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银河系真的存在36个外星文明吗?还没有确定的答案

2020-06-25 09:34:17 沙巴体育-沙巴体育官方app 已读

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一项新研究假设地球生命在一定程度上代表了宇宙中普遍的生命演化方式,认为智慧生命诞生于一颗与恒星距离适当的岩石行星上,经历大约50亿年的演化过程

  一项新研究假设地球生命在一定程度上代表了宇宙中普遍的生命演化方式,认为智慧生命诞生于一颗与恒星距离适当的岩石行星上,经历大约50亿年的演化过程

如果这一假设是正确的,那么在银河系中,人类可能并不是唯一的智慧生命,只是由于距离太过遥远,使我们至今还未与其他邻居相遇。

资深天文学家塞斯在加利福尼亚州山景城的搜寻外星文明研究所(SETI Institute)工作,并未参与这项新研究。他表示,该研究的另一个重大假设是宇宙中所有地方的生命演化时间轴都与地球相同,这意味着表面上看似精确的计算其实具有误导性。

“如果你放宽这些很重大假设的条件,那你可以得到任何想要的结果,”肖斯塔克说道。

遥远的邻居

当然,人类是否是宇宙中唯一智慧生命的问题,目前来看短时间内不会有确定的答案。不过在1961年,天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)提出了一种估计地外文明数量的方法,即著名的德雷克方程式。这个方程式根据不同的变量,确定人类是否有可能找到外星智慧生命(或者被其发现)。这些变量包括:银河系中每年的恒星形成速率;恒星与行星的数量之比;形成生态系统的行星占所有行星的比例;以及演化出生命的行星所占的比例。接下来还可以进一步缩小范围,加入更多变量,如产生智慧生命(而不是简单的藻类)的行星占所有行星的比例,以及其中发展出通讯能力(可以从太空探测到)的行星所占的比例(人类就属于这一类,因为人类应用无线电波进行通讯的历史已有将近一个世纪)。

最后一个变量是与外星文明交流所需的平均时间。银河系大约有140亿年的历史。如果智慧程度较高并具有星际通讯能力的地外文明最多能持续几百年,那么地球人与他们的交流机会也就少得可怜了。

求解德雷克方程是不可能的,因为大多数变量的值是未知的。然而,英国诺丁汉大学的天体物理学家克里斯托弗·康塞尔利斯(Christopher Conselice)和同事们对使用恒星形成和系外行星存在的新数据进行尝试饶有兴趣。系外行星是指在太阳系以外围绕其他恒星运行的行星。在6月15日的《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上,康塞尔利斯发表了他们的研究结果。

“在几年前,这篇论文是不可能写出来的,”康塞尔利斯说道。研究小组计算了银河系中恒星的年龄分布,寻找其中至少有50亿年历史的恒星,这样的时间跨度可能足以形成类似人类的文明。他们发现,银河系中97%的恒星年龄超过50亿年。康塞尔利斯表示,我们所处的太阳系有45亿年的历史,在银河系中相对较新,因此银河系中存在许多更老的恒星是很合理的。

然后,研究人员计算出拥有足够密度和稳定的行星系统的恒星数量。在年龄超过50亿岁的恒星中,有大约三分之一符合条件。接下来,利用目前天文学家对系外行星分布的了解,研究人员估计了这些恒星的宜居带内岩石行星的数量。他们还计算出了哪些恒星具有足够高的金属含量,足以为环绕其运行的岩石行星提供必要的元素,用于建设各种基础设施(比如无线电发射器)。最后,他们根据迄今为止使用无线电技术的地球时间线,将具有通讯交流能力的文明寿命设定为100年。

结果如何?研究人员发现,如果其他行星上的生命演化轨迹地球相同,那么在今天的银河系中,应当存在着36个具有智慧、能与人类交流的外星文明。不过,这一估值具有不确定性,外星文明的数量范围在4个到211个之间。如果外星文明大致均匀地分布在银河系各处,那么我们最近的邻居可能就在17000光年之外。

如此遥远的距离意味着我们不太可能联系上他们。研究人员计算出,外星文明所广播的可探测信号理论上需要大约3060年的时间才能被我们接收到。换言之,要与这样的外星文明建立双向对话,人类(和外星人)必须在至少6120年的时间里保持文明的延续。

对假设的质疑

对于寻找外星人的问题,研究人员还提出了更加乐观的设想。例如,如果生命在50亿年之后的任何时间——不一定是在50亿年时——都能演化出智慧文明,则银河系中可能存在的文明数量将上升到大约928个。在这种情况下,一个地外文明只需要1030年的时间就能与我们取得联系。

肖斯塔克表示,这些估算数字的问题在于,研究作者们用天文数据填补了德雷克方程中的一些空白,却没有经过太多讨论就省略了一些最复杂、最具争议的变量。生命真的会在类太阳恒星系适居带内的任何岩石行星上演化吗?生命诞生45亿年后就一定会演化出智能生命吗?如果6600万年前没有小行星撞击地球而导致恐龙灭绝,那么地球上智能生命的演化时间轴可能就完全不同。肖斯塔克认为,或许最具局限性的变量是其中一个假设:一个能够交流的文明只会在一个世纪的时间内传递出信号。他表示,即使对人类文明来说,这样的论断似乎也过于悲观。尽管近几个月来人类文明遇到了许多挑战,但在可预见的未来,人类似乎不太可能停止使用无线电波。

德雷克方程的解“在很大程度上取决于生命发展的可能性,以及(智慧生命)在一颗行星上出现的可能性,还有智慧生命延续的时间,”肖斯塔克说,“这些都是可以使答案发生数量级改变的重大事件。”

康塞尔利斯表示,计算是理解人类存在及其未来的一种方式。如果事实证明,银河系中存在的文明比该研究所预测的更多,那就意味着生命可以在比地球更宽泛的条件下演化,或者表明迄今为止,地外文明的寿命往往比我们人类的文明长久得多。“如果我们发现了很多这样的行星,那将是一个好迹象,表明我们的文明可能有很长的寿命,”康塞尔利斯说道。

另一方面,如果对地外生命的搜寻仍然一无所获,可能就意味着生命的出现在宇宙中非常罕见;或者当智慧生命出现时,他们往往会迅速自我毁灭。也许银河系在几十亿年前还是相对“热闹”的,但那些生命早已灰飞烟灭。

肖斯塔克表示,最终只有一种方法可以找到答案。他说:“只有找到一两个这样的外星社会,你才能写论文来估计宇宙中会有多少外星文明。”