每日简报
外星人怎样发现我们
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西班牙加纳利犬 如果在遥远的另一颗行星上有高度发达的文明,我们可以让他们更容易一点发现我们的存在。但这样做对于我们地球人来说,却是一项很大的工程。
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1990年的情人节,在“旅行者”1号永远地闭上她的机器眼睛之前,她将自己深情的目光投向了地球。过去,我们曾经看到过从太空中拍摄的地球照片,其中大部分都是来自于“阿波罗”飞船。而“旅行者”1号的深情一瞥却让人类第一次知道,在非常遥远的地方看到的地球,到底是什么样子的一一它犹如一颗暗淡的散发着蓝光的小圆点,几乎淹没在黑暗无际的宇宙之海中。
“旅行者”1号知道向哪里看就能找到地球母亲,但是对于宇宙中的其他文明呢?他们或许也正在浩瀚无垠的宇宙中,努力地寻找着生命迹象,他们能否发现我们呢?如果可以,那么他们是止步于发现我们这颗行星,还是能更进一步,推测出我们人类的存在呢?
我们可以把这些问题分为两个部分。第一个部分是地球自身带有多少辐射,这可以使外星
像用英语怎么说文明探测到这颗蔚蓝色的星球本身。第二个部分则是我们的文明能够产生多少辐射,能够让外星人感知我们的存在。
自然辐射
太阳和地球都存在大量的可见光和红外波段的自然辐射。太阳辐射的峰值位于辐射光谱中可见光部分的黄一绿波段,地球则可以反射可见光辐射中的一部分,每个看见过月面上的地照(地球反照)的人都可以证明这一点。甚至现在,天文学家们都一直在努力观测地照,试图借此推断,有朝一日我们该怎样去研究太阳系外行星的反射光。
气球大战 地球反射的光线变化非常之大,这取决于各种不同的影响因素。其中包括看地球的方向,如主要是看到北半球还是看到南半球(北半球有更多的陆地,而南半球上的水占据了地表的大部分),此外,大气中的云层和地面上的雪也会对反射光线产生影响。
尽管如此,远方的外星观测者想要看到地球仍然是难上加难。想象一位距地球仅10光年的外星天文学家,从宇宙学尺度看,这个距离只能说他们位于我们的家门口。从这个距离看去,太阳和地球之间相差不会超过0.1角秒(约为1度的百万分之三十)。尽管地球是个
良好的反射体,能够反射1/3的太阳光,但太阳光实在是太强了,在可见光波段就比地球亮100亿倍(相差约25个星等),所以从阳光中分辨出地球还是非常困难的!
如果我们用红外波段观测,情况会有所改善。地球的温度约为15℃(290K),相应的辐射光谱峰值应落入红外波段,而太阳的红外辐射却没有可见光波段那么强烈了。此时的地球“仅仅”比太阳暗弱1千万倍(约相差18个星等)。
梅干菜饼的做法 天文学家们目前正在研究更先进的望远镜理念,这种望远镜可以挡住或是抵消恒星发出的光,这样我们就可以探测到任何一颗与地球类似的行星了。如果其它恒星系统中的外星文明只是稍稍地比我们地球文明先进些,那他们可能至少已经发现了一些太阳系行星,地球应该也在其中。
即便外星文明真的发现了地球,那也并不一定说明他们知道地球人的存在。例如,金星,由于有着厚厚的云层,使得它成为了太阳光的超高效反射体,所以,外星人很容易地就能发现金星的存在。但是我们早已知道,金星的表面是不适宜生命居住的。现在,大多数雄心勃勃的望远镜计划并不打算只将目光投放到寻找其它恒星系里的类地行星上,同时也要探测这些行星的大气成分。在地球上,由于生命对环境的影响,地球大气里的氧含量
远远地高于金星或是火星,而二氧化碳含量则大大低于后两者。事实上,氧是很活跃的化学元素。如果地球上的生命突然都消失了,那么大气中的大部分氧气会在300年内,通过各种反应过程消耗殆尽。所以,如果我们附近的类地行星拥有含氧气的大气,这将会是一个值得重视的迹象,它预示着这是一个有生命存在的世界。
探测太阳系外行星大气层中的化学元素含量并不如想象中那么遥不可及。依靠现有望远镜,在巨行星穿过它们的寄主星前方时,天文学家们已经开始探测它们的大气层了。现在,我们先进的望远镜设计对于附近宜居带内地球大小的行星也将能做同样的探测,即使它们没有从寄主星前穿过。
光学传递
如果其它的文明已经测量了地球大气中的化学成份,他们还是无法确定地球上的生命是以什么样的方式存在:植物、恐龙、罗马帝国,抑或是在天上飞来飞去的密集的飞机航班?外星生命怎样才能找到我们呢?
每一个看过地球夜晚照片的人都会产生这样的疑问:外星人是否可以通过检测到地球上
的光污染,以此来确定我们的存在?人造的散射光让业余天文爱好者和野生动物们深恶痛绝,但这与地球反射的太阳光相比,还是太暗淡了。简而言之,我们的寄主星实在是太亮了,很容易就能看到,我们的文明制造的辐射必须要比太阳还亮,才能被外星人发现。一个拥有庞大而且先进的光学望远镜的外星文明很可能会发现我们的城市灯光,但这需要我们的街道灯光亮得非比寻常,不过我们可以想个办法和强烈的太阳光竞争,以使别人能够很明显地知道一个有智慧的文明世界正在发出信号。
如果我们通过一架普通的业余望远镜观测附近的类太阳恒星,那么在每10秒的时间里,我们会接收到10亿个光子。如果观测时间更短,例如十亿分之一秒,那么很可能从这颗恒星上,我们一个光子也接收不到。所以,如果平均来说,在很短的时间间隔里,我们能产生比太阳更多的光子,那么就可以向遥远的外星文明送去我们存在的信号。
我们发明了激光,例如美国国家点火装置的千兆兆瓦激光器(位于加利福尼亚的劳伦斯·利福摩尔国家实验室)和得克萨斯大学奥斯汀分校的得克萨斯千兆兆瓦激光器,主要用于在极短的时间中产生极高能的光脉冲。如果我们使用位于夏威夷的两台10米凯克望远镜中的一台,不去接收星光,而是发射千兆兆瓦激光器产生的光,那么在星际空间的距离尺度上,在极短的时间里,这道闪光会比太阳光强得多。
到目前为止,没有一台大型望远镜上连接了这样的千兆兆瓦激光器。但是有了这种方案,我们就可以建造相应的系统,目前职业和业余的天文学工作者们已经对类似的可能来自于外星文明的信号进行了小规模的搜索,比如著名的光学地外文明探索系统(光学SETI,Optical Search for Extraterrestrial InteIliaence)。这些系统通常使用装备有超快探测器的小型望远镜系统。
高能传递