尋找第二家園

諸葛士元

如果“開普勒”最終發(fā)現(xiàn)宜居帶中的類地行星極少或沒有，那也是一項意義深遠(yuǎn)的發(fā)現(xiàn)，這說明地球可能是宇宙中的一個特例，人類可能是宇宙中尚存的唯一生命。

實際上，人類很早就開始尋找除地球以外的宜居星球，其原因是多方面的，例如，尋找地外生命，從而深入研究生命、地球、太陽系乃至宇宙起源和演化，以及人類在宇宙中的地位和最終的命運;解決地球上存在的一些難以解決的問題，例如，到2050年，全球人口總數(shù)將從現(xiàn)在的68億增長到90多億，因此有些科學(xué)家已經(jīng)開始研究向外空移民的方案了，這就要求找一個宜居的星球作為人類的第二家園。有的星球以前可能與地球很類似，但經(jīng)過幾十億年的演化變成大氣層稀薄、溫度較低、水源枯竭等不適合宜居了，研究其演化過程，可以預(yù)知地球的未來，并提前采取措施，防止地球像它一樣變成人類難以生存的星球，等等。

兩種探索手段

目前，人類探索太空主要采用兩種手段，一是天文觀測，二是空間探測。天文觀測就是用望遠(yuǎn)鏡在地面或地球軌道觀測宇宙中的星球和星際空間，其特點是能看得很遠(yuǎn)、很廣，例如，“哈勃”空間望遠(yuǎn)鏡的觀測距離可達140億光年，但是由于距離遠(yuǎn)，采用這種方式看得不清楚，無法了解地外星球的細(xì)節(jié)，適用對宇宙進行普查。

空間探測就是發(fā)射空間探測器飛往地外星球進行近距離觀測、就地考察甚至采樣返回地球，其特點是能夠詳細(xì)了解目標(biāo)星球方方面面，對它進行全面而深入的研究，但是由于技術(shù)的原因，不能飛得很遠(yuǎn)，目前僅限于在太陽系內(nèi)，適合對太陽系進行詳查?！肮笨臻g望遠(yuǎn)鏡拍攝的冥王星照片的分辨率為500千米，而2015年7月14日飛掠冥王星的“新視野”探測器拍攝的冥王星照片的分辨率為80米。所以，天文觀測和空間探測各有千秋，可以取長補短，因此現(xiàn)在都在用于太空探索。

尋找地外宜居星球還有一種方式，那就是尋找外星人，因為外星人很有可能比地球人進化許多，掌握了地球人難以想象的先進技術(shù)，住在更宜居的星球。這項工作早已通過天文觀測和空間探測的方式開展。

在天文觀測方面，已開展過多種探索，其中最著名的事例發(fā)生在1974年，當(dāng)時美國科學(xué)家用計算機語言，描述了地球上的氫、氧、氮、氦、煤等結(jié)構(gòu)，利用位于波多黎各的304米射電望遠(yuǎn)鏡將這些信號發(fā)向太空，以期被外星人接收。

突破倡議

今年7月20日，英國著名科學(xué)家霍金與俄羅斯億萬富豪尤里·米爾納共同宣布啟動“突破倡議”項目，準(zhǔn)備歷時10年，耗資1億美元，通過掃描宇宙的方式搜尋外星智慧生命。

該項目的第一部分是“突破聆聽”，即尋找可能由外星人制造的信號，無論這些信號是外星人故意發(fā)送的，還是它們的廣播或電視節(jié)目泄露的，目標(biāo)是100萬個最近的恒星系統(tǒng)、銀河系核心和銀道面以及100個最近的星系。他們將使用世界上最大的兩個射電望遠(yuǎn)鏡——位于美國西弗吉尼亞州的格林班克望遠(yuǎn)鏡和位于澳大利亞新南威爾士州的帕克斯天文臺，以500兆赫～15吉赫的頻率對宇宙進行搜索，掃描頻率范圍比以前擴大了幾乎5倍，搜索效率將是以往的100～1000倍。

同時，更強大的計算能力將幫助科學(xué)家們在更寬的頻率范圍內(nèi)同時分析數(shù)據(jù)，以期找到一個信號。如果接收到這樣的信號，說明對方的進步程度跟人類差不多。如果某個外星文明的技術(shù)過于超前，完全超出了人類的理解，人類也無法探測得到。如該項目真能搜索到地外文明的信號，接下來人類將真正面臨至關(guān)重要的問題：兩個文明之間能不能進行交流？有專家認(rèn)為，星際空間里，無線電交流是一種效率很低的方式?！靶乱曇啊卑l(fā)回一張照片就需要4個半小時，還是在太陽系內(nèi);以光速從地球到最近的恒星走一個來回尚且需要8年半時間。因此，跟外星文明進行交流還是件遙遠(yuǎn)的事情。

該項目的第二部分是“突破信息”，即進行一場獎金高達100萬美元的競賽——設(shè)計一條代表地球人的物種和家園的信息送入太空。

在空間探測方面，人類還數(shù)次借助空間探測器將地球信息送向深空，以期望與外星人取得聯(lián)系。例如，1972年、1973年美國先后發(fā)射的先驅(qū)者10號和11號，就分別帶有表明地球方位和大致特征的“名片”，上面畫著地球人的形象、太陽系相對于14顆脈沖星的位置、地球的方位等?？茖W(xué)家認(rèn)為，它們經(jīng)過800萬年的飛行后，可能與存在生命的恒星或行星系相會。

1977年美國發(fā)射的旅行者1號和2號，都攜帶了一張名為“地球之音”的銅質(zhì)“光盤”。龐之浩說，該盤直徑30.5厘米，表面鍍金，音質(zhì)可保存10億年。一面錄制了美國總統(tǒng)和聯(lián)合國秘書長的賀辭，和用55種人類語言錄制的問候語，其中包括普通話、閩南語、粵語和吳語四種中國方言。

唱片中還有包括中國古曲《流水》在內(nèi)的27首世界名曲，以及火山爆發(fā)、滂沱大雨、海浪、鳥啼蟲鳴、嬰兒啼哭等35種地球自然界的聲音，以表示地球發(fā)展歷史。另一面錄制了包括中國長城和中國家宴在內(nèi)的116幅照片，反映太陽系方位、地球人的細(xì)胞組成、男女性別以及風(fēng)土人情等。其中旅行者1號已成為世界上第一個飛出太陽系的探測器，估計能工作到2025年。旅行者2號在2010年4月22日運行至太陽系邊緣時，發(fā)回了一些奇怪的信號，至今無法破解。一位德國UFO專家據(jù)此斷言，該探測器被外星人劫持，程序被重新編寫。而美國國家航空航天局專家則認(rèn)為可能是飛船上的存儲系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

今年7月14日飛掠冥王星的“新視野”探測器攜帶了來自世界各地的照片、聲音、文字甚至電腦程序，它在2019年抵達太陽系邊緣的柯伊伯帶之后，會主動將這些信息通過無線電波發(fā)送出去。

有專家認(rèn)為利用空間探測器尋找外星人，如同向茫茫大海投放漂流瓶。在廣袤無垠的太空中，一個小小的空間探測器發(fā)出的訊息能被外星文明獲取的幾率極小，不能算作真正意義上尋找外星人的方式。

什么樣的行星宜居？

生命起源和其他世界的宜居性是當(dāng)今科學(xué)界面臨的兩個最大的謎。有科學(xué)家通過試驗和研究稱，類地行星、類火星行星、類木衛(wèi)二行星等行星適合人類居住，而且每種類型的宜居行星成為地外生物體的棲息場所的可能性各不相同。

類地行星的顯著特征是：大氣濃度適當(dāng)，擁有液態(tài)水、適中的溫度和穩(wěn)定的氣候。類火星行星是那些以前曾與地球類似（如火星和金星），它們?nèi)杂锌赡艽嬖谏?。木衛(wèi)二是擁有液態(tài)水的水世界，不過這些水都隱藏在冰層下，而不是在行星表面流淌。有科學(xué)家表示，尋找類地行星是找到太陽系外的生態(tài)系統(tǒng)的最好方法，但類地行星并不是高等生命所必需的。

一顆適于生命居住的行星必須滿足諸多條件，其中一個最為常見的條件就是行星表面存在液態(tài)水，決定這一條件的主要因素是行星所在星系的類型，即恒星體積、有效溫度和行星軌道。第二個影響宜居性的因素便是行星的體積與質(zhì)量，質(zhì)量大約不及地球一半的行星無法擁有足夠的表面重力以牢牢“鎖住”維持生命的大氣層;質(zhì)量大約是地球10倍的行星雖然能夠擁有足夠的表面壓力，但同時也“鎖住”重量最輕同時數(shù)量也最多的元素——氫和氦，最終成長為氣態(tài)巨星。其他影響宜居性的因素包括大氣的數(shù)量和構(gòu)成（影響行星溫度并保護其免受紫外線和宇宙射線侵害），以及所在行星系統(tǒng)內(nèi)的衛(wèi)星及巨行星的影響，如是否可以保護其免受小行星撞擊等。

現(xiàn)在，人類通過空間探測器已基本了解了太陽系內(nèi)的各類行星，包括一些矮行星。就目前來看，火星是最適合地球人移民的星球，因為它與地球最為相似，尤其是有大氣，但也需要通過大規(guī)模改造，才能成為人類第二個家園，估計以目前的技術(shù)發(fā)展速度，還需要等800年。月球雖然離地球最近，運行在太陽系內(nèi)的宜居帶，但月球上沒有水，所以難以改造適合移民的星球。

在搜尋太陽系外的類地行星方面，“開普勒”是目前的最佳利器。太陽系外各恒星的發(fā)光量差別很大，一般把它們分為三大類，即A類、G類和M矮星。A類恒星溫度最高，宜居帶離恒星更遠(yuǎn)。G類恒星的宜居帶與地球軌道相近，軌道周期約在1年上下。M矮星則處在另一個極端，放出的能量較少，所以宜居帶相應(yīng)較近，軌道周期要短很多?！伴_普勒”主要觀測G類恒星宜居帶中的行星。

無論“開普勒”是否有發(fā)現(xiàn)第二個地球，這一項目均具有重要意義。其發(fā)現(xiàn)結(jié)果可決定未來幾年太空探險任務(wù)的方向，讓天文學(xué)家知道，究竟該不該花費力氣尋找第二個地球和外星生物。

如果發(fā)現(xiàn)較多類地行星，則意味著生命在銀河系內(nèi)可能很普遍，并為未來的任務(wù)指明道路，掀起一股仔細(xì)研究這些行星的熱潮，人類將研究太陽系外類地行星是否存在其他和生命有關(guān)的證據(jù)?？茖W(xué)家可利用今后研制的空間望遠(yuǎn)鏡進一步詳細(xì)觀測，如果接下來發(fā)現(xiàn)這些行星上存在水或氧氣的化學(xué)特征，意味著可能有生命存在。比如，美歐將分別實施“類地行星發(fā)現(xiàn)者”和“達爾文”計劃，它們計劃在2020年前發(fā)射用于觀測位于恒星宜居帶中的行星，主要目標(biāo)是觀測那些穿過行星大氣的光線的光譜，以此來尋找和生命有關(guān)的氧和其他化學(xué)成分的信號。

如果“開普勒”最終發(fā)現(xiàn)宜居帶中的類地行星極少或沒有，那也是一項意義深遠(yuǎn)的發(fā)現(xiàn)，這說明地球可能是宇宙中的一個特例，人類可能是宇宙中尚存的唯一生命。這也將意味著不可能有什么‘星球大戰(zhàn)’?！睂＜艺f，“開普勒”不會發(fā)現(xiàn)什么外星人，但會有助于發(fā)現(xiàn)外星人的家園。此后，人類要探測更遙遠(yuǎn)的類地行星，這將在技術(shù)上存在很大的障礙，而且也需要花很長的時間。