外星生命很多，但只能錯過他們嗎？
【博科園-科學科普-留言評論或建議有驚喜哦~( ^_^)】80多年前人類首次有足夠的能力讓廣播電台和電視電磁信號離開地球深入到星際空間。如果一個生活在遙遠星系的人對這些信號保持警惕，他們不僅會這些信號收集起來，而且還能馬上分析出這些信號是由一個聰明的物種創造出來的。1960年弗蘭克·德雷克首次提出通過使用大型無線電天線來尋找其他恆星系統發出的信號，從而催生了「SETI」外星智能生命的搜索計劃。然而在過去的半個世紀里人類已經開發出了比廣播電台和電視信號更有效的全球交流方式。在電磁光譜中尋找外星人是否有意義？
一個被改變過的外星星球可能會呈現出獨特的電磁信號，但這可能不是找到它們的最佳方法。圖片版權：Ryan Somma / flickr
當然這個問題是非常值得揣摩的，但同時也給了人類一個機會來審視自己的技術進步，並且考慮如何讓這些技術在宇宙中發揮作用。畢竟如果一個文明中只精通煙霧信號和鼓聲節拍的人在森林深處發現了自己，他們可能會得出周圍沒有智慧生命的結論。然而如果你給他們手機，很有可能會在他們站立的地方開始接受它，結論可能與我們所採用的方法有偏差。
本·富蘭克林（ Ben Franklin ）的電氣化實驗的藝術表現。圖片：Public domain image
直到18世紀晚期人們才從本·富蘭克林的著作中開始了解電的原理。在19世紀電力的能量才開始被運用到運行電路和其他動力裝置上，而與經典電磁學相關的現象早19世紀下半葉才被理解。直到1895年通信的電磁信號才被第一次傳輸；20世紀30年代無線電廣播在星際和星際間傳播才得以實現。
這張照片在2011年很流行（距離現在已經7年了）顯示了人類在太空中的無線電信號。光年是一段很長的距離，但是我們星系中的恆星平均距離有幾萬光年遠。圖片版權：Abstruse Goose
光速也是有上限的：如果人類的無線電信號穿越星際空間已經有80年，這意味著在我們80光年內的文明會有機會接收這些信號，只有40光年內文明會有機會接收這些信號並回復，如果有我們就會接收到。如果費米悖論是「每個人都在哪裡」的問題，答案是「不在我們40光年之內」，這並不能告訴我們宇宙中有多少智慧生命。可觀測的宇宙中大約有兩萬億個星系，雖然星系中可能有幾千億顆恆星，但在地球的40光年內只有不到1000顆恆星。
在地球14光年範圍內有幾十顆恆星，在40光年之內恆星的數量上升到1000顆。這接近於地球發出的光信號的最大往返時間，並且是人類目前能夠接觸到宇宙的信號。圖片版權：Inductiveload / Wikimedia Commons
更糟糕的是從地球進入星際空間的電磁信號正在減少，而不是增加。電視和廣播越來越多地通過電纜或衛星播送，而不再是地球上的發射塔。再過一個世紀在20世紀發出的信號，很可能將不再從地球上發出。也許一個外星文明在信號到達的時候注意到這些觀測結果，會得出這樣的結論：這顆圍繞恆星運行的藍色水行星實際上是在很短的時間內實現了智能的，技術上的進步，隨著信號逐漸停止，可能被認為已消亡。也許從任何形式的電磁信號中得出的結論都是錯誤的。
夜晚的地球會發出電磁信號，但它需要一架的望遠鏡才能在光年之外創造出這樣讓人難以置信的圖像。圖片版權：NASA"s Earth Observatory/NOAA/DOD
如果從可見光附近的距離觀察地球，就不會懷疑地球是否有人居住：夜晚城市明亮的燈光無疑是人類活動的標誌。然而這種光污染是相對較新的，如果我們努力投入（如時間、金錢、人力和資源）其中，最終就能學會如何管理和控制它。沒有理由不樂觀地認為到21世紀或22世紀的末期，地球的夜晚看起來和幾十億年沒有什麼不同——黑暗，除了偶爾的極光、雷暴或火山噴發。
北極光是一種從太空中或者說從穿越星際間的距離可以看到的短暫的現象。圖片版權：United States Air Force photo by Senior Airman Joshua Strang
如果不尋找電磁信號-會看到什麼？事實上已知宇宙中的一切都受到光速的限制，而在另一個世界上產生的任何信號都需要能夠觀測到它。這些信號就人類所能接收到的分為四類：
1、電磁信號：包括任何波長的光，表明有智慧生命存在
2、引力波信號：如果有一種獨特的智能生命，在宇宙的任何地方它都能被足夠靈敏的設備探測到
3、中微子信號：儘管在很遠的距離有著難以置信的低通量，但會有一個明顯的特徵取決於創造它們的反應
4、實際宏觀的太空探測器：無論是機器人，計算機化的，自由漂浮的還是有人居住的都在朝著地球前進
科幻小說的想像力幾乎完全集中在第四種可能性上，這是迄今為止最不可能的！
外星人入侵的藝術表現，但這不是真正的外星生物。圖片版權：flickr user plaits
當想到恆星之間遙遠的距離，適宜居住的行星（或潛在的宜居衛星）恆星有多少，將物理探測器從一顆行星繞一顆恆星傳送到另一顆行星周圍的另一顆恆星上將會花費多少物資，認為該方法是一項不錯的計劃確實很瘋狂。更有可能的是會認為建立正確類型的探測器，調查天空的各個不同區域，尋找能夠清楚地顯示智能生命存在的信號是很明智的。
根據1961-1990年的數據，長期的月平均降水量會影響H2O濃度，從而影響地球的發射光譜。圖片版權：PZmaps / Wikimedia Commons
在電磁波譜中會隨著地球的季節變化做出相應的反應。隨著冬季和夏季的到來，地球發出的電磁信號發生了季節性的變化。地球上不同地方的顏色也會隨著季節發生變化。如果有足夠大的望遠鏡(或一大批望遠鏡)，我們文明的獨特標誌可以被看到：城市、衛星、飛機等等。或許能找到的最好的東西是自然環境的改變，與只有智慧文明才能創造的東西相一致。
氨世界高級階段生活的印象圖。然而我們必須謹慎地排除任何可能模仿我們在得出有利於外星人的結論之前所觀察到的自然信號。圖片版權：Ittiz / Wikimedia Commons
我們還沒有做這些事情，但也許應該尋找的是一顆大規模改造的行星，也是人類所嚮往的大型項目。所發現的任何文明都不可能像我們一樣處於技術初期。如果他們能夠生存下來，並茁壯成長，我們可能會在幾十年或數十萬年的時間裡遇到更先進的他們。想想可能比幾百年前先進了多少？但這也帶來了另外兩種可能性。
在過去的2年里，從合併中子星到合併黑洞，地球上已經探測到引力波。通過在太空中建立一個引力波天文台，也許能夠達到探測一個有意的外星信號所必需的敏感性。圖片版權：ESA / NASA and the LISA collaboration
也許當人類的引力波技術被用來探測宇宙的第一個信號時，會發現有一些微妙的影響可以讓信號在宇宙中探測到。也許對於一個擁有數萬顆衛星環繞的恆星來說，引力波探測器能夠發現一些東西是很獨特的嗎？還沒有詳細研究過，因為這個領域還處於起步階段，還沒有發展到能夠探測到這樣一個小信號的地步。但是這些信號不會像電磁信號那樣衰減，也沒有任何東西能屏蔽它們。也許從現在起幾百年以後，這個新的天文學分支將會成為可能。
核反應堆實驗ra6(共和國阿根廷6)，en marcha展示了來自於比光速快的水粒子發射的特徵切倫科夫輻射，這些反應也產生了大量的反中微子。圖片版權：Centro Atomico Bariloche, via Pieck Darío
對於一個足夠先進的文明來說，什麼可能成為能源呢？也許是核動力，更可能的是核聚變能量的，最可能是一種特定類型的核聚變。核聚變被證明是高效豐富的，不同於恆星核心釋放出一個非常非常特別的中微子(或反中微子）。這些中微子應該有一個非常具體明確的特徵；它的能量譜不是由任何自然過程產生的。
在宇宙中有許多由恆星和其他過程產生的天然中微子信號。但是請注意從反應堆產生的反中微子發出獨特而明確的信號，能量的切斷是識別這個信號的關鍵。圖片版權：IceCube collaboration / NSF / University of Wisconsin
如果人類能預測出它的特徵，並建造一個探測器探測到它，就能在任何地方找到一個融合驅動的文明，而不用擔心它們是否傳播消息。由於SETI只專註於電磁信號，可能正在充滿手機世界中尋找宇宙中的煙霧信號；但這種情況可能不會持續太久。隨著技術不斷進步，對尋找的東西的認識也會進步。也許有一天，宇宙會給我們帶來最令人愉快的驚喜：我們人類並不孤單！
知識：科學無國界，博科園-科學科普
作者：Ethan Siegel（天體物理學家）
內容：經「博科園」判定符合今主流科學
來自：Forbes science
編譯：公子世無雙
審校：博科園
解答：本文知識疑問可於評論區留言
傳播：博科園
TAG:博科園 |