂静,自那时起半个世纪过去了,一直寂静至今。


最初的心跳回忆

那么,肖斯塔克在这一片寂静中气馁了吗?“当然不。”他毫不犹豫地说。尽管五十年没有结果而且长期资金投入不足,他和他的伙伴们却比以往更加乐观了。他列举了如下理由:技术跃进加速了研究进展。近期的星体观测表明行星系统——很可能包括许多类地行星——遍布银河以及宇宙的其他部分。而且,最近对我们自己行星的探索显示,生命可以在比我们过去设想的更为极端的环境中生存。

因此,许多SETI的科学家把过去的50年视为一个学习的过程。“想像一下,”吉尔•塔特尔说,她是SETI的研究中心主任,而且是一个坚定的外星搜客,“你不知道地球的海洋中有没有鱼,所以你把一个八盎司的玻璃杯放到水里,你可能会发现一条。但是如果杯子拿上来是空的,难道你会说‘哦,这里没有鱼’?”

SETI的研究者们从一开始就清楚成功是一个遥远的目标。康奈尔大学的物理学家朱塞佩•科可尼(Giuseppe Cocconi)和菲利普•莫里森(Philip Morrison)在1959年的自然杂志上发表的题为《搜寻星际通讯》的文章写道,“一项意义非凡的研究,理应付出不同寻常的努力。”,这是SETI的基本信条。“成功的可能性很难预料,但如果不做,机会就是零。” 科可尼和莫里森认为星际通讯的最佳途径就是无线电,因为实践证明,它易于传播和接收,而且很容易穿透地球(以及其他星球)的大气层。

那时,德拉克是一位年轻的射电天文学家,在西弗吉尼亚州绿岸的国家射电天文观测所工作。经历过最初的尝试之后,德拉克提出了著名的德拉克方程,并成为了新兴的交叉学科—宇宙生物学的基础理论。该方程囊括了所有决定可探查的地外文明数量多寡的因素。

早年间,德拉克曾召集过一次集会,与会者对银河中有生命的星球的数量各抒已见,从1000个到1亿个,观点各异。但是许多未曾与会的研究者认为实际数字是1——就是我们可爱的地球。这些观点天差地别,所以各学科的科学家们开始着手厘清德拉克方程中的数字。天文学家们寻找那些围绕恒星的行星。研究行星的科学家向火星、金星和其他行星发射探测器,寻找生命可能存在的讯息。生物学家尝试解开生命起源之谜。而SETI研究者们继续从太空中搜寻那梦寐以求的信号。

二十年过去了,在SETI的世界里,激动人心的大事廖廖无几,稍有成就,又如成过眼云烟。1960年代,天文学家宣布发现了巴纳德星的伴星,可能是一颗行星。1976年,又报导NASA的海盗号飞船在火星的土壤中发现了生命的线索。一年后,天文学家杰瑞艾尔曼宣布了他的“哇”信号,之所以如此命名是因为它看起来很像是一个外星信号,而他在射电望远镜信号记录纸上随手标记了一个“哇”。这些事迹,无一可以证明SETI计划是成功的。


适居带比人们想的更宽

直到1995年,天文学家们才在破解德拉克方程上获得了一些进展。当时,一个瑞士研究小组发现了第一颗太阳系以外围绕着类日恒星运转的行星。这个发现给了SETI的研究者们莫大的鼓舞。今天,此类太阳系外行星,已经发现了超过450个,其中有一些所谓超级地球,比地球更加巨大。近期发射的开普勒太空望远镜将开始搜索这些类地行星,验证它们是否存在。它已经发现了无数的普通行星,没有人怀疑它能做到。

在这背景下,SETI的科学家们一时间信心爆棚,牛气冲天。德拉克方程的下一个部分,适合生命演化的行星的概率,也指日可解。“直到10年前,我们在研究适于生命发生的星球时,还只考虑那些围绕类日恒星公转的行星。”德拉克说。银河中最普通的恒星,那些微小、暗淡、发着红光的恒星,被称为M型矮星,其数量比太阳一类的恒星多出10倍以上,但是它们基本上都没有被研究过。原因之一,这些星体耀斑爆发频繁,使得它们不适于支持生命发生。另一个原因是,他们太冷太暗淡,任何发生生命的星球都不得不紧贴着它公转。在这样近的距离上,行星很可能会被引力锁定,一面永远朝向恒星,烈日当头,炎热难耐,一面永远背朝恒星,暗无天日,冷酷无比。“我们认为,这些发现成为了这场天文秀的终结者。”德拉克说。

但是理论界已经重新审视一切。M型矮星的耀斑似乎正在日渐消亡,而新的演化模式则推测即使一颗被锁定的行星也可以支持生命发生,因为它的大气可以循环,调节温度。同时,M地球计划启动了,从2008年开始,大批业余天文爱好者行动起来,使用业余的天文望远镜寻找和观测M型矮星的行星,目前已经发现了一颗围绕M型矮星公转的行星,除了比地球大一点、热一点以外,它真的很像地球。SETI认为有潜力发生生命的目标星球数目正在增加。

所以适居带的实际范围,比1960年任何人所设想的范围要大得多。所谓适居带,指的是恒星周围的一个空间地带,在这一地带运行的行星有液态水,这是我们所认知的生命存在的基础条件。

不仅是德拉克,SETI的其他科学家们也为目标星球的数目上升而受到鼓舞。这一发现也促使在实际搜索外星信号方面的投入大幅增加。自德拉克开创此项事业以来,科学家们不得不绞尽脑汁替外星智慧设想如何发射信号,其中包括最麻烦的选择波段问题,他们会在数十亿个可能的频率中选择使用哪个频率呢?当外星人在6频道上高高兴兴地聊天时,你却调到了5频道,这实在令人抓狂。

在许多频道上同时监听,需要强大的电子设备。自从SETI创始以来,数字式电子设备的性能以指数增长,而价格则直线下降。这意味着研究者有能力在有限的时间内,在更远的距离上,寻找更多的星星。“我们现在所做的项目,性能比德拉克当年做的Ozma项目高出14个数量级,而且还在不断改进”,塔特尔说。


新技术开始新的征程

在Ozma项目启动的年代,无线电是任何人所能想到的唯一有效的星际间联系方式。其后,激光的出现,启发人们探索用其它途径实现星际通讯。国家点火装置实验室的物理学家们实现了拍瓦级的激光功率输出,也就是1015兆瓦。“这些激光装置一纳秒的脉冲输出,用10米级的反射镜反射,比如凯克望远镜,就比从一颗星星发出的全部光线强一千倍。”德拉克说。“如果外星人发射激光信号,我们用光电管就可以接收了。”

肖斯塔克很怀疑会有外星人会特地尝试找我们建立联系。“他们不知道我们存在,”他说,“我的意思很明白。他们知道这里有某种生命,但是那需要亿万年时间演化。”只是在这最后的一百年中,我们才发展出无线电通讯。“他们不会一直浪费能量向蓝藻们发送信号。”相反的,他认为他们可能列出一个行星名单,排出那些有证据显示有生命存在的星球,向每个星球发送几毫秒或者几天,这是一个简单的,低成本的项目,看看是否有另一端有理会。他说:“如果今晚或者今后几周就有闪光出现,我们肯定疯狂研究,说不定要建一个巨型接收机来研究这个。”

对于SETI的研究者们来说,最大的问题是,如果真有外星人,我们对他们的想法,他们的选择,以及他们会怎么做,毫无头绪。塔特尔说,SETI的搜索者们已经把目标集中到很小一部分恒星,寻找有限的几个频段上的信号。她说:“也许我们没有观察足够多的频段和足够多的星星,也许我们没有使用有效的技术,因为我们还没有发明出这种技术。”

对SETI协会来说,这些想法并没有让他们灰心,反而激发了他们的斗志。话说1960年代,物理学家费里曼•戴森猜想,先进的文明会给它们的恒星包上一个外壳,截留和利用每一点能量。一些天文学家立刻开始动手搜索戴森球,方法是搜索它泄露出的红外线。宇宙生物学家保罗戴维斯在他的新书《可怕的沉寂》中提议,地球上现存微生物的DNA中可能藏有外星人存在的证据,应该从中寻找。他在华尔街日报上发表的一篇短文中写道,外星探险队来到地球,很可能会使用生物技术帮助进行矿物勘探、农业生产或者环境改造。“如果他们为了这个目的而改造一些地球上的有机生命的基因,或者完全重新创造一种全新的微生物,这种干预的遗留物很可能持续至今,隐藏在生命体中。”

SETI的一些想法太过超前,他们现在还没可能去实证。肖斯塔克提出,唯一可以确信的是,我们应以现有的科学水平为基础,从现在开始就尽可能地加大探索范围。他说:“假若穿越到1492年,你会劝哥伦布不要自找麻烦吗?只要他等上500年,就能在6小时内横渡大西洋,不用吃苦头了。”

现在,普遍的观点是德拉克于1960年开创的SETI项目要升级了,升级为更大、更好、更快、更智能的版本。这个新工具的名字叫做LOFAR,一个射电望远镜阵列,由44个低频无线电接收站组成,其获得的数据将上网共享,其中36个位于荷兰。用相对较小、较廉价的天线组成网络,足可与世界上最强大的探测器相匹敌,在LOFAR的观测计划中,有一部分将用于SETI项目。

一个相似的方案正在艾伦望远镜阵列上运作,它位于加州哈特克里克高原,由42个22英尺直径的天线组成,由微软的共同创始人保尔•艾伦投资。这个阵列于2007年开始工作,使用廉价的电子设备收集大量天线的输入信号,从中分析梳理出最终结果,它在按协议进行射电天文学研究的同时,也搜索外星人的信号。塔特尔协助管理这个项目,她正在寻找投资,争取将天线的数量增加到350个。

肖斯塔克说:“我们从未感到灰心丧气。”说这话时,他带着一贯的自信。霍格维茨强调说:“想像一下,如果只因为某人说你是个傻瓜,你就放弃了尝试,这才真叫一个蠢。”


(译自 discovermagazine.com ,有删减。)

The End

发布于2011-06-29, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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