让我们搜索外星探测器,而不仅仅是外星信号

“多信使” SETI 将扩大寻找天体伙伴的探索范围

在相亲中,我们寻找在某种程度上与我们相似的人。这在我们的个人生活中是如此,在银河系的约会场景中更是如此,我们在那里一直在寻找一个伙伴文明,但没有成功。在过去七十年中发展我们自己的无线电和激光通信的同时,地外文明搜寻(SETI)专注于来自外太空的无线电激光信号——天文学家用来研究宇宙的两种电磁“信使”。

在同一时期,我们也一直在向星际空间发射探测器,例如旅行者1号和2号先驱者10号和11号以及新视野号宇宙飞船。这些最终可能会到达外星文明,被动地宣告我们的存在。但在1960年,在太空时代的黎明,罗纳德·布雷斯韦尔《自然》杂志上的一篇论文中指出,物理太空探测器也可以跨星际距离搜索技术文明。因此,SETI 也应该探索这项技术——在多信使天文学时代,这是一个及时的概念,最近引力波的探测开启了多信使天文学时代。

这种探索显然可以双向进行。感谢开普勒太空望远镜收集的数据,我们现在知道,大约一半的类太阳恒星在其宜居带中拥有岩石地球大小的行星。在这个区域内,行星的表面温度可以支持液态水和生命化学。著名的德雷克方程量化了(具有很大的不确定性)从我们银河系中的另一个文明接收到无线电信号的可能性。但这不适用于可能到达我们家门口的物理探测器。这种区别类似于光速下的手机对话和通过地面邮件交换信件之间的区别。


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这也暗示了对德雷克方程的补充:星际空间体积中探测器的数量可以表示为恒星的数量乘以每颗恒星产生的探测器的平均数量 N。最近的恒星系统半人马座阿尔法星包含一对靠近的类太阳恒星(A 和 B),它们与一颗更遥远的矮星(C)结合在一起。这个三星系统距离我们约四光年——但最近的探测器可能要近得多——距离小一个 (3N)1/3 倍的因子。事实上,如果文明在其生命周期内平均每颗恒星产生万亿(N~1015)个探测器,那么这个探测器将位于地日距离之内。

如果每个探测器的重量为一克,类似于突破摄星计划提出的那样,那么万亿个探测器的总质量将与公里大小的小行星的重量相当——在行星质量预算中完全可以忽略不计。这样大小的流星每五十万年撞击一次地球,其大小比希克苏鲁伯K/Pg撞击器小几十倍,后者在大约 6600 万年前杀死了恐龙。显然,星际探测器的实际数量将取决于每颗恒星的技术文明的丰度和寿命,以及每个探测器的重量及其生产技术的复杂程度。

我的即将出版的书,书名为 《外星生命》,讲述了 奥陌陌的发现故事,奥陌陌在夏威夷语中意为“侦察兵”,由夏威夷的 泛星计划设施于 2017 年 10 月发现。作为第一个从太阳系外在地球附近探测到的星际天体,它看起来很奇怪,与太阳系内以前见过的任何彗星或小行星都不同。这本书详细介绍了奥陌陌的不寻常特性:它具有扁平形状,比例极端——在彗星或小行星中从未见过,以及不寻常的初始速度和闪亮的外观。它也没有彗尾,但仍然表现出超过太阳引力的远离太阳的推力。

作为一颗普通的彗星,奥陌陌本应失去大约十分之一的质量才能体验到火箭效应带来的额外推力。相反,奥陌陌沿其轨迹没有显示出碳基分子,也没有抖动或自转周期变化——正如彗星喷流所预期的那样。如果奥陌陌受到阳光压力的推动,这种额外的力就可以解释;也就是说,如果它是一个人造光帆——一种有前景的技术的薄薄遗迹,用于太空探索,早在 1924 年由弗里德里希·赞德提出,目前正在被我们的文明开发。这种可能性意味着奥陌陌可能是一个漂流瓶。

2020 年 9 月,泛星计划又发现了另一个不寻常的“小行星”,它显示出阳光的额外推力,但没有彗尾。这个天体被天文名称 2020 SO 标记,它不像奥陌陌那样不受束缚,而是在围绕太阳的类地轨道上。在追溯其轨道后,发现 2020 SO 是一个迷路的火箭助推器,是 1966 年 勘测者 2 号月球着陆器撞击月球表面后留下的。

尽管如此,它的发现增加了这样一种观点的可信度,即可以根据薄的人造物体在没有彗尾的情况下远离太阳的额外推力,将其与天然物体区分开来。奥陌陌不可能起源于我们的星球,这基于它<0xC2><0xA0>的当地高速、其巨大的尺寸及其轨迹的倾斜度。另一种说法是,奥陌陌在地球绕太阳轨道内度过了不到一年的时间,而且我们知道在发现它之前的一年里,没有任何人造物体被推进到它的轨迹上。

当在海滩附近度假时,我喜欢研究天然贝壳,但在极少数情况下,我会遇到人造塑料瓶。同样,天文学家在监测来自太阳系的彗星或小行星时,经常发现天然形成的岩石,但也许奥陌陌代表了我们第一次遇到塑料瓶,它是由先进的技术文明制造的。光帆可以设计成每平方米表面积重一克,与奥陌陌的面积相当。

星际探测器也可以操纵到并非来自随机分布的首选轨迹。特别是,将它们带到相对于它们打算探测的恒星静止的状态是有益的。在这种情况下,恒星的引力会将它们直接拉向它。它们轨迹的聚焦将提高它们在恒星附近的密度,从而使更多的探测器能够穿过宜居带,并在那里窥探任何技术特征。在太阳系的外包层中,这种缓慢移动的探测器将隐藏在奥尔特云的大量冰岩中,这些冰岩松散地束缚在太阳上,距离半人马座阿尔法星有一半的路程。

如果探测器的发送者希望保持匿名,他们可能会选择将它们放置在银河系停车场,即所谓的局部静止标准中,该标准平均了太阳附近所有恒星的随机运动。在这个中性参考系中,不可能确定它们来自哪里。令人惊讶的是,奥陌陌从该框架开始,然后进入太阳系。

我们收集到的关于奥陌陌的数据是不完整的。为了了解更多信息,我们必须继续监测天空,寻找类似的物体。我们意识到我们并不孤单,这将对我们在地球上的目标和我们对太空的渴望产生巨大的影响。每天早上阅读新闻时,我不禁想知道我们是否是“罐子里最锋利的饼干”。银河系中是否有比我们更聪明的外星人?唯一的办法是通过调查天空,寻找他们可能正在使用的众多信使。

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