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第八章
探索地外生命

不明飞行物UFO

关于“不明飞行物”(unidentified flying object,缩写为UFO)的最早期的报道出现于19世纪70年代。1878年1月,美国德克萨斯州的农民马丁正在田里劳作,突然发现一个圆形物体在天空中飞行。UFO通常是指空中或者地面附近出现的能够发光的飞行物体。美国空军部的一份情报文献对UFO的定义,是指一种在性能、空气动力学特征和某些特殊细节上都与目前人们所知道的任何类型的飞机、导弹等物体不同,并且也不能被认为是常见的气球、天体、鸟群等物体的飞行器。

UFO的出现没有规律可循,而且转瞬即逝,加上存在太多不切实际的描述,因此就算是最出色的科学家也无法对UFO的所有报告资料进行清楚的解释。基于此,在1948到1969年的22年中,美国空军制订并执行了著名的“蓝皮书计划”(Project Blue Book)。这项计划资料丰富,包括12600份目击报告,其中有12000份报告中的UFO已被确定为已知物体,如飞机、气体、云彩、流星、鸟群、人造卫星以及光线反射等,但另外一些报告却完全无法用物理规律或者大气现象进行解释。

经过分析,UFO或许只是一种自然现象,又或许是一种幻觉。蓝皮书中记录了1948年发生的著名UFO事件:“1948年7月24日凌晨3点40分,两位驾驶着DC–3型飞机的驾驶员发现一个物体迎面从他们的右上方飞速掠过,上升至云中消失不见,整个过程大约持续了10秒钟。这个飞行物好像安装有类似火箭或喷气的动力装置,尾部可以发射出十几米长的火焰。这个物体没有翅膀,也没有显著的凸起物,但却有着两排发亮的窗户。”实际上,经过比对,那天夜里正好出现了流星雨,所以这个奇怪的物体被证实只是一颗远处划过的流星。

我们常说眼见为实,但事实上并不能太相信自己的眼睛。人眼有着非常大的生理局限性,常常会“欺骗”我们,例如有时会将一些小圆点看成一条直线,有时将某些不规则形状的东西看成熟悉的物体,甚至因为受到观察角度或者天气条件的影响,视力非常好的人也会将一颗星星或者一架飞机看成是其他物体。我们来看一个很有代表性的例子:1955年3月3日夜间,天文学家门泽尔飞行在白令海峡附近的北极地带时,猛然发现一个闪烁着红绿两色光芒的明亮物体,从地平线的西南方向朝他的飞机射来,这一物体在离飞机大约100米的地方突然停了下来。这一飞行物的直径大约是满月直径的1/3,它一会儿消失在地平线上,一会儿又出现。门泽尔冷静下来才意识到,这应该是天狼星的模糊形象,它的时隐时现只是因为远处群山不时挡住了星光。

随着物理学家康顿主持的一项大型学术活动的调查,蓝皮书计划宣告结束。康顿的这项调查结果记录了1500多页,得出的结论是,没有确实的证据表明UFO是天外来客,因此,这样的调查可以停止了。

地球生命之源

生命来自于海洋的说法

通过恒星的演化过程,我们有理由认为,地球在诞生时周围就有一个原始大气层,大气层的主要成分是氢的化合物,包括水蒸气、氨、甲烷、硫化氢以及氰化氢等。或许还存在着一个由液态水构成的海洋,海水溶解了大气中的各种气体。生命要在一个这样的世界形成,简单分子就必须结合形成复杂分子。一般情况下,这个形成过程需要耗费能量,海洋被太阳光及其紫外辐射照耀,可以提供小分子结合成较大分子所必需的能量。

1952年,美国化学家米勒和尤里试图通过实验寻找一些较大的分子。他们制备出一些被认为可能存在于地球原始大气层中的物质的混合物,然后以放电作为能源,让这些混合物接受一段时间的照射。最后,他们发现这些混合物中含有一些原来没有的比较复杂的分子,而且还发现了其中所包含的氨基酸,这是用来制造重要化合物的原料。不过截至目前,即便凭借最丰富的想象力,仍然没有形成能够被称为生命的东西。只是,我们现阶段仅仅使用少量液体进行研究,每个阶段也仅持续几个星期。对于原始地球来说,海洋中的海水受到阳光照射的时间长达十几亿年之久。真实情况可能是这样的:在阳光的照射下,海洋中的分子渐渐变得越来越复杂,到最后,在某些未知元素的影响下形成了某个分子,而这个分子能把较简单的分子组成与它自身相似的另一个复杂分子。于是,生命出现并开始延续,逐渐演变成了如今的形态。我们会发现,“生命”的原始形态比现在最简单的生命还要简单,但它们在当时已经是非常复杂的结构了。

与铁在潮湿的空气中一定会生锈一样,或许生命的出现并不是一种奇迹,而是各种分子沿着一条捷径彼此结合在一起的结果,这似乎是非常确定的事情。对于原始地球而言,生命的形成是一种必然现象。同样的道理 ,对于物理性质和化学性质与地球相似的所有其他行星来说,也一定会有生命形成,虽然那可能是不具有理性的生命。

生命来自于太空的说法

20世纪初期,瑞典著名的化学家阿列纽斯(Arrhenius)提出了电离理论学说,与此同时,他还提出了宇宙胚种论。他认为,地球生命是以原始生命孢子从宇宙空间来到地球上为发端的。生命孢子能够长时间忍受宇宙中的寒冷和无空气的环境。阿列纽斯确信,辐射压力是携带生命孢子从一个星球到达另一个星球的动力。因此他得出结论,宇宙中到处存在着生命的扩散。

不过,阿列纽斯理论存在着两个难以解释清楚的问题。第一,虽然孢子能够忍受寒冷和真空,但对于紫外线等其他能量辐射却无法承受,而宇宙空间中,至少在星球周围到处是这样的能量辐射,孢子是否能在这样的条件下生存要打一个大问号。第二,孢子理论没有对生命的起源进行清楚的解释,并且回避了有生命的孢子形态是否存在这个问题。如果生命来源于另一个世界而不是地球,当它到达地球之后是以有生命的孢子形式存在,那么另一个世界的生命是如何来的呢?

虽然地球生命来源于天外的提法受到类似上述的质疑,但仍然有许多学者发表了各种假说。20世纪70年代末期,英国天文学家霍伊尔(Hoyle)认为,生命来源于遥远的外太空,而非地球。还有一些人认为,是彗星或其他地外天体靠近地球时,将早期生命的种子带到了地球上。

在地球尚未形成、整个太阳系都被分子云所包裹着时,生命就已经形成了。不过,当太阳要从分子中“脱胎”而出时,它所吹出的强劲恒星风将包围它的原始物质吹散了。太阳周围再也没有这样的物质了。但幸运的是,宇宙空间中还存有一些分子云,在我们研究生命形成的过程中,它们有着如同“化石”般重要的作用。通过大型射电望远镜能够观察到来自这些分子云的辐射,从而可以对分子云在不同演化阶段的物理特征和化学组成进行研究,确定其形成过程,在分子云中建立分子演化链。天文学家目前已经观测到了90多种分子,其中大部分属于有机分子。对于银河系来说,猎户座大星云是人们研究得最仔细、最透彻的天体,人们在这个星云中已搜寻到60多种星际分子。因此,猎户座大星云也成为现在许多科幻片的创作背景。

探索太阳系

人类从来没有停止过对外星生命的探索。最初的探索对象是月球,有人大胆设想月球上存在着智能生物,并且由此想象出了许多故事;更有人提出月球是外星人建造出来的空心球体,这里面存在着许多以人类现有技术无法探知的秘密,类似月球内部可能是一个神奇的生态系统,有着非常先进的文明,这里或许是外星人研究地球的驿站等,好在这种毫无根据的想象很快被理性的人们抛诸脑后。

其实,只有满足一系列生物生存的必要条件,生命才能在行星上形成并逐渐发展。例如,行星上的生命诞生、存在和发展都与自身能发光发热的恒星密切相关。根据恒星演化理论,气体尘埃云的收缩形成了恒星。一般情况下,密度很低的原始星云会在自身引力作用下慢慢收缩,逐渐变成一个自转的扁平圆盘,中央部分则因密度比较大、温度比较高,于是在热核反应过程中形成了恒星,而其周围的物质盘就逐渐形成了如太阳系这样的行星系统。

地球上有着充足的水和含氧丰富的空气,又有适宜的温度,这与地球和太阳之间的距离等条件有着密切关系。水星的昼夜温差极大;金星大气中的主要成分是二氧化碳,存在着严重的温室效应,生物根本无法生存;火星上的条件尽管与地球相似,但似乎并没有发现存在生命,而且还不知道火星上面是否有水资源。十几年前,宇宙飞船进行空间探测时,发现木星和土星上也都没有生命存在的迹象。太阳系中的天王星、海王星以及冥王星因处于偏远位置,它们的环境也不适宜生命存在。截至目前,所有对太阳系进行的观测结果都表明,除了地球之外,始终没能发现和证实还有哪个星球适于生命存在。

探索银河系

银河系是一个直径约为10万光年的盘状星系,主要由恒星、气体和尘埃组成,年龄在100亿到150亿年之间,包含的恒星数目大约是一两千亿颗,其中至少有数十亿颗恒星与太阳极为相似。天文学家推测,在所有恒星中,至少应该有数千万颗恒星周围是有行星围绕运行的,而这些行星中又至少有数百万颗具有适宜生命存在的环境条件。如果生命不是上帝创造而是在自然条件中形成的,那么银河系中至少应该有上万个行星上有生命存在。或者保守一点讲,银河系中至少存在几百个生存着智慧生命的高级星球。

一些人认为,在漫长的150多亿年中,如果一个存在智慧生命的星球拥有高度的文明(掌握了通信技术和星际航行的能力),那么在5000万到1亿年的时间内,无论是智慧生命还是文明,都应该扩张到整个银河系——从一颗恒星传递到另一颗恒星上。不过,当我们观测周围的宇宙空间时,从来没有发现哪个天体存在大量智慧生物,而且也没有充分的证据显示外星人曾经拜访过地球。

对于探索太阳系之外围绕着恒星运行的行星,到现在依然是一件艰难的事情。虽然天文学家早已意识到,长期且精确地观测某个恒星的运行情况,研究它是否会出现摆动现象,就有可能发现围绕在它周围的暗弱伴星。不过,现在探测地外行星系统的技术还不够灵敏和完善,而且观测到一颗恒星的摆动,还只是寻找行星存在的一种间接方法。直接的检测意味着必须得到一颗行星的图像及其可以测定的准确位置。1983年,第一颗红外天文卫星IRAS发射成功,它传递回地球一条振奋人心的宇宙信息:明亮的织女星周围存在着一些固体团状物质,只不过这些物质的温度非常低。于是,人们推测,那里可能有一个“太阳系”正在缓慢形成,那些团状物质应该属于正处在凝聚过程中的年轻行星。如果那里的自然环境适宜生命繁衍,那么在未来,这些行星上也可能会出现外星人。

绿岸公式

1991年11月,一场学术研讨会在美国西弗吉尼亚州绿岸镇附近的国立射电天文台举行,天体物理学家德雷克(Drake)在会上提出了一个著名的方程,后来被人们称为“绿岸公式”,这是天文学术界对地外智慧生命进行定量分析的第一次尝试。

德雷克的“绿岸公式”是: N = R×n e ×f p ×f 1 ×f i ×f e ×L 。在这个公式中, N 表示银河系中能够观测到的技术文明星球的数量,它是由等式右边7个数字的乘积决定的。 R 表示银河系中与太阳相似的恒星的形成率,也就是每年平均可以形成的类似太阳的恒星颗数,因为通常情况下只有像太阳这样的恒星才能孕育出智慧生命。 n e 表示在可能拥有自己行星的恒星中,其生态环境适合生命存在的恒星的平均颗数。 f p 指的是光度恒稳,能长时间照耀并能满足形成智慧生命演化所需条件的恒星,即所谓的“好太阳”的颗数。 f 1 代表的则是已经出现生命的行星在可能存在生命的行星中所占的比例。 f i 表示已经拥有智慧生命的行星数目,因为低等生物演化到智慧生命的概率毕竟很小。 f e 表示的是在这些已经有智慧生命的行星中,已经达到先进文明的高级智慧生命的行星(能传递星际电磁波联络)的比例。 L 表示拥有先进文明世界的平均寿命,因为只有长时间持续发展的文明星球才有可能进行星际互动。

“绿岸公式”以等号右边7个数的乘积形式表示,但现在还不知道这些因子的具体数字。在公式中,有些因子能够用近似值表示(如 R ),有些因子是完全主观的(如 L )。有些学者提出,除了 L 外,其余因子的乘积表示的是银河系中能够检测到的文明星球的产率,从而得出结论,银河系中高级文明星球的数目在40万至5000万之间。美国著名科普作家阿西莫夫(Asimov)也曾提出过一个公式,这个公式与“绿岸公式”非常相似,他以这个公式推测银河系中存在的文明星球大约有53万颗。

“奥兹玛”计划

20世纪60年代,美国西弗吉尼亚州西部绿岸镇附近的国家射电天文台开始试图接收地外文明星球传递的无线电信号。这项工作于1960年4月11日正式启动,被命名为“奥兹玛计划”(Ozma project),其组织者正是美国射电天文学家德雷克。在神话传说中,“奥兹”是一个遥远且难以抵达的地方,一位名叫“奥兹玛”的公主就居住在那里。于是,“奥兹玛”这个名字就寓意“搜寻遥远的地外文明”,搜索“外星人”的信息。

德雷克和他的工作伙伴通过一架口径26米的射电望远镜,利用21厘米的波长来接收信号。选择这个波长是有一定条件的。不过,我们如何推测外星人会使用什么样的波长呢?物理学家认为,宇宙中含量最多的元素是氢,因此根据常理推测,智慧生物对氢元素都非常熟悉。而21厘米的波长恰好是氢原子发出的微波的波长,它可能是被宇宙间所有智慧生物研究得最透彻,也是被运用得最熟练的。

德雷克研究团队首先通过射电天线对恒星鲸鱼座中的τ星进行研究,这是一颗类似于太阳的恒星,它与地球之间的距离大约是11.9光年,但结果让人沮丧——研究团队毫无收获。后来,他们又开始研究波江座中的ε星,开始时接收到了一个无线电信号,这个信号的强度是每秒8个脉冲;10天后,他们再次接收到了这个信号,不过,这并不是期待中的“外星人”传递过来的信号。“奥兹玛计划”进行了三个月,最终没有收获任何成功的结果。虽然如此,它作为人类寻找地外智慧生命的起点,功不可没。

关于接收外星人信号的各种困难,德雷克教授指出:“我们对整个天空的研究好比大海捞针,即使有阿雷西博那样强大的望远镜助力,依然需要向2000多万个方向进行探测。”不过直到现在,我们也只是监测到地球附近的几千个星球而已,而且频率范围也非常有限。

美国哈佛大学天体物理学家保罗·霍罗威茨(Paul Horowitz)等人于1985年开始进行一项寻找外星人的新计划,这项计划被命名为“太空多通道分析”计划(META)。他们用800多万个不同频率,进行高度自动化探测。但令人心酸的是,随着波段上万倍的大量增加,工作量猛然增多,覆盖整个天空一次就需要长达200到400天的时间,美国、苏联、澳大利亚、加拿大、德国、法国、荷兰等国家先后加入了这一探索计划。

在“奥兹玛计划”之后,国际上已经出现了包括“太空多通道分析”计划在内的多种探测地外智慧生命的计划。人们达成了一个共识:如同地球上人类的情况一样,地外“太阳系”中很可能会形成生命,因此探测目标应该集中在类似于太阳的星球上;射电望远镜能够“听到”的最佳频率范围是1000到10000兆赫,此时的本底噪音最小,所以“外星人”可能会利用这个波段作为“微波窗口”与我们进行星际互动。如果想要探索其他星球的信息,应该选择以光速进行传播的电磁波。令人遗憾的是,所有这些努力似乎都徒劳无功,我们并没有接收到任何可以确认为地外星球传递出的与生命相关的消息。 RpvK7wlmBrwj8s1w/T4MMEwX+OtZjgp5qB5C4lb7vVcBFTOHrR2yeBZi8hlqCeLM

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