說好的外星人呢？科學家自己說的又不算數了？

知識 06-14

2017年10月，天文學家發現了一顆從太陽系外闖進來的小天體，後來被命名為奧陌陌（1I/"Oumuamua)。

這顆據估計只有100米上下的小東西，以天文學家在太陽系內從未見識過的高速闖入，划出一道決絕的雙曲線，高速離開。雙曲線型的軌道意為著，它在離太陽無窮遠處，仍然有不為零的速度——也就是說，它來自星際。

很快，這一發現就登上了頭條，因為這是人類首次發現星際來客。可能誰也沒有料到，在接下來1年多的時間裡，奧陌陌還會連上好幾次頭條，甚至跟外星人飛船扯上關係。

長得怪就算了，還在「加速」，什麼鬼……

當時，天文學家調動了幾乎所有的大型天文望遠鏡，對這個罕見的星際小天體進行密集觀測。然而它跑得實在太快，短短兩個月後，就已經跑出了天文學家探測能力所及之處，再度隱沒到宇宙無邊的黑暗中。

這一點寶貴的觀測資料，為我們揭示了奧陌陌的許多基本性質，也引出了更多難解的疑問：

這顆小天體有著非常大幅的周期性光變。這種周期性光變通常是非球狀的小天體在自轉過程中產生的現象。然而奧陌陌的光變幅度如此之大，讓天文學家估計出其長短軸的比達到 6:1，甚至可能達到 10:1。這個比例即使對見多識廣的天文學家來說，也是有點奇葩，而那張雪茄形的藝術家想像圖一出爐，很多吃瓜群眾更是開始犯嘀咕——這有點像電影《2012》里的大船啊……

2018年6月，《自然》雜誌一篇論文指出的事實，讓奧陌陌更顯古怪。它居然在悄然加速！（確切來說，是在它飛離太陽系的途中減速略慢，位置悄然偏離了完全按萬有引力推算的預測值。）

雖然說以往觀測到的彗星，由於行經太陽附近時冰消雪融、向外噴射氣體，也會像自帶小發動機一樣獲得一定的「加速」，但無論是用斯必澤空間紅外望遠鏡，還是用大型的光學望遠鏡，都沒有發現奧陌陌有向外噴出氣體和塵埃的跡象。

這樣的話，這個「加速」就有點說不通了呀……

莫非是……外星人的「光帆」飛船？

2018年10月，哈佛大學天文系主任亞伯拉罕·勒布（Avi Loeb）的一篇論文，更是讓全球媒體原地爆炸。

他指出，既然沒有像彗星一樣噴氣的跡象，那或許只有光壓可以幫助奧陌陌加速；而要讓光壓強到幫奧陌陌產生足夠的加速，需要奧陌陌有非常大的面積-質量比。換句話說，假設奧陌陌是一張扁片兒的話，它需要有不到1毫米的「極致輕薄」。據此勒叔提出，奧陌陌可能是外星人發射的一艘「光帆」飛船。

在哈佛大學崇高美譽度和勒布面對媒體時近乎肯定的語氣加持之下，渴望早日見到「外星人」的吃瓜群眾們為這個驚人假說感到沸騰。

勒叔能從奧陌陌的反常加速聯想到光帆，可以說是其來有自。他本人擔任「突破攝星」計劃的首席科學顧問，而這一雄心勃勃的計劃，正是打算用光帆技術往比鄰星發射微型探測器。近年來，勒叔還發表過好幾篇試圖用光帆解釋奇怪天文現象的論文。其中一篇指稱，快速射電暴可能來自外星人用激光碟機動光帆時產生的能量泄露。這正是今年1月大眾媒體熱炒「15億光年外星人電報」的所謂「理論依據」。

勒叔凡事都往光帆扯的思路遭到了不少天文學家同行的鄙夷。他面向媒體和公眾時，在缺乏足夠證據的情況下，輕率地把奧陌陌歸咎於「外星人」的態度，也被很多同行認為過分輕浮。但話說回來，想要反駁他的「奧陌陌光帆假說」，總得有人提一個看起來稍微靠譜點兒的說法吧？

大雪球，特別特別蓬鬆的那種！

在北極極地渦旋南侵導致北美大部分地區經歷堪稱史上最嚴酷的一個冬天之後，一名在巴爾的摩市「空間望遠鏡研究所」（STScI）工作的女天文學家阿瑪雅·莫羅-馬丁（Amaya Moro-Martín）在情人節前一天給出了自己的答案——

奧陌陌，可能是一個大雪球，特別、特別、特別疏鬆的那種。

基本上，莫阿姨也是順著勒叔用光壓解釋反常加速的思路往下說，只不過基於多年研究原行星盤演化的內行經驗，她提出了一個非常天體物理、不需要「外星人」干預的思路：自然界有一種現成的、製造巨大「面積-質量比」的方案——分形。

分形是一個大家很熟悉的概念。不難想見，當二維平面上的一個雪花末梢不斷分叉、長出更為細小的分支時，整個雪花的周長要比同樣質量的水凍成一片圓形冰晶時長得多。

同理，如果我們用很多小冰晶堆疊出一個內部非常多孔疏鬆的巨型雪球，也可以產生比壓實的雪球大得多的表面積。如此一來，不必非得是「外星人」製造的「光帆」，我們也有可能構造出「純天然」的奧陌陌，讓它具有足夠大的面積-質量比。

那要想實現給奧陌陌加速所需的光壓，這個假想中的大雪球要有多疏鬆呢？

莫阿姨指出，它內部只有十萬分之幾的空間不是空的。換句話說，它的密度大約在每立方厘米十萬分之一克的數量級——這是地表空氣密度的百分之一，比人類製備出來的最輕材料「石墨烯氣凝膠」的密度還要低一個數量級。

這可能嗎？會不會是個比外星人光帆更離奇的假說？

莫阿姨指出，這是完全可能的。

早在奧陌陌發現之前幾年，就有人通過計算機模擬，研究過原行星盤（恆星形成初期，圍繞恆星的正在孕育行星的塵埃氣體盤）在演化過程中，微小的塵埃是如何互相碰撞、聚合的。一般估計這種塵埃顆粒的大小集中在0.1微米左右，它們碰撞黏連在一起之後，確實可以產生低至每立方厘米十萬分之一克數量級的極端疏鬆「雪球」。而且，奧陌陌的大小也處在天文學家此前預言的這種聚合體的大小範圍之內。

如果奧陌陌來自一顆鄰近的年輕恆星周圍的原行星盤，這一切就可以說是情理之中的事了。

不過，包含莫阿姨在內的原行星盤研究者恐怕以前做夢也沒有想過，居然可以有生之年「活久見」、遇到這樣的一顆比空氣還輕的雪球自己飛到太陽系來給他們近距離觀賞。如果莫阿姨的假說成立，這將有力地提醒天文學家，在研究原行星盤的時候，不能只盯著最小的塵埃顆粒和已經長成的大個行星了，奧陌陌這種百米大小的雪球同樣值得關注。

而且，如果這個假說能夠被夯實，可以說大型科學懸疑連續劇《奧陌陌》就終於有了一個大團圓結局：天文學家再一次，不必像自己鄙夷的小神棍們那樣，輕易把不認識的東西甩鍋給「外星人」了。

實乃可喜可賀！

排版：Ruiying

題圖來源：eso.org

文章來源：本文經授權轉載自公眾號「果殼」，轉載請聯繫原賬號。

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