外星文明的“星光密碼”

2014-08-13 09:01:47張唯誠

飛碟探索 2014年6期

關(guān)鍵詞：文明

張唯誠

迄今，人類搜索外星文明的努力都沒有取得明顯的成效。火星和金星上沒有人們猜測的智慧生物，外太陽系行星的冰下海洋里可能只有類似微生物的低級生命，向遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的人類問候也石沉大海，杳無音信。

但科學(xué)家并沒有失望，他們想到了一種完全不同的方法，就是尋找外星文明的“人造物體”。科學(xué)家認(rèn)為，只要仔細(xì)研究閃爍的星光，包括天體的輻射，就有可能在宇宙中找到外星文明的建筑物，比如，與行星一般大小的太空電站、環(huán)繞著恒星的環(huán)和球、巨大無比的計(jì)算機(jī)等。現(xiàn)在，有三個研究小組正躍躍欲試，他們將致力于研究宇宙中的星光和紅外輻射，解讀可能隱藏在“星光密碼”中的有關(guān)外星文明的蛛絲馬跡。但是，這個辦法真的有效嗎？

對外星文明的猜想

在宇宙中，除了地球文明之外究竟有沒有其他文明？如果有，它們會是怎樣的？1 9 8 4年，蘇聯(lián)天文學(xué)家尼古拉· 卡爾達(dá)舍夫發(fā)表了一篇名為《超級文明結(jié)構(gòu)的必然與可能》的論文。在這篇文章中，他認(rèn)為一個文明的結(jié)構(gòu)是遵循一種自然的和不可避免的道路發(fā)展的。

開始時，它占據(jù)的區(qū)域很小，但接下來便會發(fā)展壯大，進(jìn)而占有更廣闊的空間。于是，卡爾達(dá)舍夫斷言，宇宙中的文明如果不是注定要自我毀滅的話，它們中的絕大多數(shù)一定比人類文明古老和先進(jìn)得多。想想人類，我們的道路、城市、鄉(xiāng)村和田野已經(jīng)覆蓋了幾乎整個大陸，我們的宇宙飛船已經(jīng)越過了太陽系的邊界，而做到這一切，人類只花費(fèi)了幾個世紀(jì)的時間。假若一個文明已經(jīng)存在了幾百萬年，甚至幾十億年，那會是怎樣一種情景呢？卡爾達(dá)舍夫由此認(rèn)為，那樣的文明有可能在宇宙中布設(shè)巨大的“人造物體”，包括機(jī)械、工程、發(fā)電站等。他推測，文明存在的時間越久，那些物體所具有的體積、質(zhì)量就越大，釋放的能量和信息也就越多，從而也就更容易被我們從地球上觀測到。

對那樣的文明，還有人做過描述。1 9 6 0年，物理學(xué)家弗里曼· 戴森提出了一種名為“戴森球”的理論。他認(rèn)為，一個高度發(fā)達(dá)的文明應(yīng)該有能力將它們的“太陽”用一個巨大的球狀結(jié)構(gòu)包圍起來，使“太陽”的幾乎所有輻射都能被截獲。因此，這個文明就能獲得充足的能源，發(fā)展到足夠高的程度。戴森設(shè)想，這樣的文明應(yīng)該有能力在它們的“太陽系”中，利用從小行星和行星上獲得的材料構(gòu)建圍繞恒星旋轉(zhuǎn)的“島嶼”。幾千年、幾萬年，甚至幾百萬年后，它們的“太陽”便完全被這些“島嶼”包圍起來了。

這就是“戴森球”，它是一個巨大的、環(huán)繞著恒星的“太陽能發(fā)電廠”。

在我們看來，“戴森球”的規(guī)模幾乎是難以想象的，沒有人認(rèn)為完成這樣的工程是容易的。它的半徑和地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑差不多，面積是地球表面積的1億倍。科學(xué)家推測，這樣大的物體更可能分散存在，與其叫它“戴森球”，還不如叫它“戴森云”。戴森并沒有仔細(xì)考慮這種建筑的細(xì)節(jié)，所以他的描述也只是建立在合理的推測上。戴森說：“我們沒有辦法評估這樣的工程。”科學(xué)家推測，如果“戴森球”真的存在，它便可能將恒星的光線完全遮擋住，我們用眼睛無法看到它們。但它們會散發(fā)余熱，從而釋放紅外輻射。

1 9 6 6年，卡爾·薩根提出一個觀點(diǎn)，認(rèn)為假如用紅外望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一個發(fā)熱的天體，而在可見光波段又沒有任何影像，那么這個天體就可能是一個“戴森球”。

前所未有的紅外探測

不過，薩根的說法并不全對，因?yàn)橛钪嬷蟹侨嗽斓奈矬w也有可能出現(xiàn)類似的情況。例如，非常年輕和非常古老的恒星就經(jīng)常被塵埃和氣體包裹著，那些塵埃和氣體遮住了恒星的可見光，從而散發(fā)紅外輻射，這就很容易和“戴森球”相混淆。

在這種情況下，紅外輻射的光譜會幫助人們加以辨別。通常情況下，塵埃和氣體中的硅酸鹽物質(zhì)會形成光譜中獨(dú)有的寬峰，而熾熱氣體中的分子也能制造出更亮和更暗的譜線。比較而言，來自“戴森球”的紅外光譜應(yīng)該是光滑和單調(diào)的。所以，美國加利福尼亞州立工業(yè)大學(xué)的馬特波· 維奇說：“希望我們探測到的紅外光譜是單調(diào)的，越單調(diào)越好。”基于上述原因，科學(xué)家打算通過分析紅外光譜的數(shù)據(jù)來鑒別天體散發(fā)的余熱。這些數(shù)據(jù)分別來自兩個紅外空間望遠(yuǎn)鏡的觀測，即2 0 0 9年發(fā)射的廣角紅外線探測望遠(yuǎn)鏡和2 0 0 3年發(fā)射的斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡。另外，根據(jù)美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的詹森·萊特的分析，一個擁有“戴森球”的外星文明至少已經(jīng)存在幾百萬年，它們必定會在它們的星系中開拓殖民地，把“戴森球”從一個地方推廣到另一個地方，使得自己的地盤在星系中不斷擴(kuò)張。萊特說：“一旦擁有能夠自給自足的殖民地，你就必將向整個星系擴(kuò)張。你甚至沒有辦法使這種擴(kuò)張停下來，因?yàn)槟阋呀?jīng)不能協(xié)調(diào)所有殖民地的行為了。”

假如這樣的事情發(fā)生在銀河系，那么我們應(yīng)該可以在很多地方找到“戴森球”。萊特說：“只找到一個或者很少的‘戴森球，反而是很奇怪的。”

按照卡爾達(dá)舍夫的說法，如果一個文明掌握了整個星系的能量，那么它就屬于“第三類文明”，而次于這種文明的“第二類文明”和“第一類文明”只能掌握某一恒星和某一行星的能量。萊特相信，假如一個星系中存在“第三類文明”，那么由于“戴森球”的大量增加，星系的顏色就會越變越紅，人類的紅外觀測即使在1 0億光年之外也能發(fā)現(xiàn)它們。如果這種變化發(fā)生在整個星系團(tuán)中，那么可觀測的距離還可以更遠(yuǎn)。因此，萊特的研究小組計(jì)劃把他們的紅外觀測延伸到宇宙的深處。

那些古怪的星光

假如外星文明的“太陽能發(fā)電廠”只是一些很薄的環(huán)或者存在縫隙，那么必然會有星光泄漏出來。對這些泄漏出來的星光可用紅外觀測之外的方法加以研究，這便是另外兩個研究小組所要承擔(dān)的任務(wù)了。這兩個小組原計(jì)劃依靠開普勒空間望遠(yuǎn)鏡尋找相對小一些的“人造物體”。開普勒空間望遠(yuǎn)鏡可觀測恒星光度的微小變化，使用這種方法，它已經(jīng)鎖定了很多系外行星的潛在目標(biāo)。然而，由于開普勒出現(xiàn)了難以修復(fù)的故障，這個計(jì)劃能否順利實(shí)施目前尚存在疑問。美國夏威夷大學(xué)的天文學(xué)家安德魯· 霍華德計(jì)劃帶領(lǐng)他的研究小組搜尋宇宙中那些以非同尋常的方式變得暗淡的星光。他說：“我們要尋找的是一些古怪的星光變化，這樣的變化用自然現(xiàn)象是無法解釋的。”endprint

與此同時，另一組科學(xué)家計(jì)劃通過分析數(shù)據(jù)研究恒星的光。當(dāng)一個物體經(jīng)過恒星表面時，它必然會遮擋一部分光線，在地球上看恒星的亮度就會暗一些。這樣的變化可以用一條光變曲線來表示，顯示恒星的光度在一段時間里發(fā)生了怎樣的變化。假如一個物體大到一定程度，比如和一顆氣體巨行星一樣大，那么靈敏的空間望遠(yuǎn)鏡就不僅能觀測到恒星的光度變化，還能依照光變曲線猜測出它的形狀。如果這個物體不是圓形而是某種特別的形狀，例如長方形，那么就有可能是外星文明的產(chǎn)物了。

事實(shí)上，這種巨大且單獨(dú)存在的物體有可能比“戴森球”的壽命更長，而壽命越長，被人類觀測到的機(jī)會就越大。按照研究小組負(fù)責(zé)人、美國普林斯頓大學(xué)的盧西恩· 瓦爾克維什的說法，一個“戴森球”如果是以“戴森云”的形式存在，它的壽命會相對短一些，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)一旦被遺棄，就會不穩(wěn)定，容易解體。而環(huán)或者一個單獨(dú)的整體則不容易出現(xiàn)這種情況，即使被遺棄在太空中，也可以存在幾十億年。科學(xué)家認(rèn)為，針對光線的觀測和分析還有可能找到其他“人造物體”，比如用于推動光帆飛船前進(jìn)的、巨大的反光鏡等，因?yàn)樗鼈円材墚a(chǎn)生非同尋常的閃光。一些未來學(xué)家還認(rèn)為，外星文明甚至有能力利用恒星物理學(xué)的知識改造它們的“太陽”，例如延長“太陽”的壽命或者制造出有用的元素。如果是這樣，它們的恒星就會發(fā)生人為的光度變化，這樣的變化也能被我們觀測到。

不同的氣體

但是，新奇的光變現(xiàn)象并不全都意味著外星文明，也可能是一些自然現(xiàn)象，只是這些自然現(xiàn)象也同樣需要科學(xué)的解釋。因此，發(fā)現(xiàn)它們同樣也是有價值的。不過，未來學(xué)家羅伯特· 布拉德伯里還設(shè)想了另外一種情況：有些“戴森球”很可能非常難探測到。他說，就宇宙中的“太陽能發(fā)電廠”而言，最有效率的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一種“系列化”了的“戴森球”，嵌套式的，一層套著一層，由一個巨大的超級電腦控制；越靠外的層溫度越低，到最外面時可能就只有3K 了，僅比宇宙微波背景輻射高一點(diǎn)。這樣一來，無論是紅外觀測還是可見光觀測都很難發(fā)現(xiàn)它們。因此，這樣的“戴森球”即使離我們很近也很難被觀測到。

現(xiàn)在，天文學(xué)家已經(jīng)能夠探測行星大氣的化學(xué)組成了，他們在行星大氣的光譜中尋找二氧化碳、甲烷、水蒸氣和鈉。

這些物質(zhì)在一些巨行星上比較容易被觀測到，因?yàn)榫扌行峭ǔｋx它們的“太陽”非常近。從理論上說，這樣的探測在類地行星上同樣可以進(jìn)行，尤其隨著望遠(yuǎn)鏡性能越來越強(qiáng)大，觀測到類地行星的大氣組成便越來越有可能變成現(xiàn)實(shí)。科學(xué)家推測，假如有一天，人們在類地行星的大氣層中發(fā)現(xiàn)了人工合成的氣體，例如氯氟烴，那么就有理由相信，我們找到了一個潛在的外星文明的目標(biāo)。這是因?yàn)椋愃坡确鸁N這類人工合成的氣體很可能被外星文明用來“加熱”行星，以使一些寒冷的行星變得適宜居住。英國東安格利亞大學(xué)的馬克· 克萊爾說：“我認(rèn)為，在遙遠(yuǎn)的星際空間里，假如真有什么暗示星際文明存在的證據(jù)，唯一可能發(fā)現(xiàn)的東西就是人工制造的‘全球變暖，它應(yīng)該被當(dāng)作星際文明存在的信號。”克萊爾的理由是，人類要開拓火星，最有可能的方案就是用含氯氟烴或六氟化鈉的物質(zhì)去改造火星的氣候，使它變得溫暖起來。這樣的辦法如果我們能想到，那外星人為什么就不能想到呢？