地球不孤獨

杰米·施里夫

“突破攝星”計劃構(gòu)想的小型航天器被一束比陽光強勁一百多萬倍的激光束推動，達到光速的五分之一，抵達4光年外的半人馬座比鄰星b附近。“這不是科幻小說，”斯坦福大學(xué)的扎克·曼徹斯特說，“這只是工程設(shè)計?！?/p>

激光束從歐洲南方天文臺位于智利阿塔卡馬沙漠的超大望遠鏡陣列射出。激光在天空中創(chuàng)造出人造導(dǎo)向星，幫助天文學(xué)家校正大氣湍流造成的光線扭曲。該望遠鏡是少數(shù)幾處能夠直接捕捉巨大系外行星圖像的設(shè)施之一。

在麻省理工學(xué)院54號樓17層的辦公室里，薩拉·西格爾離太空的距離，就馬薩諸塞州劍橋市而言，應(yīng)該說比誰都近。在辦公室窗口，從一個方向可以看到查爾斯河對面的波士頓市區(qū)，從另一個方向可以看到芬威公園。而在室內(nèi)，她的視野延伸到銀河系，及銀河系之外。

47歲的西格爾是一名天體物理學(xué)家。她的專長是研究系外行星，即宇宙中除了太陽系八大行星之外的所有行星。在黑板上，她草寫了一個方程式。這是她自己推想出來的，用于估計在系外行星上發(fā)現(xiàn)生命的可能性。在另一塊寫滿更多方程式的黑板下面有一堆紀念品，包括一個裝有光滑黑色碎片的小瓶。

“這是我們?nèi)刍舻囊粔K巖石?！?/p>

西格爾說話輕快，語調(diào)單一，一雙敏銳的淡褐色眼睛緊緊盯著交談對象。她解釋說，有一些被稱為“熱超級地球”的行星距其所屬恒星極近，對它們而言，繞著恒星飛奔一年，花的時間還不到地球上的一天?！斑@些行星極其熾熱，上面可能有巨大的熔巖湖，”她說。熔化的巖石就是用來驗證這個的。

“我們想測試熔巖的反射亮度?！?/p>

當(dāng)西格爾于20世紀90年代中期進入研究生院時，人們并不知道有些行星用幾個小時就能環(huán)繞其恒星一周，另一些則費時將近100萬年。人們也不知道有些行星圍繞兩顆恒星旋轉(zhuǎn)，還有些流浪行星不環(huán)繞任何恒星，只是在太空漫游。事實上，從前我們并不確定在太陽系之外有任何行星存在，我們對“行星性”的許多假設(shè)都被證明是錯誤的。1995年發(fā)現(xiàn)的第一顆太陽系外行星“飛馬座51b”本身包含著另一重使人意外之處：這顆巨大的行星緊挨著它的恒星，四天繞行一周。

西格爾說：“飛馬座51想必讓每個人都明白對系外行星的研究將是一場驚險之旅。誰都沒想到會在那里發(fā)現(xiàn)這顆行星。”

今天我們已經(jīng)確認了大約4000顆系外行星，大多數(shù)是通過2009年啟用的開普勒太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)的。開普勒的使命是確定在散布著大約15萬顆恒星的一小片天空中能找到多少顆繞軌道運行的行星——多大一片天空？伸出手臂，用一只手能遮住的那一片。但開普勒的最終目的是解決一個更緊要的問題：可能進化出生命之地，在宇宙中是普遍存在，還是極為罕見，以至于我們根本沒有希望知道是否存在另一個有生命的世界？

麻省理工的天體物理學(xué)家薩拉·西格爾用一個模型展示加州NASA噴氣推進實驗室正在開發(fā)的遮星板。該裝置在太空中部署后成品直徑將超過30米，可以阻擋恒星發(fā)出的光。一架太空望遠鏡將捕捉位于遮星板“花瓣”之間的行星圖像，并尋找該行星上可能存在生命的證據(jù)。

NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在德克薩斯州休斯頓市約翰遜太空中心的一個巨大低溫室內(nèi)進行測試，模擬太空寒冷條件下的運作。它將探測可能支持生命的恒星、星系和太陽系的形成。

開普勒的回答是明確的。行星比恒星多，其中至少有四分之一與地球大小相仿、位于恒星系內(nèi)所謂的宜居帶，溫度條件對生命來說應(yīng)該既不太熱也不太冷。銀河系中至少有1000億顆恒星，這意味著僅在我們的星系，就至少有250億個地方可以想象生命的存在——而我們的星系只是宇宙萬億星系中的一個。

難怪，天文學(xué)家在提到去年10月耗盡燃料的開普勒望遠鏡時肅然起敬。（“在哥白尼革命中，‘開普勒是哥白尼本人以來最偉大的一步，”加州大學(xué)伯克利分校的天體物理學(xué)家安德魯·西米翁告訴我。）這改變了我們看待一個偉大的存在之謎的方式。問題不再是：地球以外有生命嗎？答案幾乎已經(jīng)肯定了?，F(xiàn)在的問題是，怎樣才能找到地外生命？

發(fā)現(xiàn)銀河系中充滿行星后，尋找外星生命的事業(yè)獲得了新的活力。私人投資的激增創(chuàng)造了一個更靈活、對風(fēng)險具有更大承受力的研究議程。美國宇航局（NASA）也加緊了天體生物學(xué)方面的努力。大多數(shù)研究集中在尋找其他世界中的任何生命跡象。但是新目標、新資金和不斷增長的計算能力的前景也激勵了數(shù)十年來對外星智慧生命的搜尋。

對“麥克阿瑟天才獎”得主西格爾來說，加入開普勒團隊使她離自己的終生目標——找到一顆圍繞類日恒星運行的類地行星——又近了一步。她目前的工作焦點是凌日系外行星勘測衛(wèi)星（TESS），這是由麻省理工學(xué)院主持運作的一臺NASA太空望遠鏡，于去年發(fā)射。像開普勒一樣，TESS也在尋找恒星光度輕微變暗的現(xiàn)象。當(dāng)行星經(jīng)過恒星前面時，常會發(fā)生這種現(xiàn)象。TESS正在掃描整個天空，試圖找出大約50顆像地球一樣表面布滿巖石的系外行星，這些行星將來可以由陸續(xù)投入使用的更強大的望遠鏡進一步調(diào)查，如NASA希望在2021年發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。

在西格爾辦公室里靠墻有一張“愿景桌”，上面有她收集的一些物品，用以表示“我現(xiàn)在何處，要去何處，以此提醒自己為什么要這么努力工作”。物品中包括一些拋光的石質(zhì)球體，代表一顆紅矮星及其行星群，還有她開發(fā)的低成本行星探測衛(wèi)星ASTERIA的模型。

“我還沒來得及把這個貼上去，”西格爾邊說邊展開一張恰如其分地顯示她職業(yè)生涯起始之處的海報。這是一幅顯示元素光譜特征的圖，好像一系列彩色條形碼。每種化合物會吸收一組獨特的光波長。（例如，我們看到葉子是綠色的，因為葉綠素是一種大量吸收光的分子，這種分子吸收紅光和藍光，所以反射的只有綠光。）還在二十多歲的時候，西格爾突然想到，在行星經(jīng)過恒星上空時，行星上層大氣中的化合物可能會在穿過的星光中留下光譜指紋。理論上，如果行星大氣中有來自生物的氣體，我們就可以從抵達地球的光線看到證據(jù)。

“這并不容易實現(xiàn)，”她告訴我，“你可以把巖石星球的大氣層想象成洋蔥的一層外皮，然后把它放在巨大的IMAX電影屏幕前面。”

如果一顆巖石行星以極近的距離圍繞一顆恒星運行，韋伯望遠鏡就有可能捕捉到足夠的光來調(diào)查生命跡象，但發(fā)生這種情況的概率非常低。大多數(shù)科學(xué)家包括西格爾，都認為我們需要等待下一代太空望遠鏡的誕生。在她的愿景桌上方，大片墻壁被一張薄薄的黑色塑料覆蓋，形狀像奇大無比的花瓣。這是在提醒她努力的方向：一項仍在醞釀中的太空任務(wù)，她相信這可以把她帶到另一個有生命的地球。

從很小的時候起，奧利維爾·居永就跟睡眠過不去：睡眠理應(yīng)在晚上，但居永卻更喜歡在夜晚保持清醒。居永在法國香檳酒產(chǎn)區(qū)的鄉(xiāng)下長大。11歲那年，父母給他買了一架小小的望遠鏡，他說后來他們后悔了。一夜又一夜，他通過望遠鏡觀看天空，第二天上課時打瞌睡。這架望遠鏡后來不敷所用，于是他自己造了一架更大的。但是，雖然居永可以把看到的天體放大，一晚上有幾個小時卻是定數(shù)，無法延長。有得必有所失，所以，在青春懵懂的一天，他決定“戒掉”睡眠。頭幾天的感覺棒極了，但大約一周之后，他重病不起?，F(xiàn)在回想起來，他還忍不住打個冷戰(zhàn)。

如今43歲的居永有一架非常大的望遠鏡可用。斯巴魯天文臺和另外12個天文臺坐落在夏威夷大島的莫納克亞山頂。斯巴魯?shù)?.2米反射鏡是世界上最大的單片主鏡之一。（這臺望遠鏡由日本國立天文臺運營，與同名的汽車公司沒有關(guān)聯(lián)——“斯巴魯”是昴星團的日文名字。）在海拔4205米處，莫納克亞山提供了最高、最清晰的一處宇宙景觀，而從居永在希洛的家開車過去只需要一個半小時。距離這么近，他可以隨時去測試、改進由他建造并附著在望遠鏡上的一套儀器，經(jīng)常一干就是通宵。他隨身帶著一保溫杯的濃咖啡，有段時間他還慣于往里加幾劑液體咖啡因提勁，直到一位朋友提醒他每天的攝入量已經(jīng)達到致命劑量的一半多了。

“我們可以在這里呆上幾周，逐漸把地球上的生活拋在腦后，”他告訴我，“起先你會忘了今天是星期幾，然后忘記給家人打電話。”

像西格爾一樣，居永也是麥克阿瑟獎得主。他的特殊才能在于對光的掌握：如何擺弄光，操控光，以便瞥見一些如果沒有這種“魔法”，連斯巴魯?shù)拇箸R子也看不見的東西。

“最大的問題是那里是否有生物活動，”他指著天空說，“如果有的話，是什么樣的活動？有大陸嗎？海洋？云？如果能從恒星的光中提取出行星的光，所有問題都可以得到解答?！?/p>

換句話說，“如果”能看到這顆行星的話。但是，要想將一顆布滿巖石、地球大小的行星的光與其所屬恒星的光區(qū)分開來，就像使勁瞇起眼睛來分辨出一只在泛光燈前幾厘米盤旋的果蠅。這似乎不可能，而使用今天的望遠鏡，確實不可能。但是居永把目光投向了下一代地面望遠鏡的潛力——如果能操縱它們非常、非常使勁地“瞇起眼睛”。

這正是他的儀器要做的事。這種儀器叫做——斯巴魯日冕極端自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)（SCExAO）。居永本想讓我看看系統(tǒng)的操作，但因為停電，斯巴魯關(guān)了。于是他提議帶我參觀容納望遠鏡的43米直徑穹頂建筑。這里的氧氣比海平面少40%。訪客如果擔(dān)心，可以背上瓶裝氧氣，但他認為我不需要，于是我們出發(fā)了。

“前幾天，我正帶幾個科學(xué)家參觀，有個人突然暈倒了！”他說，語氣中帶點驚訝，又帶點懊悔，“我本該看出來她挺難受的：默默跟著大家，一言不發(fā)?！蔽易ゾo欄桿，提醒自己別忘了不斷發(fā)問。

斯巴魯之類的地面望遠鏡收集光線的能力比哈勃等太空望遠鏡強大得多，主要原因是人們還無法將一面超過八米的鏡子塞到火箭中送入太空。但是地面望遠鏡有一個嚴重的缺點：它們位于厚度以公里計的地球大氣層下面，空氣溫度的波動導(dǎo)致光線不規(guī)則地彎曲——想想閃爍的星星，或者夏天瀝青路面上的蒸騰空氣，就明白了。

SCExAO的第一個任務(wù)是抵消這些干擾，方法是將來自恒星的光導(dǎo)向一面比一元硬幣還小、由2000個微型馬達驅(qū)動的變形鏡。根據(jù)來自一臺照相機的數(shù)據(jù)，馬達每秒鐘使鏡子變形3000次，以精確地對抗大氣像差，于是，我們便可以看到一束盡可能接近被大氣層干擾之前狀態(tài)的星光。接下來是“瞇眼”任務(wù)。對居永來說，恒星的光是他“試圖消除的一個眩目光點”。他的儀器包括一個由光圈、鏡子和檔板構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，這被稱為日冕儀，只允許從行星反射的光通過。

這臺儀器的實際構(gòu)造要遠為復(fù)雜，即便在不缺氧的海平面上，盯著裝置示意圖看一會兒也能令人頭暈。但是，一旦新一代望遠鏡建成，最終觀測結(jié)果將是一個確確實實從一顆巖石行星投射來的可見光點。將這一圖像導(dǎo)入分光計（一種可以將光線分解成波長結(jié)構(gòu)的裝置）中，就可以從中探尋生物印記。

西格爾、居永和大部分同行都同意，有一個生物印記在科學(xué)謹慎允許的范圍內(nèi)，幾乎可以構(gòu)成生命存在的確鑿證據(jù)。我們已經(jīng)有一個星球可以證明這一點。在地球上，作為光合作用的副產(chǎn)品，植物和某些細菌產(chǎn)生氧氣。氧氣是一種作風(fēng)放浪的分子——它跟地球表面上幾乎任何東西都可以來事兒，黏上就分不開。所以，如果能找到證據(jù)證明一個大氣層中存在氧氣，人們的眉毛就會揚起來。更能說明問題的，是由氧氣和與地球生命有關(guān)的其他化合物合成的生物印記。最令人信服的證據(jù)是同時找到氧氣和甲烷，因為這兩種來自生物的氣體會彼此消滅。兩者都找到，就意味著存在源源不斷的補充。

然而，將對外星生命的搜尋限制在氧氣和甲烷的范圍內(nèi)，未免就太以地球為中心了。生命可以采取不同于光合作用植物的形式。即便在地球上，在氧氣開始在大氣中積累之前，厭氧生物就已經(jīng)存在幾十億年了。只要能滿足一些基本要求——能量、營養(yǎng)物質(zhì)和液體介質(zhì)——生命就會以多種方式進化，產(chǎn)生許多種不同氣體。關(guān)鍵是找到超過應(yīng)有量的氣體。

我們也可以尋找其他種類的生物印記。植被中的葉綠素反射近紅外光——所謂的“紅邊”，人眼看不見，但用紅外望遠鏡很容易觀察到。如果能在一顆行星的生物印記中找到它，很可能你就發(fā)現(xiàn)了一片外星森林。但是其他行星上的植被可能會吸收不同波長的光——在有的行星上，“黑森林”可能真是黑色的，而在另外一些行星上，玫瑰是紅色的，而且其他所有植被也都是紅色的。

而且，為什么只著眼于植物呢？康奈爾大學(xué)卡爾·薩根研究所所長麗莎·卡特內(nèi)格和她的同事們已經(jīng)公布了137種微生物的光譜特征，包括在極端地球環(huán)境中生存的微生物。在另一顆行星上，這些微生物也許普遍存在。難怪人們?nèi)绱藷崆械仄诖乱淮h鏡。

阿拉巴馬州的一個設(shè)施進行部署測試之前，工作人員在對NASA的“近地小行星探測器”部分卷起的太陽帆進行最終檢查。跟傳統(tǒng)船帆借助風(fēng)力推動一樣，太陽帆由陽光的壓力推動，從而將對燃料的需求降到最低。

這種由II-VI公司和代頓大學(xué)開發(fā)的激光發(fā)射器是“突破攝星”將飛船推進到最近的恒星系所需技術(shù)的前驅(qū)。發(fā)自該設(shè)備21個透鏡的激光束可會聚在一個遠程目標上。“突破攝星”的激光陣列將把近10億道類似的光束會聚到一起。

“近地小行星探測器”太陽帆專家萊斯·約翰遜讓一小片鍍鋁塑料帆材料漂浮在空中，這種材料比人類的頭發(fā)還薄得多。用激光推動的帆可以用輕得多的石墨烯制成。他說：“今天的太陽帆有朝一日會衍生出更強大的能量帆，把我們的子孫送往星空?！?/p>

加州山景城NASA艾姆斯研究中心開發(fā)的Sprite航天器不比一張郵票大多少，它預(yù)示有一天“突破攝星”計劃的飛船可能會攜帶傳感器，在離地球最近的恒星系統(tǒng)中探測生命。

卡特內(nèi)格說：“有史以來，我們第一次有可能收集到足夠的光。我們會看出一些名堂?！?/p>

在新一代地面望遠鏡中，將最早落成且最強大的一臺是歐洲南方天文臺位于智利阿塔卡馬沙漠的極大望遠鏡（ELT），定于2024年開始運行，其39米反射鏡的集光力將超過所有現(xiàn)存斯巴魯規(guī)格望遠鏡之總和。配上居永儀器的升級版，ELT將有充分能力對位于紅矮星（銀河系中最常見的一些恒星）宜居帶的巖石行星進行成像。紅矮星比我們的黃矮星太陽更小、更暗，所以其宜居帶在更為貼近的軌道上。行星離恒星越近，反射的光就越多。

可惜，紅矮星的宜居帶不是銀河系中最舒適的地方。紅矮星能量極其充沛，在經(jīng)歷西格爾稱之為“極長、極糟糕的青春反叛期”時，經(jīng)常向太空射出耀斑。也許，某個大氣層的進化使其得以保護新生生命不被這些太陽耀斑烤焦。但是紅矮星周圍的行星也有可能被“潮汐鎖定”——總是向恒星展示固定的一側(cè)，就像月亮只有一面對著地球一樣。這將使行星的一半變得對生命來說太熱，而另一半又太冷。但是，中間地帶卻可能足夠溫和，可以容納生命。

事實上，有一顆巖石行星叫做半人馬座比鄰星b，在半人馬星座比鄰星的宜居帶軌道上運行。比鄰星是距離我們最近的一顆紅矮星，大約距地球4.2光年，也就是40萬億公里?！斑@是一個非常令人興奮的目標，”居永說。但是他同意西格爾的觀點：找到生命的最佳機會將在環(huán)繞類日恒星運行的一顆類地行星上。ELT及其同類在收集光線方面將會非常出色，但即使巨型地面望遠鏡也無法將一顆行星的光線和比之明亮100億倍的恒星的光線區(qū)分開來。

做到這一點需要更多時間和更加奇妙的技術(shù)——在有的人看來，這樣的技術(shù)簡直就是癡人說夢。還記得西格爾墻上的花瓣狀面板嗎？那是名為“遮星板”的太空儀器的一個構(gòu)件。其設(shè)計方案由28塊面板組成，圍繞一個中心樞紐布置，像一棵巨大的向日葵，直徑超過30米。花瓣的形狀很精確，起伏的波紋可以讓來自恒星的光線偏轉(zhuǎn)，在遮星板后面留下一個超暗的陰影。如果將一臺望遠鏡遠遠放置在黑暗隧道的深處，就能夠捕捉到遮星板邊緣之外來自類地行星的可見微光。

遮星板最早的可能合作伙伴是計劃于2020年代中期建成的廣域紅外觀測望遠鏡（WFIRST）。這兩個航天器將彼此協(xié)作，好像跳一場太空雙人舞：遮星板將緩步到位，阻擋從恒星發(fā)出的光，這樣WFIRST就可以探測到它周圍的任何行星，并有可能對其光譜進行采樣，尋找生命跡象。當(dāng)WFIRST忙于其他任務(wù)時，遮星板將飛向目標名單上的下一顆恒星，擋住其光線。盡管兩個舞者之間相隔數(shù)萬公里，但它們必須對齊到1米誤差之內(nèi)，舞才跳得起來。

遮星板由位于加州帕薩迪納的NASA噴氣推進實驗室開發(fā)，到最后建成尚需十年左右時間，而且誰也不能保證一定會得到資金支持。西格爾希望領(lǐng)導(dǎo)這個項目，她信心滿滿。但愿如此。太空中，一朵巨大的花兒展開花瓣擋住來自遙遠太陽的光，讓人們查看圍繞它旋轉(zhuǎn)的大大小小的世界中是否有生命，這種獨特前景多么令人振奮！

當(dāng)喬恩·理查茲2008年回應(yīng)一條程序員招聘廣告時，他萬萬沒想到會在之后十年的大半時間里到北加利福尼亞的偏遠山谷尋找外星人。搜尋外星智能的事業(yè)簡稱“SETI”，既指一項研究，也指一個名為SETI研究所的非營利組織，后者雇用理查茲來管理艾倫望遠鏡陣列（ATA，距位于硅谷的研究所總部550公里）。ATA是地球上唯一專門為探測來自外星文明的信號而建造的設(shè)施，主要由已故微軟聯(lián)合創(chuàng)始人保羅·艾倫資助，最初的構(gòu)想是由350臺直徑6米的射電望遠鏡組成陣列，但由于長期資金困難只建造了42座。一度曾有七名科學(xué)家協(xié)助運行ATA，但逐步減員后，理查茲自嘲為“最后一個屹立在戰(zhàn)場上的人”。

在8月份一個炎熱的日子，該地區(qū)發(fā)生一連串野火后不久，我來看望理查茲。煙氣遮住了周圍群山的景色，身影朦朧的碟形天線似乎從洪荒之始就未曾變動，就像復(fù)活節(jié)島雕像一樣，都執(zhí)拗地凝視著毫無特色的天空中同一個地方。理查茲帶我去了其中一座，打開下面的艙門，露出它新安裝的饋線：一個裝在厚厚的玻璃錐體中閃閃發(fā)光的鋸齒銅錐。“看起來有點像死光武器，”他說。

理查茲的工作是管理硬件和軟件，包括用以篩選每天晚上流入望遠鏡的數(shù)十萬個無線電信號的算法，以尋找“有趣的信號”。自從60年前人們開始搜尋外星信號以來，無線電頻率一直是SETI最受歡迎的獵場，主要因為它們在太空中旅行的效率最高。SETI科學(xué)家特別關(guān)注無線電頻譜中的一個安靜區(qū)域，那里沒有來自星系的背景噪聲。在相對不受干擾的頻率范圍內(nèi)進行搜索比較合理，因為這是智能外星人最有可能發(fā)送信號的地方。

理查茲告訴我，ATA正按一個清單逐個探測目標，清單上包含2萬個紅矮星。晚上，他確保一切正常運轉(zhuǎn)，在他入睡期間，天線碟面指向目標，光子快速通過光纖，來自宇宙的無線電“音樂”流向巨大的處理器。如果一個信號通過了測試，表明它既不是來自自然來源，也不是來自一些日常的地球來源——一顆衛(wèi)星、一架飛機、某人的遙控汽車鑰匙——計算機就會發(fā)出電子郵件警報。這類電子郵件他可不想錯過，所以理查茲設(shè)置了電信服務(wù)，將消息轉(zhuǎn)發(fā)到他手機上。因此，可以設(shè)想，我們與外星文明的第一次接觸很可能來自一條短信，震響的手機就放在理查茲床頭柜上。

在加州瓦列霍的“六旗發(fā)現(xiàn)王國” 主題公園， 普林西亞學(xué)院和SETI研究所的勞倫·道爾與一些“地外”高智能生物進行了交流。道爾對海豚和鯨交流系統(tǒng)的研究有助于科學(xué)家解讀外星語言的模式。

在加州瓦列霍的“六旗發(fā)現(xiàn)王國” 主題公園， 普林西亞學(xué)院和SETI研究所的勞倫·道爾與一些“地外”高智能生物進行了交流。道爾對海豚和鯨交流系統(tǒng)的研究有助于科學(xué)家解讀外星語言的模式。

然而，到目前為止，所有的有趣信號都是假警報。不像其他一些進步可以累積的實驗，SETI只有兩個狀態(tài)：要么外星人正巧在你值班時找你聊天，要么沒有。假設(shè)他們真的就在太空中什么地方，而你尋找他們的時間、地點、射頻碰巧全都合適，這種機會實在不大。SETI已退休的前研究主管吉爾·塔爾將這種搜尋比作將一只杯子在大海里浸一下：撈到一條魚的機會極其微小，但并不意味著大海中魚不多。不幸的是，美國國會很久以前就對浸杯子失去了興趣，于1993年突然終止了資助。

我們應(yīng)該尋找的不是來自ET的信息，而是ET之所以為ET的跡象。我們也許能夠感知到其不同于人類的智慧。

好消息是，雖然SETI研究所斷了糧，SETI研究項目最近卻獲得了頗為可觀的資助，令整個領(lǐng)域大為振奮。2015年，尤里·米爾納，一位俄羅斯出生的風(fēng)險投資家，創(chuàng)立了“突破倡議”，承諾提供至少2億美元在宇宙中尋找生命，其中1億專門用于尋找外星文明。米爾納是臉書、推特和其他許多互聯(lián)網(wǎng)公司的早期投資者。在那之前，他在俄羅斯成立了一家非常成功的互聯(lián)網(wǎng)公司。他的慈善愿景可以概括為：如果大家公認尋找外星智慧生命的證據(jù)值得花1億美元，那么何不由他來出這1億美元呢？

米爾納說話溫和，不引人注目，直到他站在我椅子旁邊，我才發(fā)現(xiàn)他來了。他告訴我他的背景——物理學(xué)學(xué)位，對天文學(xué)的終生熱愛，用宇航員尤里·加加林的名字給他起名的父母親。加加林在米爾納出生前七個月成為第一個進入外層空間的人。米爾納出生和加加林上天都是在1961年。米爾納指出，也是在那一年，SETI啟動。他說：“冥冥中，一切相互關(guān)聯(lián)。”

通過他的首創(chuàng)項目之一“突破聆聽”，他打算在10年內(nèi)花掉1億美元，其中大部分用在加州大學(xué)伯克利分校的SETI研究中心。另一個項目“突破觀察”是資助新的技術(shù)，與歐洲南方天文臺在智利的超大型望遠鏡合作尋找生物印記。

最為野心勃勃的是米爾納的“突破攝星”計劃，投資1億美元探索前往離我們最近的恒星系統(tǒng)——半人馬座阿爾法星的可行性，巖石星球比鄰星b就位于這個恒星系統(tǒng)中。要明白這一挑戰(zhàn)有多么嚴峻，需要一點洞察力。1977年發(fā)射的第一艘“旅行者號”飛船，用了35年才進入星際空間。以這種速度航行，“旅行者號”需要大約7.5萬年才能到達半人馬座阿爾法星。就目前對“攝星”的規(guī)劃而言，一隊卵石大小的宇宙飛船以五分之一光速在太空中飛馳，僅用20年就能到達半人馬座阿爾法星。根據(jù)最初由加州大學(xué)圣巴巴拉分校物理學(xué)家菲利普·魯賓提出的規(guī)劃，這個微縮版的哥倫布艦隊將由一個地基激光陣列推進，其聚集在飛船上的能量比一百萬個太陽還要強大。也許，這個計劃根本無法實現(xiàn)。但這正是私人資金的優(yōu)勢：與政府項目不同，人們不但允許你押寶，而且指望你大賭一把。

“讓我們過五年或十年再來看看這計劃可不可行，”米爾納聳聳肩說道，“我熱心不是因為我認定計劃中哪一點一定能成功。我熱心是因為值得一試。”

會見米爾納的第二天，我去SETI在加州大學(xué)伯克利校園的研究中心拜訪了“突破聆聽”慷慨捐贈的受益者。伯克利SETI研究中心主任安德魯·西米翁的任務(wù)是將智能外星人搜索提升到一個新的水平。除了伯克利的任命，他還擔(dān)任SETI研究所本部的相關(guān)研究負責(zé)人，包括ATA的運作。

38歲的西米翁看起來就像個不折不扣的新一代SETI大師：頭剃得精光，身材緊湊，一條細細的金鏈在考究襯衫的紐扣上方隱隱閃現(xiàn)。他肯定了過去幾十年塔爾特及其SETI研究所同事們所做的研究，同時熱切地指出SETI今后的發(fā)展跟過去大有不同。SETI最初的靈感來自于建立聯(lián)系的可能性——我們向外面張望，希望看到從外面向我們張望的外星人。SETI 2.0版試圖確定科技文明是否如黑洞、引力波或其他天文現(xiàn)象一樣，是宇宙景觀的一部分。

他告訴我，“突破聆聽”絕不是放棄對無線電信號的傳統(tǒng)搜索;相反，在這方面的投入還有所增加：在西弗吉尼亞和澳大利亞的兩臺單碟式射電望遠鏡上，大約四分之一的觀看時間是用于SETI項目。使西米翁更加興奮的是與南非新MeerKAT望遠鏡的合作，那是由64個射電天線碟組成的陣列，每一個的尺寸都是ATA的兩倍多?！巴黄岂雎牎睂?00萬顆恒星進行不間斷監(jiān)聽，在未來十年將把南非和澳大利亞的數(shù)千個天線碟連接起來，全部鏡面的接收面積加在一起將超過1平方公里。

西米翁還告訴我其他一些有關(guān)SETI的情況——“突破聆聽”與位于中國、澳大利亞和荷蘭的望遠鏡的合作，以及其他地方對可見光信號和紅外信號的搜索。大體說來，SETI正在經(jīng)歷從作坊產(chǎn)業(yè)向全球企業(yè)的轉(zhuǎn)變。

最重要的是，我們自身文明中技術(shù)的加速發(fā)展賦予了我們力量和靈感，讓我們從另一個角度來審視探索的目標。60年來，我們一直在等ET（外星人）給地球打電話。但ET多半并沒有令其信服的理由與我們溝通，就好像我們不覺得要向一群螞蟻問好一樣。我們可能覺得跟自己的過去相比，在技術(shù)上已經(jīng)滿成熟了，但是與宇宙中可能存在的其他文明相比，我們還處在幼年期呢。我們能夠探測到的任何文明都有可能領(lǐng)先我們數(shù)百萬年，或許數(shù)十億年。

我們應(yīng)該尋找的不是來自ET的信息，而是ET之所以為ET的跡象。其不同于人類的智慧我們可能還無法理解，但是通過尋找技術(shù)證據(jù)——所謂的“技術(shù)印記”——我們也許能夠感知到。

最明顯的技術(shù)印記是我們已經(jīng)制作或設(shè)想可以制作的東西。哈佛大學(xué)的阿維·洛布是“突破攝星”咨詢委員會的主席，他指出，如果另一個文明使用類似的激光推進在太空中航行，它跟“攝星”類似的激光束在宇宙的邊緣都可以看見。洛布還建議尋找氯氟烴的光譜特征，對于未能活過技術(shù)幼年階段的外星人，釋放過量氯氟烴污染大氣可能是他們滅絕的原因。

拜訪洛布時，他告訴我：“基于人類自己的行為來推想，一定有許多文明因為濫用技術(shù)力量而自取滅亡。如果我們在摧毀自己的星球之前找到它們，就能學(xué)到很多東西。我們可以從中吸取教訓(xùn)。”

樂觀一點來看，從成功解決能源問題的文明中，我們可以學(xué)到更多。在NASA的一次技術(shù)印記會議上（是的，四分之一世紀后，NASA也重返SETI游戲），有人談到要從幻想中人類在未來建造的巨型建筑獲取余熱。“戴森球”是包圍一顆恒星并捕獲其所有能量的假想太陽能陣列裝置，如果圍繞我們自己的太陽構(gòu)建一個戴森球，1秒鐘內(nèi)就能產(chǎn)生按當(dāng)前需求量足夠我們使用100萬年的能量。假如了解到其他文明已經(jīng)完成了如此壯舉，也許會給我們帶來一些希望。

不管怎么說，空間是廣闊無垠的，時間也是如此。即便我們擁有越來越強大的計算機和望遠鏡，有SETI益發(fā)豐富的研究計劃，再加上100個尤里·米爾納的財力助推，可能還是永遠碰不到外星智能。另一方面，某顆遙遠星球上生命的首次宣示似乎隨時可能發(fā)生，又令人感到毛骨悚然。

“你永遠不知道會發(fā)生什么，”西格爾說，“但我的確知道那些恒星周圍有著某種偉大的存在?！?h3>下一代行星獵手

地面儀器

地基望遠鏡可以容納相對較易維護的重量大、功能強的光學(xué)器件。但是地球的大氣層過濾并扭曲了星光，限制了這些望遠鏡觀察外層空間的能力。

軌道儀器

遠離地球大氣層的太空望遠鏡可以探測電磁波譜中的頻率和波長。但要發(fā)射升空，尺寸得夠小，而且它們飛得太遠，無法進行后續(xù)修理。

開普勒望遠鏡探測到了數(shù)千顆系外行星，去年燃料耗盡時退役，但是新望遠鏡預(yù)示著狩獵行動會有巨大的改進。這里展示的望遠鏡有望大大提高我們探測幾千光年之外的宜居性跡象的能力。除了體積大小和離恒星的距離之外，這些望遠鏡還可以研究一顆行星的的地形，檢查云層。

探求光明

地球生命的氣態(tài)跡象 穿過大氣層的電磁能量（ 光） 會產(chǎn)生這樣的光譜，表明存在與生命相關(guān)的化合物。

圖中，一顆系外行星在一顆非常像太陽的恒星前運行。一種發(fā)現(xiàn)行星是否可能包含生命的方法是尋找被稱為生物印記的信號。當(dāng)恒星的光被一顆行星反射，或者穿過行星的大氣層（如藍色光環(huán)所示）時，氣體會吸收特定的波長。通過望遠鏡觀察到的光譜可以顯示是否存在與生命相關(guān)的氣體，如氧氣、二氧化碳或甲烷。

觀測色彩

地球生命的彩色標志 紅光的吸收和近紅外光的反射（ 被稱為植被“紅邊”）之間光譜的鮮明對比表明植物的存在。

在地球上，光合作用植物中的葉綠素吸收紅光和藍光，所以植物看起來是綠色的。然而在其他生物世界，光合作用可能會使用不同的色素。從這顆假想系外行星的冰冷月亮上看過去，行星的淡紫色來自一種叫做視黃醛的色素，這種色素也能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)化為代謝能量，并且在地球早期的生命歷史中可能先于葉綠素出現(xiàn)。

擁有智慧的外星生物

來自太空的信號尖峰 這個來自對14個行星系統(tǒng)調(diào)查的功率譜包含了一個看起來很有希望的信號，但沒有證據(jù)表明它是由智慧生物創(chuàng)造的。

迄今為止，對外星智慧的搜索一直集中在探測從太空傳來的無線電信號上。隨著計算能力的提高和更靈敏的望遠鏡誕生，研究人員正在將搜索范圍擴大到可見光和紅外線信號，試圖發(fā)現(xiàn)先進文明的“技術(shù)印記”。這可能包括激光脈沖、污染氣體或者圍繞附近的一顆恒星而建造的巨型能量采集裝置。

尋找宜居性空間

沒有接收太多的太陽輻射，而且距太陽有一定距離使水處于液態(tài)。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)47顆符合這些特征的系外行星。但隨著新望遠鏡在銀河系中搜尋行星的范圍遠超以往，這個數(shù)字將會不斷增長。

激光驅(qū)動力

“突破攝星”是一項處于開發(fā)階段的雄心勃勃的計劃，將派遣小型探測器經(jīng)過20年的旅程前往系外行星半人馬座比鄰星b。但即便是重量極輕的航天器也需要燃料，走得越遠，所需越多。提出的解決方案？舍棄燃料，從軌道衛(wèi)星發(fā)射探測器，用地球上的激光器提供推進力。