搜尋系外行星，尋找外星生命

一幅由外星衛(wèi)星組成的CEB的藝術(shù)想象圖，以及發(fā)明家兼科幻作家亞瑟·C·克拉克。

使用現(xiàn)有的儀器可以探測(cè)到和我們?nèi)祟?lèi)技術(shù)相當(dāng)?shù)耐庑俏拿?。一?xiàng)新的研究表明，如果地球同步衛(wèi)星在一個(gè)陌生的星球上覆蓋足夠厚，它們就可以被用于尋找未知行星的儀器。假如外星人也會(huì)發(fā)射衛(wèi)星來(lái)監(jiān)測(cè)人類(lèi)的一舉一動(dòng)，那么就可以通過(guò)搜尋這些行星作為線索，進(jìn)一步尋找外星人。

當(dāng)今世界，政府和私營(yíng)企業(yè)都使用地球同步衛(wèi)星，用在科學(xué)、通信、間諜和軍事活動(dòng)等方面。根據(jù)這項(xiàng)研究，如果先進(jìn)的外星文明將足夠多的衛(wèi)星發(fā)射到他們自己的行星同步帶中，這些宇宙飛船就可以創(chuàng)造出一種從地球上可見(jiàn)的密集的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

研究報(bào)告的主要作者，西班牙加那利群島天體物理研究所的赫克托·索卡索·納瓦羅說(shuō)：“這是一個(gè)很小的機(jī)會(huì)，但關(guān)鍵是它是免費(fèi)的。”索卡索·納瓦羅模擬了圍繞系外行星的地球同步衛(wèi)星帶的存在，以確定它們是否能被美國(guó)宇航局的開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡和該機(jī)構(gòu)最近發(fā)射的“凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星”（TESS）等儀器探測(cè)到。他發(fā)現(xiàn)，不管組成同步衛(wèi)星帶的是許多小型衛(wèi)星還是少數(shù)大型的、達(dá)到城市規(guī)模的物體，這個(gè)同步衛(wèi)星帶都需要達(dá)到特定的完整度才能被上述航天器探測(cè)到。索卡斯·納瓦羅將這一假設(shè)的同步衛(wèi)星帶結(jié)構(gòu)稱(chēng)為“克拉克系外衛(wèi)星帶”（CEB），它是以著名科幻小說(shuō)家亞瑟·C·克拉克的名字命名的。

探尋秘訣在于行星亮度

天文學(xué)家已證實(shí)在太陽(yáng)系外存在許多行星，而且還不斷有新發(fā)現(xiàn)。

開(kāi)普勒和苔絲都用“凌日法”來(lái)探測(cè)行星。航天器需要長(zhǎng)時(shí)間地觀察一個(gè)恒星系統(tǒng)。如果一個(gè)行星的軌道合適，而且時(shí)機(jī)剛好，那么從望遠(yuǎn)鏡的角度來(lái)看，這顆行星在經(jīng)過(guò)其主恒星面前時(shí)，會(huì)導(dǎo)致恒星亮度小幅下降，而這有可能被探測(cè)到。除了作為一名天體物理學(xué)家，索卡索·納瓦羅還主持著一個(gè)廣播節(jié)目和播客。他說(shuō)，那項(xiàng)工作幫助他想出了CEB的主意。一天，一個(gè)聽(tīng)眾問(wèn)到太陽(yáng)是否有一顆同步衛(wèi)星的問(wèn)題。

索卡索·納瓦羅說(shuō)：“當(dāng)我通過(guò)計(jì)算來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，我腦海中出現(xiàn)了一顆衛(wèi)星穿越太陽(yáng)圓面的圖像?！彼f(shuō)：“這讓我不禁要問(wèn)自己，圍繞遙遠(yuǎn)的系外行星運(yùn)行的衛(wèi)星，是否可以在其凌星的過(guò)程中被觀測(cè)到?！弊銐蚨嗟奈镔|(zhì)圍繞一顆系外行星運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致在地球上的天體運(yùn)行之前和之后的恒星光亮度的輕微下降?？茖W(xué)家們利用這種方法發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系以外的行星以及遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)系天體周?chē)男行黔h(huán)。

索卡索·納瓦羅說(shuō)，假定的外星衛(wèi)星信號(hào)會(huì)有一個(gè)類(lèi)似于環(huán)帶的信號(hào)的特征，即CEB和光環(huán)都是由一群圍繞一顆行星運(yùn)行的物體組成的——但這個(gè)鮮明特征在外觀上存在著微妙的技術(shù)差異。這一信號(hào)還將揭示旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體的離地高度，從而為人們判斷這些物體是天然的還是外星人制造的提供一個(gè)重要線索。

一個(gè)環(huán)系統(tǒng)可以發(fā)生在任何距離地球表面的地方，也就是說(shuō)行星環(huán)系統(tǒng)與行星表面的距離并不固定。但如果這些物體在靜止高度（地球上是35700公里）軌道上運(yùn)行，它們“很有可能是人造的”。

他說(shuō):“它們是由許多小的物體組成還是由一些大的物體組成無(wú)關(guān)緊要，只要它們分散在軌道上，就會(huì)產(chǎn)生相同的特征。”他還發(fā)現(xiàn)，距地球100光年以?xún)?nèi)的暗淡的紅矮星周?chē)前l(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)衛(wèi)星帶的理想地帶。

衛(wèi)星密度也是關(guān)鍵

幾十年來(lái)，天文學(xué)家一直在尋找探測(cè)外星人蹤跡的方法，并著重于尋找比我們的技術(shù)更先進(jìn)的文明。索卡索·納瓦羅說(shuō)，這種方法的問(wèn)題在于，很難確定一個(gè)比人類(lèi)更先進(jìn)的物種的發(fā)展路徑。例如在20世紀(jì)60年代，研究人員提出，一個(gè)先進(jìn)的文明可能會(huì)利用“戴森球”（戴森球其實(shí)就是直徑2億千米不等，用來(lái)包裹恒星開(kāi)采恒星能的人造天體。這是一個(gè)利用恒星做動(dòng)力源的天然的核聚變反應(yīng)堆。）和其他巨型結(jié)構(gòu)從母恒星那里獲取能量。但索卡索·納瓦羅指出說(shuō)，如果一個(gè)文明成功地改良了核聚變的過(guò)程，它可能永遠(yuǎn)不需要建造這樣的結(jié)構(gòu)。但索卡索·納瓦羅說(shuō)，尋找技術(shù)上類(lèi)似于我們自己的文明更有意義，因?yàn)槲覀冎滥壳爸辽僖呀?jīng)有一組人踏上了這條道路。

科學(xué)家一直在尋找其他文明的類(lèi)似于我們無(wú)意中（有時(shí)故意）發(fā)送到太空的無(wú)線電信號(hào)。制造衛(wèi)星也可能是其他文明邁出的一步。在研究極端先進(jìn)文明可能存在的特征的研究中，有大量的猜測(cè)，CEB的優(yōu)勢(shì)在于，它是一種我們已經(jīng)了解的真實(shí)技術(shù)。索卡索·納瓦羅說(shuō)：我們目前的望遠(yuǎn)鏡可以探測(cè)到比我們先進(jìn)一點(diǎn)的外星文明的衛(wèi)星。

對(duì)癡迷于科幻小說(shuō)的人來(lái)說(shuō)，戴森球可能是圣杯。一個(gè)先進(jìn)的、能源缺乏的文明可能會(huì)從所給予他們生命的恒星中獲得盡可能多的能量，以此促使他們建立一個(gè)巨大的結(jié)構(gòu)，將其完全包圍，并收集所有的能量。

虎斑星，因該星球上可能存在“外星巨型建筑”，很多人對(duì)它議論紛紛。這顆恒星隨著時(shí)間的推移，會(huì)突然變暗。有一種假說(shuō)認(rèn)為，這種外星建筑其實(shí)是一臺(tái)巨型裝置，能捕捉恒星能量并能將其轉(zhuǎn)化為更有用東西。當(dāng)能量被裝置吸收時(shí)，恒星會(huì)變暗。

通過(guò)使用來(lái)自公共資源的數(shù)據(jù)匯編，索卡索·納瓦羅確定，環(huán)繞地球的人造衛(wèi)星至少有1738個(gè)，其中約三分之一是在地球靜止軌道上。假設(shè)每一個(gè)物體的大小約為1米，他估計(jì)地球?qū)⑿枰蠹s10億倍數(shù)量的地球同步衛(wèi)星，才能被像開(kāi)普勒或“凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星”（TESS）這樣的儀器發(fā)現(xiàn)。根據(jù)過(guò)去15年衛(wèi)星發(fā)射的數(shù)量，如果按這種趨勢(shì)發(fā)展下去，他估計(jì)地球可以在2200年左右形成一個(gè)潛在的可被觀測(cè)的地球同步帶。

當(dāng)然，更大的物體可以使一個(gè)文明的CEB更容易被探測(cè)到。索卡索·納瓦羅指出了另一個(gè)克拉克的想法——一個(gè)太空升降機(jī)，它可以將人們從一顆行星表面快速移動(dòng)到一個(gè)始終處在同一地點(diǎn)上空的地球同步太空站。太空電梯和衛(wèi)星的結(jié)合可以產(chǎn)生足以被觀測(cè)到的亮度下降信號(hào)。

索卡斯·納瓦羅的計(jì)算表明，一個(gè)可探測(cè)到的CEB將需要大量相互間隔100米、直徑1米的衛(wèi)星，或者大量相互間隔100千米、直徑1千米的太空城市，或者是兩者的混合。這是文明的合理密度嗎？只要有希望還是值得一看，以防萬(wàn)一。

開(kāi)普勒和TESS可進(jìn)行這樣的搜索

國(guó)家航空航天局的凌日系外行星測(cè)量衛(wèi)星（TESS）緊湊而有力，機(jī)身寬 1.5米。這個(gè)行星獵人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)比著名的開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡更多的外星世界。

“開(kāi)普勒”和“凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星”（TESS）都有能力進(jìn)行這樣的搜索。索卡索·納瓦羅說(shuō)：“如果我們足夠幸運(yùn)，且太空中開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的一個(gè)恒星系中恰好擁有一顆CEB密度較大的行星，那么開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡肯定會(huì)觀測(cè)到它?！彼嶙h重新分析開(kāi)普勒在其主要任務(wù)和K2（開(kāi)普勒自2014年以來(lái)執(zhí)行的額外的任務(wù)）期間發(fā)現(xiàn)的2600多顆被證實(shí)的行星，目的是觀察它們是否含有外星衛(wèi)星的微弱信號(hào)。

開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡的相關(guān)科研人員利用計(jì)算機(jī)程序來(lái)篩選該任務(wù)收集的大量數(shù)據(jù)并識(shí)別系外行星，而尋找行星環(huán)和系外行星衛(wèi)星的團(tuán)隊(duì)也要使用算法。一個(gè)程序是否會(huì)發(fā)現(xiàn)CEB將取決于該程序是如何設(shè)置的。

“它們的相似程度足以讓CEB觸發(fā)檢測(cè)，但我不會(huì)認(rèn)為這是理所當(dāng)然的，自動(dòng)化程序很容易錯(cuò)過(guò)它們不需要的東西。在我們開(kāi)始真正地觀察這些數(shù)據(jù)之前，那些顯著的亮度下降完全沒(méi)有被注意到，只是因?yàn)橹绊?xiàng)目的重點(diǎn)并不是尋找這方面的現(xiàn)象，”索卡索·納瓦羅說(shuō)。TESS發(fā)現(xiàn)CEB的可能性更大些，因?yàn)門(mén)ESS望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)現(xiàn)更多圍繞在紅矮星附近的行星。

NASA的官員說(shuō)，TESS的工作才剛剛開(kāi)始，而開(kāi)普勒的光輝歷程即將結(jié)束。美國(guó)宇航局官員表示，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡幾乎耗盡了燃料，幾個(gè)月后可能會(huì)停止運(yùn)行。