主講人 | 茍利軍

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)教授黑洞及其高能爆發(fā)現(xiàn)象研究小組負(fù)責(zé)人

地外生命的探索一直是大家非常感興趣的話題。

我們知道，人類所謂現(xiàn)代之人是誕生于20萬(wàn)年之前，在這其后創(chuàng)造出了一系列的高等文明。自從人類誕生于藍(lán)色星球之上，我們就一直在思考著、尋找著其他同伴。

意大利人伽利略是第一批將望遠(yuǎn)鏡指向天空、真正用于天文研究的人之一。通過(guò)他們的觀測(cè)，我們獲知太陽(yáng)系其實(shí)包含有更多的行星，太陽(yáng)系之外也有非常多類似的宇宙現(xiàn)象。如今我們已經(jīng)知道了許許多多的恒星，那么在宇宙其它的星球上有沒有類似于高等智能生命的存在呢？

尋找地外行星

為了尋找地外行星，天文學(xué)家發(fā)明了很多方法。第一顆行星是在1990年發(fā)現(xiàn)，到1992年確認(rèn)的。這顆行星當(dāng)年發(fā)現(xiàn)的時(shí)候非常奇特，并不存在于所謂的正常的恒星周圍，而是存在于一顆年輕的中子星（我們稱之為脈沖星）的周圍。

截至2017年9月15日，通過(guò)各種各樣的方式，人類已確認(rèn)了3510個(gè)地外行星。其中開普勒發(fā)現(xiàn)了2300多個(gè)行星。除此之外，開普勒還有4000多個(gè)候選體，其中有將近600個(gè)是有多個(gè)行星的，所以可以看到地外行星其實(shí)是非常普遍的。

所發(fā)現(xiàn)的這些地外行星，它們的大小如何分布？我們可以看到的最多的一類行星被稱作亞海王星，而比亞海王星稍微小一點(diǎn)的行星稱之為超級(jí)地球。這兩類行星，我們?cè)诎l(fā)現(xiàn)地外行星之前根本不知道它們的存在，因?yàn)樘?yáng)系中比地球大的就是海王星了。因此，也就是說(shuō)，超級(jí)地球以及亞海王星，也都是普遍存在的。

既然地外行星普遍存在，那么地外行星周圍有沒有生命呢？怎么尋找地外生命呢？通過(guò)地球上對(duì)于生命的研究，我們知道，生命的存在必須要有液態(tài)水，所以我們只需要尋找有沒有適合液態(tài)水存在的行星。什么樣的條件下液態(tài)水才能存在呢？既不能太靠近中間的恒星，如果太靠近，類似于水星等上面的溫度非常高，即使有液態(tài)水存在也已經(jīng)蒸發(fā)成了氣態(tài)；也肯定不能距離中間的恒星太遠(yuǎn)，太遠(yuǎn)的話非常寒冷，液態(tài)水會(huì)結(jié)成冰水。這一要求告訴我們，生命的存在必須處在一個(gè)恰當(dāng)合適的位置。

地球“大表哥”和葫蘆娃系統(tǒng)

2015年的時(shí)候有一則新聞，說(shuō)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)被稱之為地球“大表哥”的行星系統(tǒng)，并且和地球的相似程度達(dá)到了0.83。如果跟地球完全一模一樣我們稱之為1，那么0.83在一定程度上已經(jīng)非常相似了。為什么相似呢？因?yàn)樗虚g的恒星跟我們的太陽(yáng)非常相似，這顆行星的大小也跟我們的地球非常類似，還有公轉(zhuǎn)的周期也非常接近，所以當(dāng)時(shí)稱之為地球的“大表哥”?？珊髞?lái)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)稱之為孿生兄弟的“大表哥”原來(lái)跟地球質(zhì)量差別挺大。

2016年年底，另外一則新聞?wù)f，距離我們最近的比鄰星系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了一顆地外行星，這顆地外行星是一顆紅外星。如果我們能夠站在行星上去看恒星，比鄰星看起來(lái)會(huì)非常大，差不多是太陽(yáng)三倍的大小，而它的天空看起來(lái)總是會(huì)呈現(xiàn)出紅色。為什么是紅色？因?yàn)樗虚g的恒星是一顆紅暗星，顏色偏向于紅色，因此整個(gè)天空更多地呈現(xiàn)紅色的景象。

2016年我們還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常特殊的系統(tǒng)，后來(lái)被稱之為“葫蘆娃”行星系統(tǒng)。之所以稱它為“葫蘆娃”，因?yàn)樗衅邆€(gè)地質(zhì)、巖質(zhì)的行星。怎么知道行星是巖質(zhì)的呢？我們通過(guò)現(xiàn)在最為廣泛的觀測(cè)應(yīng)用方式——凌星法，探測(cè)到了它的質(zhì)量和大小，最終推算出來(lái)它的密度等等，判斷出了它是一個(gè)巖石的或者是氣態(tài)的系統(tǒng)。

到目前為止，做一個(gè)簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)，適合于生命存在的地外行星有多少個(gè)？根據(jù)地球相似指數(shù)，我們可以做個(gè)排列，比鄰星周圍最為相似的行星，相似指數(shù)達(dá)到0.87，第二個(gè)就是葫蘆娃系統(tǒng)當(dāng)中的0.86。在三千多個(gè)確認(rèn)的地外行星系統(tǒng)當(dāng)中，我們只發(fā)現(xiàn)了差不多12顆適合于生命居住的系統(tǒng)。因此，地外行星中有生命存在的概率是存在的，但不是非常高。

探索火星上的生命

現(xiàn)在我們知道，大約只有千分之一左右的行星有可能存在生命。但對(duì)于生命存在的概率，我們一直持續(xù)探索著，例如直接發(fā)射不同的探測(cè)線到其他星球上看看有沒有生命的存在。

對(duì)于火星的探測(cè)，是一個(gè)熱門的話題。為什么探測(cè)火星呢？因?yàn)榛鹦且蔡幱谔?yáng)系中宜居區(qū)的外邊緣，是一直以來(lái)被人類認(rèn)為有可能有生命存在的另一個(gè)星球。

根據(jù)當(dāng)前研究，大約30多億年前，火星和地球非常類似，上面也有水，說(shuō)不定也有茂密的森林、海洋等，因此我們推斷，火星有可能存在生命。美國(guó)的火星勘探衛(wèi)星于前年在火星上發(fā)現(xiàn)了液態(tài)水。但我們知道，火星比地球距離太陽(yáng)更遠(yuǎn)，盡管傾斜度跟地球一樣，但其表面的溫度非常低，通常即使在太陽(yáng)照射的情況下也只有零下三四十度，這樣的溫度正常的液態(tài)水是不可能存在的。火星上發(fā)現(xiàn)的到底是什么樣的液態(tài)水呢？其實(shí)，這里所說(shuō)的液態(tài)水含有一種化學(xué)元素，這種化學(xué)元素降低了這種水的冰點(diǎn)，從而讓我們探測(cè)到了它的跡象。

當(dāng)然，除了圍繞著火星轉(zhuǎn)動(dòng)的探測(cè)儀，歐洲和美國(guó)也發(fā)射了非常多的火星車到火星表面上去看，勘探一下有沒有生命的跡象。最為重要的發(fā)現(xiàn)是，火星的確跟地球的很多特征非常類似，比如有巖石沖刷的證據(jù)，表明幾十億年之前應(yīng)該也是有水存在，并且有一些巖石跟地球上的巖石的組成、形狀非常類似。但很遺憾的是，火星的表面依舊沒有探測(cè)到生命。到目前為止，還沒有勘測(cè)到直接的生命，盡管我們很想找到他們。

私人探測(cè)計(jì)劃

剛才所提到的，都是官方的一些探測(cè)計(jì)劃，當(dāng)然也還有一些私人的探測(cè)，因?yàn)閷?duì)于地外生命，不僅僅是官方感興趣，而且也是一個(gè)大眾感興趣的話題。有一部分先富起來(lái)的人，他們對(duì)于這種地外生命的探索非常感興趣，比如一位俄羅斯富豪，就和臉譜的創(chuàng)始人成立了一個(gè)組織叫作“突破組織”，他們想發(fā)射一些非常微小的探測(cè)器到比如剛才提到的比鄰星系統(tǒng)中一探究竟，看看地外生命是否真的存在。

這其中有一個(gè)項(xiàng)目叫作“攝星計(jì)劃”，相當(dāng)于發(fā)射一顆跟一元硬幣大小類似的探測(cè)器，這種探測(cè)器盡管體積非常小，但包含了所有的功能，例如攝像、傳輸，還有通訊功能等。探測(cè)器的速度，差不多可以達(dá)到1/5光速，也就是說(shuō)，在20年左右就可以到達(dá)比鄰星。

這是一種叫作光帆的技術(shù)，和我們生活中的風(fēng)帆非常類似。地球上有風(fēng)，所以通常我們的船只行駛都是依靠風(fēng)的驅(qū)動(dòng)。太空當(dāng)中沒有風(fēng)，但它有非常多的恒星，我們可以利用這種恒星的光來(lái)驅(qū)動(dòng)一些探測(cè)器。盡管光是沒有質(zhì)量的，但是它有動(dòng)量，可以通過(guò)反射光從而來(lái)驅(qū)動(dòng)探測(cè)器。美國(guó)在2015年已經(jīng)對(duì)這方面進(jìn)行了測(cè)試，基本結(jié)果表明，這是可行的，但仍然是一個(gè)需要研究的項(xiàng)目。

對(duì)于地面的搜尋，也在同時(shí)進(jìn)行。地面的搜尋有一個(gè)SETI組織，已經(jīng)運(yùn)行了很長(zhǎng)的時(shí)間。他們成立了一個(gè)叫作突破聆聽獎(jiǎng)的項(xiàng)目，購(gòu)買了世界上一些大型望遠(yuǎn)鏡，例如澳大利亞的帕克斯64米望遠(yuǎn)鏡和美國(guó)綠岸望遠(yuǎn)鏡等，還有一些其它的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，同時(shí)展開對(duì)空間的地外生命的探測(cè)。

位于我國(guó)貴州省的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，在2016年9月份建成后開始運(yùn)行，是目前為止世界上口徑最大的一個(gè)望遠(yuǎn)鏡。這一組織在2016年10月份拜訪了我國(guó)國(guó)家天文臺(tái)，跟國(guó)家天文臺(tái)簽署了合作備忘錄。有了這些大型的望遠(yuǎn)鏡以后，他們就對(duì)天區(qū)進(jìn)行了分塊觀測(cè)，進(jìn)行了對(duì)感興趣的天體的搜尋，觀測(cè)完以后會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段下載。除此之外，他們還改進(jìn)了原來(lái)對(duì)于一些數(shù)據(jù)的分析方法使得分析效率大大提高。

有了大型望遠(yuǎn)鏡等的支持，我們希望有一天能夠搜尋到所謂的外星生命的信號(hào)。盡管智能生命目前還沒有搜尋到，但是我們相信，從天文學(xué)的角度而言，地球并不是非常特殊的星球，宇宙當(dāng)中還存在其他高等智能的生命。這種對(duì)于高等智能生命的搜尋，我們還會(huì)一直持續(xù)下去。