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搜尋外星文明的歷程演變:曾嘗試利用鯨歌

搜尋外星文明的歷程演變

2013-07-08 10:39:55

  北京時間7月8日消息,在某種意義上,地外智慧生物搜尋(SETI)可以說起源于1896年,當時尼古拉·特斯拉(現代交變電流電氣系統的設計者)就提出可利用無線電傳輸的方式搜尋地外智慧生命。1899年,特斯拉確實檢測到與地球電風暴完全不同的信號。有人在檢查了特斯拉的數據之后,認為他可能接收到了來自木星的“風暴”信號。木星的等離子體圓環會發射出強烈的射電流量,使木星看起來就像一顆微縮版的脈沖星。

  到了1924年8月,當火星到達下合位置(與地球在太陽的同側且三者成一直線,這是一個世紀多時間內火星與地球距離最近的時候)時,美國海軍天文臺每隔一小時就靜默無線電5分鐘,以使一艘裝有無線電接收器的飛船能夠“傾聽”來自火星的信號。

  現代的SETI真正開始于1959年,當時菲利普·莫里森(Philip Morrison)和吉烏斯皮·科科尼(Giuseppe Cocconi)在《自然》雜志上撰文指出,地外智慧生命或許可以通過無線電天線進行搜尋。另一方面,1960年,弗蘭克·德雷克(Frank Drake)利用射電望遠鏡進行了首次SETI項目嘗試,他對鯨魚座τ星和波江座的天苑四進行了觀測。天文學家推測,地外智慧生命可能會在400千赫的帶通上使用1.420千兆赫的電磁頻率,這意味著在這一頻譜范圍內可以存在40萬個不同的搜尋頻道。

  德雷克方程

  弗蘭克·德雷克還提出了一個尋找外星文明的“德雷克方程”:N = R* fp ne fl fi fc L。方程中N表示具有星際通信能力的外星文明數量,其他一些變量的意義如下:

  R*表示適合居住的恒星系統的數量,通常指類似太陽的恒星,但過去二十年來的研究顯示,較小的紅矮星系統中也可能存在適合生命居住的行星。然而,如果這些行星上存在液態水,那它們與恒星之間的距離就不能太近或太遠。紅矮星占恒星總數量的75%,這些研究結果大大擴展了地外智慧生物搜尋的目標恒星數量。

  參數fp表示可居住恒星系統中真正具有行星的概率。自從2009年3月份發射以來,美國航空航天局(NASA)的開普勒望遠鏡已經基本確定了不同大小的行星出現的概率。這對搜尋地外文明的工作來說是一個非常了不起的成就。SETI協會的天文學家已經鎖定并“監聽”所有在可居住區域內探測到的行星。開普勒望遠鏡的首要目標是探測體積與地球相近,且處于其恒星系統中可居住帶的行星(即類地行星)。在可居住區域內尋找類地行星將為德雷克方程提供另一個參數:ne,即在某個給定恒星系統內類地行星的數量。

  參數fl表示在具有可居住潛力的行星上真正出現生命的概率。要獲得這一參數,需要借助新一代的軌道望遠鏡,以對可居住行星大氣層中的氧氣等物質進行探測。氧氣是存在光合生物的標志之一。天文學家估計,在類地行星上首先可能被探測到的生物群體是森林——在地球上森林已經存在了超過4億年。

  參數fi表示生命體發展出智能的概率。這是德雷克方程中最難以定義的參數,它還引發了許多更基礎的問題,如什么是智能?“智能”的定義有很多種,但就地外智慧生物搜尋的目標而言,“智能”意味著可以進行通信、交流,這也是人類所希望遇到的。

  信息論的應用

  要尋找外星生物,我們可以先從地球極端環境下的生物學研究(如美國航空航天局的天體生物學計劃)開始。許多研究者已經深入南極的干燥山谷,或加利福尼亞州莫哈維的沙漠地帶等地,探索生命在極端環境下的生存狀態。與此相似,如果我們想從太空中獲得非人類的通信信號,那第一步應該從研究地球上眾多的非人類交流系統開始。幾乎所有的動物都具有交流能力,但科學家如何才能分析并確定這些交流系統的復雜性呢?

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