被称为搜寻地外文明计划(SETI)的这项事业长期以来一直依赖射电望远镜来监听潜在外星来电者的广播。然而,在像我们这样的浩瀚星系中,我们怎么能确定我们已经调到了正确的频道呢?
一个模拟银河系内接触的模型表明——也许不足为奇——除非我们的星系充满了长寿的智慧物种,否则偶然发现信号的几率很低。然而,这项于2020年发表在《国际天体生物学杂志》上的研究结果也指出,互动概率可能在一种新型通信技术首次上线时达到最大。
除了为富有想象力的场景提供素材——我们打开一些新的监听设备的开关,瞧,就收到了来自外星人的信号——这些结果可能会鼓励有志于成为外星猎人的人进行创新。致力于发现和开发跨越宇宙距离进行通信的新方法的研究工作,最终可能比长期使用单一技术的项目提供更大的接触机会。
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对于马塞洛·拉雷斯来说,这项研究始于一个挑战。拉雷斯是阿根廷科尔多瓦国立大学的天文学家,他通常从事涉及恒星种群、宇宙的大尺度结构和引力波事件的数据丰富的统计分析。
思考外星人并没有提供如此丰富的信息。“我们只有一个观测结果,那就是地球是唯一已知的存在生命的行星,”拉雷斯说。
关于外星生命、智慧和技术的科学推测通常依赖于德雷克方程。这个数学框架最初由天文学家弗兰克·德雷克于 1961 年写下。它通过查看星系中拥有行星的恒星比例、这些行星中发展出生命的百分比,以及这些生物会对外星生命产生好奇心并有能力与其他生物进行星际接触的几率来估计能够通信的物种数量。
拉雷斯和他的合作者想要更简单的东西。他们没有冒险猜测生命起源以及智慧和技术发展中涉及的未知因素,而是创建了一个本质上包含三个参数的模型:能够通信的物种“觉醒”并开始广播其存在证据的时刻、此类信号的范围以及任何给定传输的寿命。
由此产生的安排是在整个银河系中随机放置一堆节点——或智能信息创建者——它们有时广播,有时不广播。“这就像一棵圣诞树,”科尔多瓦天主教大学的天文学家何塞·富内斯说,他是拉雷斯的合著者之一。“你有灯光忽明忽暗。”
该团队进行了超过 150,000 次模拟,每次模拟都对这些基本参数进行不同的假设,以查看哪些场景有利于星际接触。一个充满技术外星人宣布自己的星系比一个物种被广阔的距离或大量时间分隔开的星系产生更多的互动。
这样的结论不一定令人震惊。“这只是一种统计方法,说‘如果你想增加接触的机会,你需要更多的[通信者]或让他们持续很长时间,’”美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星科学家拉维·科帕拉普说,他没有参与这项工作。
但拉雷斯反驳说,用数学模型量化我们的直觉概念可能是有价值的,即使只是为了作为对我们基本理解的现实检验。他补充说,研究结果为不同情况下的接触概率设定了一种上限。
在每种情况下,模拟都表明,星际互动的几率在物种“觉醒”并找到正确的沟通方式的时刻是最大的。出现这种结果是因为其他节点已经上线并可能找到了彼此,实际上创建了一个由“点亮”的圣诞树灯组成的大分支,并增加了偶然发现这个广播网络的几率。但是,如果灯光彼此不同步闪烁或在截然不同的时间闪烁——这种情况类似于使用错误的接触技术或被大量时间间隔开——智慧物种可能永远找不到彼此。
在 SETI 历史上首选的接触技术——无线电波——在 20 世纪初变得普遍可用之后,一些发现甚至最初被认为是外星传输。在 20 世纪 60 年代,英国天文学家乔斯林·贝尔·伯内尔和安东尼·休伊什最初将首次探测到的脉冲星(一种快速旋转的恒星尸体)称为 LGM-1,即“小绿人”,因为该来源的脉冲似乎过于规律而不像是天然的。然而,随着我们将技术升级到有线和光纤电缆,人类几十年来一直在缓慢减少无线电发射,这降低了外星人可能偶然发现我们泄漏的传输的机会。
该研究的作者认为他们的发现是对费米悖论的一种可能答案,费米悖论问道,鉴于在我们星系漫长的历史中,一些技术物种可能已经出现并向太空发送了关于其存在的信号,为什么我们没有找到智慧外星人的证据。这项工作表明,这种缺失并没有太大的意义——也许外星人在空间和时间上离我们太远,或者只是使用我们不为人知的某种名片。
这项研究的核心还在于试图摆脱一些以人类为中心的偏见,这些偏见往往困扰着对外星人的猜测。“如果不以我们人类中心的方式思考,就很难想象地外文明的交流,”富内斯说。“我们需要努力走出我们自己。”
科帕拉普同意这种评估。“意想不到的发现来自意想不到的来源,”他说。“在我们的常识思维中,我们身处一个盒子。我们很难接受可能存在盒子外的东西。”
SETI 对无线电波的关注是在人类历史上一小段时间的特定情况下发展起来的。尽管这项事业有时也尝试过其他方法来发现智慧外星人,例如寻找高功率激光束或被称为戴森球的巨型恒星环绕人工结构的证据,但任何搜索似乎仍然像受到基本物理学的限制一样受到人类想象力的限制。
然而,拉雷斯说,寻找像另一个宇宙文化这样可能具有幻想色彩的东西,需要物理学、生物学甚至哲学等多个学科的融合。努力考虑更具创造性的信息,例如由中微子、引力波或科学尚未发现的现象制成的信息,可以帮助打破我们狭隘的观念,让我们更全面地了解自己。
尽管接触的几率很小,但拉雷斯希望以多种方式解决这个问题总有一天会得到回报。“我认为 SETI 搜索是一场高风险的赌注,”他说。“成功的概率实际上非常低。但奖品真的非常高。”