如何科學(xué)尋找外星人？

相信不少人都已經(jīng)看過了2023年9月12日墨西哥國(guó)會(huì)上展示的“外星人遺骸”了。面對(duì)兩具渾身泛白的干癟軀體，雖然視頻里的國(guó)會(huì)議員們一臉嚴(yán)肅，但觀眾們卻顯然不太相信這場(chǎng)“演出”。這條新聞讓我們思考：世界上真的有外星人嗎？我們又應(yīng)該如何科學(xué)尋找外星人？

科學(xué)的邏輯

其實(shí)，找外星人不只是美國(guó)和墨西哥的“專利”。進(jìn)入20世紀(jì)之后，受到科技發(fā)展、超英漫畫和冷戰(zhàn)等多方因素的影響，全球人民找外星人的熱情更加高漲?！暗谌惤佑|”的報(bào)告也是越來越邪乎。雖然找外星人這件實(shí)踐門檻低、吹牛格局高的事情吸引了大量民科和陰謀論者參與其中，但確實(shí)也有人嚴(yán)肅對(duì)待地外生命的話題。比如美國(guó)前總統(tǒng)福特和卡特就都聲稱自己見過外星人，福特還因此召集了一些空軍官員和科學(xué)家搞了個(gè)聽證會(huì)，并做出一個(gè)專門找地外生命的“藍(lán)皮書”計(jì)劃。

那么尋找外星人科學(xué)的邏輯是怎么來的呢？1877年火星沖日期間，意大利天文學(xué)家喬凡尼·斯基亞帕雷利觀測(cè)到火星赤道南、北緯60°之間地區(qū)分布有大片細(xì)長(zhǎng)的直線網(wǎng)絡(luò)，喬爾尼認(rèn)為這些直線網(wǎng)絡(luò)是火星上的水網(wǎng)，并將他們命名為“火星運(yùn)河”。同時(shí)期的美國(guó)天文學(xué)家洛厄爾認(rèn)為這些“運(yùn)河”是火星存在智慧生物的證據(jù)，并得到了學(xué)界的普遍認(rèn)同。洛厄爾的觀點(diǎn)之所以能被主流學(xué)界接受，一方面是因?yàn)楫?dāng)時(shí)人類正在地球上興建運(yùn)河，而這些密集的水網(wǎng)代表了火星上同樣可能存在先進(jìn)生產(chǎn)力。另一方面則是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的人們已經(jīng)在一定程度上認(rèn)識(shí)到了水對(duì)生命的重要性。

洛厄爾不太科學(xué)的假設(shè)其實(shí)揭示了貫穿搜尋地外生命歷程始終的邏輯：有外星人的地方，一定具備產(chǎn)生生命的條件，有智慧生物的活動(dòng)痕跡。以我們生存的地球?yàn)閰⒄?，生命誕生的門檻其實(shí)相當(dāng)高。首先，能夠產(chǎn)生生命的星球必須是地處宇宙中的“風(fēng)水寶地”：與恒星的距離必須適中，不得過遠(yuǎn)或過近，只有這樣才能保證充分、穩(wěn)定的光照和相對(duì)適宜的溫度。還要有相對(duì)穩(wěn)定安全的環(huán)境和相對(duì)穩(wěn)定的氣候變化。滿足以上所有條件的星球，被我們稱為宜居行星。

其次，并非所有的宜居行星上都可能住著外星人，行星上還需要有構(gòu)建生命的基本元素。1950年化學(xué)家斯坦利·勞埃德·米勒和他的老師哈羅德·尤里在實(shí)驗(yàn)的一個(gè)圓底燒瓶里，倒入了甲烷、氨氣、氫氣和液態(tài)水，在通電之后得到的紅褐色殘余物質(zhì)中，找到了象征生命的氨基酸。米勒和尤里的實(shí)驗(yàn)說明了生命是可能從無機(jī)物經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后形成的，水和碳則是創(chuàng)造生命的必需品。因此，人們推測(cè)一個(gè)能夠產(chǎn)生生命的星球上，必須存在碳、氮等構(gòu)成有機(jī)物的基本元素和豐富易得的液態(tài)水。換句話說，我們只要檢驗(yàn)一顆宜居帶行星的元素構(gòu)成，就能夠?qū)@顆星球上是否可能有生命做出初步判斷了。

科學(xué)的線索

那么科學(xué)家們要如何檢驗(yàn)這些星球上的元素呢？目前最常用的思路是通過光譜來判斷。我們都知道，原子是由原子核和電子構(gòu)成的。這些電子分布在不同的能級(jí)上，并且圍繞著原子核運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電子被光子激發(fā)后，就可以躍遷到更高的能級(jí)。光子被吸收后，就會(huì)在原本完整的光譜上留下一條黑線。不同元素發(fā)生躍遷所需要的能量不同，吸收光子所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)各不相同，黑線的位置也就各不相同。那么先讓光線通過冕儀，過濾掉恒星光線，再將得到的行星光通過光纖輸入光譜儀分析，就能分辨出那些包含水蒸氣、二氧化碳和甲烷等“可能具有生命”的星球。

但即使是如今世界上口徑最大的夏威夷凱克望遠(yuǎn)鏡，也還不夠大、不夠靈敏。目前很難直接在地球上對(duì)已知的類地行星進(jìn)行成分分析。直到冷戰(zhàn)時(shí)期地外航空技術(shù)的突破，才讓更遠(yuǎn)距離的探測(cè)成為可能。1957年10月4日，由蘇聯(lián)導(dǎo)彈專家科羅廖夫設(shè)計(jì)的R7火箭成功升空，將人類歷史上第一顆人造衛(wèi)星史普尼克1號(hào)送入太空。這則蘇聯(lián)《真理報(bào)》上的新聞，深深刺激了當(dāng)時(shí)衛(wèi)星發(fā)射接連失敗的美國(guó)。

為了追上蘇聯(lián)，在美國(guó)時(shí)任總統(tǒng)艾森豪威爾的號(hào)召下，花費(fèi)大手筆結(jié)合全國(guó)人才成立了“美國(guó)航空航天局（NASA）”。最終在1965年成功把水手四號(hào)探測(cè)器送上了火星，并用照片證實(shí)了火星上沒有地表水。1996年美國(guó)的“火星全球探勘者”號(hào)飛船更進(jìn)一步，通過激光光譜儀為地球傳回了詳細(xì)的火星地質(zhì)情況，徹底為火星上是否存在生命的爭(zhēng)論畫上了句號(hào)。人類如此費(fèi)盡周折地尋找外星人，那么能不能讓外星人主動(dòng)來找我們呢？

太空“漂流瓶”與巨大“望遠(yuǎn)鏡”

有，比如1977年美國(guó)發(fā)射的“旅行者一號(hào)”上攜帶的鍍金唱片。在這張能夠保存十億年的鍍金唱片里塞滿了115張圖像，海浪、雷聲、鯨魚等各種自然聲音和55種語言的人類問候。為了讓外星人能夠讀懂這些信息并找到地球人，在唱片的表面，還刻著一張“抽象畫”一樣的說明書。其中像蜘蛛網(wǎng)一樣的圖，是用二進(jìn)制的方式記錄了太陽系附近14顆脈沖星周期。這些不斷呈現(xiàn)周期閃爍的脈沖星相當(dāng)于宇宙中的燈塔，智慧生物可以通過觀測(cè)它們的閃爍周期標(biāo)記其他星球和他們的相對(duì)距離。

只要外星人正確理解了這些信息，通過這14根線，就能鎖定地球的坐標(biāo)。

這其實(shí)就是《三體》里威懾廣播點(diǎn)子的原型，不過我們也不用擔(dān)心“二向箔（小說中外星人的一種武器）”威脅人類的可能性，因?yàn)榭茖W(xué)的理論是——要在4萬年后，旅行者一號(hào)才有機(jī)會(huì)接近距離地球最近的可能有生命存在的恒星。外星人撈到這個(gè)漂流瓶并且正確理解其中信息的概率姑且不論，旅行者一號(hào)能不能安穩(wěn)存活到那個(gè)時(shí)候也是個(gè)問題。

人類還有和太空文明直接搭上線更可行的方法嗎？這就需要射電望遠(yuǎn)鏡了。電磁波是目前最適合星際通訊的載體。電磁波以每秒30萬公里的光速傳播，到達(dá)離我們最近的一顆恒星比鄰星，僅需四年的時(shí)間。而且發(fā)射電磁波的成本很小，我們每打一個(gè)電話或者發(fā)一個(gè)微信就是一段電磁波。不論對(duì)我們還是外星人來說，都是文明發(fā)展之后的不二之選。

如果外星人向太空發(fā)出了足夠強(qiáng)大的電磁波，就可以被地球上的天線設(shè)備接收到——這就是射電望遠(yuǎn)鏡。不僅如此，美國(guó)的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡除了能夠接收信息，還加裝了發(fā)射器，向遙遠(yuǎn)的太空中發(fā)射了一條包含人類DNA信息和太陽系位置的“阿雷西博信息”。為了找到外星人，從上世紀(jì)開始人類已經(jīng)建了很多這樣的大天線。

當(dāng)然，這種搜索不是漫無目的的。因?yàn)榭茖W(xué)家認(rèn)為，一般來說排除宇宙中的自然信號(hào)后，一些頻率低于500GHz帶寬或更窄帶寬的信號(hào)，就很可能是“人為”發(fā)送的，所以射電望遠(yuǎn)鏡搜索的目標(biāo)，就是這種窄帶信號(hào)。1977年，天文學(xué)家艾曼就在俄亥俄州大學(xué)接收到了這樣一個(gè)窄帶信號(hào)。這個(gè)頻率為1.4204556GHz的信號(hào)持續(xù)了大約72秒，意識(shí)到這個(gè)信號(hào)的特殊性后，艾曼難掩內(nèi)心的興奮，激動(dòng)地在數(shù)據(jù)紙上寫下了一個(gè)大大的“Wow！”，這個(gè)信號(hào)也因此被稱作Wow！信號(hào)。

目前現(xiàn)存最大的射電望遠(yuǎn)鏡是位于我國(guó)貴州的“中國(guó)天眼”——FAST望遠(yuǎn)鏡，它也曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過窄帶信號(hào)。不過，發(fā)現(xiàn)窄帶信號(hào)并不等同于發(fā)現(xiàn)了地外文明。在過去幾十年里，類似的信號(hào)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了很多次，但絕大多數(shù)的窄帶信號(hào)都已經(jīng)被證明是干擾的結(jié)果。而剩下的極少數(shù)窄帶信號(hào)，包括Wow！信號(hào)，以目前的技術(shù)水平還無法給出一個(gè)結(jié)論。

事實(shí)上，到目前為止，人類有關(guān)地外生命的所有探索，都還沒有得到確切的結(jié)果。甚至我們尋找地外生命的方法，也只是基于對(duì)地球和人類的認(rèn)知。1950年，物理學(xué)家恩里科·費(fèi)米和幾個(gè)同事閑聊時(shí)，隨口提出了一個(gè)問題：“如果真的有外星人，那為什么人類找不到他們呢？”今天，我們一般把這個(gè)問題稱為費(fèi)米悖論。人類所面對(duì)的宇宙，其實(shí)是一個(gè)既未知也確定的冒險(xiǎn)，而我們所能給出的唯一回答，一直都是不斷前進(jìn)。