纵横天宇:探寻地外文明

作者: 魏金河 中国科学院

早在五六千年以前,古希腊就曾争论过在宇宙中是否还存在像地球这样的星体,当时就有人认为,如果地球是宇宙中惟一的生命载体,那就像在一块大田中播种而只有一粒种子会发芽生长一样的荒诞可笑。文艺复兴时期以后,关于地外有无生命的争执,几经起伏。18世纪末,一般认为每个行星上都可能存在智慧水平不同的生物。但到了20世纪初,多数人认为在地球以外存在智慧生命的可能性极小。

既然不能排除其他行星上有生命存在的可能,已经具有较高技术能力的人类,总要利用自己的智慧去进行探索。对地外生命的探测可分为两个方面,一是关于基本生命的存在,二是针对与人类相似的技术文明。

探测地外基本生命

我们现在知道,宇宙中有上千亿个银河系,1个银河系中有几千亿个恒星。目前我们只能对我们所在的银河系中的其他恒星系进行探测和分析,看这些恒星是否有存在生命的可能性。

地外是否存在生命的问题已首先变成了能否在银河系中发现类似地球行星的课题。由于行星是非发光体,且与恒星相比要小得多,所以即使存在,也难以被我们发现。为什么呢?因为要在太阳系外的恒星周围找到一颗行星,就像是在几万米以外看清楚一只在强探照灯前飞行的小甲虫。在20世纪80年代中期以后,高精度的视向速度仪出现了,它为天文学家们提供了强有力的手段,它可以检测出因行星运动而引起的恒星引力波动,借以判断行星的存在。

振奋人心的发现

第一颗行星是1992年在一个距地球约1500光年的脉冲星周围发现的。不过由于脉冲星是中子星,密度极大,温度很高,它的行星上的环境一定很恶劣,不可能有生命。所以,这一发现并未引起人们太多的激情。但这是一个很重要的开端。

3年以后,瑞士天文学家宣布在天马星座发现一个行星系,距地球60光年。1996年初,科学家又连续发现了 3个行星系,距地球40～70光年,一个在处女星座,一个在大熊星座,一个在巨蟹星座。这3个行星系的恒星与我们的太阳类似,大而重的行星紧靠着它们的恒星转动。

迄今为止,科学家们已发现50多颗行星。越来越多的行星系的发现,使科学家们探索地球外生命的信心大为增强。不过遗憾的是,人类目前还无法直接看到银河系中的行星。要想直接看到这些“小甲虫”,需要在太空中建造一个直径大于100米的望远镜。现在正在太空中工作的哈勃望远镜已经算是一个创举了,但它的直径才2米。借助于哈勃望远镜,人类对几十亿甚至一百亿光年以外的宇宙有了进一步的了解,并且看到了爱因斯坦根据相对论预测的在深邃的宇宙中存在的重力场透镜效应。在太空中要建造一个比哈勃望远镜大50倍的天文望远镜,可真不是一件轻而易举的事。但强烈的探索愿望,已促使美国启动了一个名为“起源”的计划,美国科学家正准备在太空中组合这种望远镜。

在未来的几十年内,如果“起源”计划能够顺利实施,人类将能够借助于这个直径长达100米以上的巨型望远镜,直接看到距地球几十亿光年的行星,从中找出与地球相似的兄弟星体,并从丰富的光谱资料中,分析大气和其它物质的成分,获取其温度、气压等宝贵数据,以便发现新的生命摇篮。

为了更有把握地探测和判断在银河系的其它行星上是否有生命存在,我们必须先考察太阳系中的行星,尤其是条件与地球较为接近的火星和木卫-a,这样,在探测其它行星系时,就可大大降低分析判断的不确定性。

寻找地外文明

宇宙是一个动态系统,不断地有新星诞生,老星消亡。所以,宇宙中的生命形态也注定是多种多样的。也许在有的行星上生命还刚刚处于起源阶段,但在另外一些行星上,已产生了高度发达的技术文明。

20世纪50年代以后,人类才开始对地外智慧生物的寻找,并进行了科学的分析。1960年,美国射电天文台青年天文学家弗兰克·德拉克选用了接近氢原子谱线的21厘米波段(1420兆赫),首次装备了参量放大器接收机,并使用当时美国最大的25米射电天文望远镜,对两个与太阳类似的恒星进行了 200小时的观测,以期发现异常的代表智慧生命活动的信号。这一行动便是有名的“奥兹玛”计划。“奥兹玛”计划虽然没有发现地外文明的信号,但它的开创性尝试为以后的探索活动提供了思考的线索。

在与“奥兹玛”计划相关的研究中,科学家们还尝试向太空发出信号,介绍地球上人类的文明。1974年,德拉克使用直径为300米的射电望远镜(这也是目前世界上最大的射电天文望远镜,位于波多黎各的阿列西波)向武仙座M31球状星团发射了经过仔细编码的二进制脉冲序列。如果接收者足够聪明,便可以将这些脉冲序列解码构成二维图像,人类生命的化学基因、人体的形状以及地球上人口等信息就可以显现出来。但遗憾的是,至今未得到任何回音。

目前,地面上共有10台能检测出1000光年外无线电信号的射电望远镜,它们与其他各种射电望远镜配合,大约进行了 100万次的排列组合搜索,然而仍未取得令人兴奋的结果。

尽管一系列的观测都没有发现象征智慧生命存在的信息,科学家的探索活动不仅没有停止,规模反而越来越大。我们相信,我们人类这种以探测基本生命为主兼顾高级文明的搜索,只要坚持下去,总有一天,人类会发现自己在宇宙中并不是孤独的。