傾聽外星生命的律動

陳育和

目前有幾項計劃正在接收太空中智能生命的無線電信號。雖然我們如今的這種尋找比過去任何時候更要精密，功率也要大得多，但是研究人員的工作仍如在大海里撈針。

今天，生物學家普遍都認為，宇宙間生命到處都存在。像我們一樣聰明的物種是普遍存在或長期存在的嗎?只有一種方法，那就是用耳朵去聽。

好幾項尋找外星智能(SETI)的工作，目前還在進行當中。其中大多數工作都是依照同一基本的策略來行事，研究人員通過各個部分的微波無線電頻譜，尋找任何一種太陽系之外的極窄頻(單頻)信號。

根據通常的情況，這種信號是檢測遙遠星際生命的絕佳機會。在整個無線電頻譜和紅外光譜中，從1000兆赫～5萬兆赫的頻帶中其自然背景噪音最少。任何外星無線電工程師也都會了解這一點，他們也許會相應建造星際發(fā)射機。在我們的地球，大氣層把我們接收到的頻率限制在1000兆赫～1.2萬兆赫之間，但也許其他文明也會有理由選擇低的頻率范圍限度。

這種我們目前有許多機會檢測到的發(fā)射就是“指示信號”—— 一種精心設計的信號。它好像在盡量清晰而大聲地對我們說一種互不相識的聲音：“我們在這兒?！?/p>

目前在進行的這些尋找工作，也許太弱了，不足以收聽到任何從別的文明內部所發(fā)射出來的似乎是在表達某種意圖的無線電波——它本身的廣播和點對點的通訊——無論這種文明多么先進。

從銀河的大小、星球間的遙遠距離和微波頻譜來看，尋找用來幫助我們設計的信號標是一項艱巨困難的任務。SETI計劃近年來已有了很大的發(fā)展，但研究人員還在不斷地尋找每一個不可多得的細小的環(huán)節(jié)。

許多年來，SETI研究人員已經實施了許多計劃，它們是：

鳳 凰 計 劃

鳳凰計劃利用了一個有特定目標的計劃來解決尋找外星信號的難題。這一計劃由進行外星智能生命搜尋工作的美國加州山也觀測研究所執(zhí)行，其目的就是對相對較少的幾個目標進行認真的搜尋。這些目標大都是一些類似太陽的恒星，而且距地球不足200光年。鳳凰計劃采用了一種特別定做的儀器和大功率計算機的卡車拖車，所以這一計劃的研究人員已經跑遍世界各地擁有大型射電望遠鏡的地方來追蹤自己的目標量。研究人員可在1.2兆赫～3000兆赫之間收聽20多億的頻道，其中每一個頻道的間隔密度只有0.7赫茲，相當于刮胡刀刃那么薄的分辨度。這樣窄頻的任何信號，肯定都會是人造的。相比之下，在自然界任何一地都能產生的最窄的微波頻率也只有300赫茲寬。

鳳凰計劃是從美國航空航天局(NASA)的高清晰度微波觀測的基礎上發(fā)展起來的，這種觀測曾于1993年被美國國會取消。在這方面NASA已花了5800萬美元，現在這項尋找外星智能生命的研究所獲得了這方面的儀器，來進一步利用私人投資進行這項計劃的一部分工作，來自大眾的捐獻也在其中。

從1995年2月到6月鳳凰計劃在澳大利亞的帕克天文臺采用了64米的射電望遠鏡觀測了200顆在北半球見不到的星。這項計劃的第二步是從1996年秋天開始，當時這一系統(現已升級)被移至西弗吉尼亞的美國國家射電天文臺。在這里，研究人員把主要精力花在用43米直徑的射電望遠鏡來觀測他們列出的宇宙目標上。當年，進行這種觀測的硬件設備已轉移到了波多黎各。近來發(fā)展成的305米直徑的Arecibo射電望遠鏡已完成對選定的目標進行更為細致的搜尋，這些觀測工作始于1996年9月。其后5年他們每半年就將進行一次20天的每次12小時的聚會。

鳳凰計劃實際可以收聽的能發(fā)出射電波的星球數量要比其列出的單子多得多。許多巨大的星球(有時是星系)比在射電望遠鏡的波束寬度之內的選定目標還要近。按照一些科學家的觀點，這種尋找的背景是最有可能得到結果的一部分。依靠這些措施，這種背景的總結使得鳳凰計劃這項最強有力的SETI計劃目前還在進行。

尋找外星智能生命研究所的主任吉爾塔特希望建造一臺100米見方的射電望遠鏡，以專供該計劃的研究人員在加州的哈特克里科使用。同時它也全可當做專用的1000米望遠鏡樣機，這是一種先進的許多射電天文學家曾討論有朝一日要建造的。

貝塔計劃(BETA)

這里所說的貝塔不是希臘字母的第二個字母，而是英文Billion－channl Extra－Terrestrial Assay的縮寫，即10億頻道外星生命測定。該計劃采用了一種廣泛的尋找策略，由哈佛大學的保爾·霍洛維茲主持，并且得到了行星與會和其他各相關團體的支持?；袈寰S茲和他的研究生并不是追蹤個別的目標，而是系統地把整個天空中從傾斜角30°～160°的地域掃了一遍。他們所用的工具是一個舊的26米直徑的射電望遠鏡。

自1995年10月以來，霍洛維茲的研究小組一直在掃描監(jiān)視1.72兆赫～1400兆赫的頻率，其最小分辨度為0.5赫茲。這一頻率范圍被冠以“水洞”之名，因為它被從氫和羥基釋放出的物質所環(huán)繞。

我們希望的是外星生命能得到我們的信號，他們可能也會選擇這一標志明顯的波段。

貝塔二計劃(BETA II)

貝塔計劃取代了更有局限性的貝塔二計劃，也即用百萬頻道尋找地外生命的計劃。貝塔二是由霍洛維茲和其率領的研究小組于1985年確立的。該計劃的硬件后來被阿根廷的射電天文學研究所復制了一套。該硬件由行星學會投資，在南半球使用。這項尋找外星生命的計劃自1990年開始使用了直徑30米的在布宜諾斯艾麗斯附近的射電天文學研究所的2號天線，反復觀測緯度為－90°～－10°之間的天空。它分別以1420兆赫和2800兆赫來監(jiān)視800萬個接近21厘米的氫譜線，假定其變化頻率為0.05赫茲的頻道和又一個微波。

塞任迪波計劃(SERENDIP)

即尋找來自地球附近發(fā)達智能生命的外星無線電波。尋找外星智能生命的人們一個困難就是在射電望遠鏡上有足夠的時間。塞任迪波計劃就避免了這一問題。該計劃將尋找任何一時刻其他目的射電望遠鏡瞄準的地方所發(fā)出的無線電波。盡管這種分放式的安排不能讓該計劃的研究人員選擇收聽信號的地點，但是它也不會干擾正常的射電天文學研究。因此，這一研究計劃才得以持續(xù)進行下去。該計劃始于1978年，由加利福尼亞大學的一個研究小組主持。

1997年5月，塞任迪波計劃替換了其在阿里希博天文臺的處理機，以1400兆赫頻率尋找1.68億個頻道，每個頻道0.6赫茲寬，在氫譜線周圍。在額外時間，該計劃的研究人員要反復搜索緯度＋38°～－3°的大部分天空，來尋找有趣的信號。

南方的塞任迪譜計劃

根據較早期的一份復印件，1998年3月在澳大利亞的帕克斯天文臺，擁有42萬頻道的塞任迪譜計劃開始實施。這項計劃由尋找外星智能生命澳大利亞中心來主持，南方霍任迪譜計劃尋找外星智能生命的觀測在氫譜線內，另外，還有兩個400萬頻道的塞任迪譜Ⅳ型望遠鏡為澳大利亞的悉尼大學和意大利的波倫尼亞的射電天文學研究所制造。

另外，業(yè)余愛好者也可以像參加其他天文學領域一樣，尋找外星智能生命計劃亦可以從業(yè)余愛好者的努力工作中獲益。這樣，在星系中其他地方大功率的信號標能輕而易舉地落入主要的SETI的巨大空隙之中。但是只要一件家用衛(wèi)星天線和窄頻帶信號分析器就能檢測出這些信號。這些小型天線具有較寬的波束，可以長時間覆蓋更大面積的天空。因此，業(yè)余愛好者的加入，可以增加在宇宙很深處信號的覆蓋寬度。小規(guī)模SETI的努力工作的例子包括班比計劃。這一計劃就是用一對有310萬頻道射電望遠鏡，在相隔3000千米的兩地——加利福尼亞和科羅拉多同時觀測，篩選出局部的干擾電波。鮑伯拉與麥克弗萊蒙正在利用他倆的設備探索接近4000兆赫的頻率，這比其他尋找工作的頻率都要高。

阿古斯計劃

新澤西州尋找外星智能生命的小團體正在與更多的業(yè)余愛好者努力配合。阿古斯計劃的目的，就是讓全世界5000名業(yè)余射電天文愛好者，在選定的頻率監(jiān)測整個星空。該計劃成員宣稱有59個觀測站，在尋找外星智能生命方面占據一個有確鑿證據的地位。在大多數情況下，這些成員只給這些觀測站的工作者們每人幾百至幾千美金的酬勞。尋找外星智能生命團體并未提供一個“看守”準備使用，但是，它都提供了技術指南，并有助于獲得部件和軟件。尋找外星智能生命團體近來在澳大利亞獲得了一個早已停止使用的18米射電望遠鏡。

在家中尋找外星智能生命計劃

有一種方法使得，任何一個人都可以參與這項活動，那就是在家中進行觀測。通過篩選大量的窄頻帶信號的無線電數據極大程度上，發(fā)揮了巨大的計算能力。由于資金有限，這是研究工作中最關鍵的一個環(huán)節(jié)。像塞任迪譜計劃的大功率計劃，肯定限制自身只能尋找有預定特征的信號。大衛(wèi)這位計算機工程師在加州大學伯克利分校執(zhí)行。該計劃成員天文學家丹沃泰默爾深知，這對讓數千名志愿者在家用巨大計算機分散計算再好不過了。

目前，這一計劃已萬事齊備。天文愛好者們可以根據這項深思熟慮的計劃從塞任迪譜接收器下載250千字節(jié)的數據文件。當進行研究時——特別是在一兩周后，他們的計算機將反饋并匯入其他的結果之中，并再獲取一些數據以用分析。

這些努力最終將使塞任迪譜計劃增加其靈敏度約10倍，能將搜尋的宇宙的范圍增加幾十億倍。在家中尋找外星智能生命的計劃能把尋找工作從一個0.6赫茲的頻帶擴展到0.1赫茲～1500赫茲的范圍內，并且還會讓其尋找發(fā)出脈沖的、滑動的不相當復雜的信號。這是一種現在還看不見的信號。這也許可以說明，來自其他文明內部通信“泄漏的信息”不僅是一種專為我們發(fā)出的信號。公眾對有關電腦公司軟件中心反應強烈。已有12萬人表示參與這項家庭尋找外星智能生命的壯舉。該計劃已經開始。

科賽梯計劃(COSETI)

這一尋找外星智能生命的工作并不只限于微波無線電。斯圖亞特·金斯利在美國俄亥俄天文臺進行的COSRTI(哥倫比亞光學搜尋外星智能生命計劃)目的在于利用一個寬25厘米的天文望遠鏡和一些常規(guī)儀器，有目標地搜尋發(fā)出窄頻激光信號的星球和可見波長的脈沖信號。

這種方法正吸引著許多人的注意。據金斯利、保爾·霍洛維茲及其他科學家的分析表明，簡單的納米激光波信號將會成為一種誘人的星際通訊工具。一種并不比工程師繪圖板上設計好的功率大的激光器，可能會每天直接向大約100萬顆星球發(fā)出電波信號，這些信號可由如今的光學望遠鏡在遠在1000光年遠的地方檢測到。如果外星生命用一個稍大的激光器，那么這些信號就可能用備有兩個廉價高速光電倍增器的天文望遠鏡檢測到。這樣一種簡單的脈沖信號變得那么清晰，很像是人造的，以至于我們通過觀察單一的寬頻道，跨越大部分可見或紅外光譜的頻道。與用射電望遠鏡來尋找外星智能生命的方法比較，這好像十分誘人。在這些光譜中，我們可篩選幾十億個發(fā)出持續(xù)信號的窄頻道。外星智能生命會做出同樣的判斷嗎?目前有幾個專業(yè)的光學探測外星智能生命的計劃已開始實施。盡管如今尋找外星智能生命的計劃證明了一個正在擴展的尋找范圍和策略，但是這些計劃還在嘗試中。