2016-06-07 13:22:54幻羽

利用“外星城市”燈光尋找地外文明







宇宙中存在諸多未解之謎,科學能夠發現的宇宙現象僅是其中的微小部分,而地球之外是否存在外星智慧生命可能是最令人著迷的探索之一,全世界各個古老文明中都有關於外星人的推測和猜想,但科學家現在有了合適的工具來對這一問題進行研究,最好例子可能是搜尋地外智慧計畫(SETI),科學家試圖通過電磁信號與外星文明進行交流,另一種探索方式是搜索外星智慧生物建造的物體,比如空間探測器或者戴森球等。尋找外星科技無疑將是證明外星人存在的證據,但是現在我們從來沒有發現任務外星生物。

科學家認為發現外星文明是一個低概率事件,如果發現外星文明存在,那麼將會對人類社會、宗教、科學等領域產生強大的衝擊,這些影響是否可以量化表示呢,是否可以比較接觸不同外星文明所產生的影響大小?對兩個事件進行比較顯然需要有一個尺度,應用科學的工具作為判定標準,比如表示溫度就可以用攝氏、華氏或者開式溫標來對比,風力強弱也有對應的判定等級。來自康科利天文臺的科學家伊凡·艾爾瑪(Ivan Almar)與SETI的科學家吉爾•塔特發展出一個用於判定發現外星文明意義的量化尺度。

未來的人類科技是否可以探測到外星世界的城市燈光呢?圖2中顯示了從國際空間站上觀察地球的情景,地球上多個城市群可產生光源。該評價尺度在2000年10月舉行的第 51 屆國際宇航大會被提出,當時會議的議程包括召開第29屆搜尋外星智慧文明的會議,由於該會議在巴西里約熱內盧舉行,因此該量化標準也被稱為“裏約標度”。到了2011年,本項研究形成了科學論文,最終刊登在英國《宇航學報》上,同年晚些時候,另一篇來自SETI的研究報告也刊登在英國皇家學會的哲學刊上,對“裏約標度”提出了幾項改進。

裏約標度有些類似科學家在1997年提出的都靈指數,當時行星學家理查·賓澤爾認為該指數可以對小行星撞擊地球的危險程度進行量化分級,都靈指數雖然是用於評估小行星撞擊地球的危險程度,但兩者採用了類似的數學演算法,這也是第一次使用分級量化的數學模型來評價危險程度,其範圍為0到10,0代表對人類沒有威脅,10則代表將造成全球性的大災難。

裏約標度(RSI)的公式為RSI = Q x δ,Q表示評估影響效果,其來源於三個參數的統計,即級別、發現類型以及外星文明的距離;而δ表示發現的真實性,許多主觀因素可能隨著時間的推移而發生變化,因此該公式得出的較高值被認為會產生重要的影響。從圖3中可以看出,與Q值有關的三個參數分別有不同的量化等級,變數區間為3至15,而δ值也有五個不同的可能值,用於評估外星文明發現的真實性。其隨著時間的延長和不同觀察者都會出現增大和減小的情況,當然如果是一個假信號,那麼δ值就為零。

Q和δ值相乘就代表人類所發現的外星智慧文明對我們產生的影響,其評估範圍可以從0到10,一共11個等級,這與聖諾瑪力標度類似,後者也是一種與外星文明搜索有關的量化標準。聖諾瑪力標度主要用於評估人類向潛在地外文明的星球發射信號後可能導致的危險程度,該值與信號強度和特徵有關。

SETI 和SETA都在尋找外星人的信號,其他觀測計畫也可能會無意間截獲外星人的“滲漏”的電磁信號,如果是偶然的暫態現象則只發生一次,沒有重複性,穩定的現象經得起驗證的重複調查,因此科學家試圖將收集到的信號存檔,以便重新評估。



天文學家們表示人工燈光或許將幫助我們找到其他世界上存在文明社會的線索。並且他們建議我們現在就應當著手對我們太陽系的邊緣地帶展開搜索以預防萬一。

提出這項建議的人是哈佛大學的亞伯拉罕·勞埃伯(AbrahamLoeb)和普林斯頓大學的愛德溫·特納(Edwin Turner),相關論文已經提交《天體生物學》雜誌。他們的論文現在已經在arXiv.org網站上貼了出來,引發廣泛關注。

勞埃伯是哈佛天文系主任並在哈佛-史密松天體物理中心任職。他承認想要借助對外星世界的城市燈火去探測他們的存在是難以實現的。但是他指出這樣做的成本是很低的。

他說:“我們說進行這項搜尋工作是完全可以在現有的其他搜尋專案上實現的。完全沒有必要調用額外的資源。我們的邏輯很簡單:如果我們能做這項工作,那為什麼不去試試呢?為什麼要自己遮蔽自己的眼睛呢?”

以下就是他們的思路:我們都知道一個天體的亮度會隨著觀察者的距離變化而發生變化,但是這一關係需要進行區分,即這一天體發出的光是來自反射其他天體的光還是本身自己發出的光,在這兩種情況下,距離-亮度關係的變化是不同的。對於一顆自發光的天體,其亮度和距離的平方成反比,而如果這一天體是依靠反射其他天體的光芒,那麼其亮度應當和距離的四次方成反比。

勞埃伯認為,展開對我們太陽系邊緣的大片冰雪世界——柯伊伯帶天體的亮度巡查將有助於檢驗這一理論,並考察外星人有沒有在這些世界上“開燈”。他說:“我們得出結論,依靠現有的技術和望遠鏡,我們是可以察覺到這一距離上的天體表面出現的異常亮區的,極限解析度大約是一個城市那麼大的範圍。”

可是,怎麼可能會在我們太陽系的邊緣找到外星人呢、確實不太可能,但是勞埃伯和特納認為這樣的可能性還是存在的。他們說:“柯伊伯帶存在人工光源的小天體可能源自附近的其他恒星系,尤其是一些較小的天體可能會在遭遇劇烈撞擊事件後脫離它原先所在的星系並最終漂泊至太陽系,停留在柯伊伯帶。”

除了搜尋外星人之外,勞埃伯指出這樣的觀察也將有助於我們瞭解柯伊伯帶天體在它們不同的軌道位置上的亮度變化。他說:“即使最終的答案是否定的,那裏什麼也沒有,我們仍然能從中學到不少東西。而如果那裏果真發現了什麼值得進一步考察的目標,那將改變我們對於現實世界的看法。”

而這一行動中所使用的技巧也可以在下一代望遠鏡,如詹姆斯·韋伯空間望遠鏡和大麥哲倫望遠鏡建成之後應用於對其他恒星系的巡查。這些新一代巨型望遠鏡預計將在最近10年內建成並投入使用。近年來傳統上實行的對可能存在的外星文明進行無線電監聽的計畫開始受到廣泛質疑,人們懷疑這樣的工作是否將是一無所獲的,比如外星人可能早已越過了使用無線電進行相互通訊的時代而進入更加高級的階段?如果是這樣的話,對它們發出的光進行探測或許將是一種可以考慮的選擇。

有人甚至提出要對其他世界上發現的人工光源進行光譜分析。這樣我們甚至就能瞭解這些外星人所使用的照明工具究竟是白熾燈泡,日光燈管還是LED節能燈。但是進行這樣的特定搜尋工作將不是一件容易的事。

勞埃伯指出:“要想讓這樣的分析成為可能,這顆星球的黑夜半球的燈光亮度幾乎要達到它白天半球的亮度差不多的數量級。”而如果反觀我們的地球,地球上白天的亮度幾乎是晚上的60萬倍。要是這些外星人真的開這麼亮的燈,那麼他們一定會被堆積如山的電費單壓死。