文/ 李會(huì)超

射電望遠(yuǎn)鏡是尋找地外文明最常用也是最有效的工具。目前，選取特定頻率、監(jiān)聽星際射電信號(hào)是利用射電望遠(yuǎn)鏡尋找地外文明最常見的方式。另外，也有主動(dòng)向太空中發(fā)射信號(hào)，為其他文明發(fā)現(xiàn)我們提供線索的努力。

▲阿雷西博望遠(yuǎn)鏡發(fā)送的星際信號(hào)所承載的信息

▲ 綠岸射電望遠(yuǎn)鏡，全球最大的可動(dòng)射電望遠(yuǎn)鏡

被動(dòng)聆聽

就如同我們和別人打電話時(shí)，要先弄清楚對(duì)方的電話號(hào)碼一樣，搜尋地外文明的努力同樣需要在寬闊的無線電頻譜中找到一個(gè)合適的監(jiān)聽頻率。目前，使用的最多的頻率是位于1.4GHz9～1.7GHz間的，被稱為“水洞”的頻率。

氫是原子結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的元素，也是宇宙中含量最豐富的元素。而氫和氧的結(jié)合則構(gòu)成了組成生命的基本物質(zhì)——水。在太空中，不同原子和分子結(jié)構(gòu)組成的物質(zhì)在躍遷時(shí)，會(huì)發(fā)射出不同波長(zhǎng)的譜線。在頻率為1.42GHz的位置，存在著一條氫原子的發(fā)射線，而由一個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成的羥基則在1.72GHz附近存在四條頻率接近的發(fā)射線。由于氫元素和羥基的結(jié)合能夠生成水，因此將1.42GHz和1.72GHz中間的這個(gè)寬度為0.3GHz的頻率窗口稱為“水洞”。由于這個(gè)頻段不存在天然形成的無線電輻射，因此在這個(gè)波段發(fā)射信號(hào)，很容易就可以識(shí)別為是人為產(chǎn)生的信號(hào)。

假設(shè)其他文明與我們的科學(xué)水平相當(dāng)，那么他們大概率也會(huì)發(fā)現(xiàn)“水洞”的特別之處，并選取這里向我們傳遞信息。同時(shí)，“水洞”的信號(hào)頻率剛好處于1GHz和10GHz的微波窗口之間。

當(dāng)射電信號(hào)穿過茫茫太空中的星際介質(zhì)時(shí)，這個(gè)頻段受星際介質(zhì)的影響較小。同時(shí)，包括地球大氣層在內(nèi)的行星大氣層對(duì)這個(gè)頻段的信號(hào)吸收效應(yīng)也不強(qiáng)?？傊?，用這個(gè)“號(hào)碼”打電話，看起來十分合適。除了“水洞”頻率本身外，也有乘上一個(gè)π或者e（自然對(duì)數(shù)的底數(shù)）之類的數(shù)字的嘗試。

對(duì)于“水洞”頻率的監(jiān)聽，最知名的事件是“哇”信號(hào)。1977年，天文學(xué)家艾曼在觀察俄亥俄州立大學(xué)搜尋外形文明的射電信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，驚喜地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)強(qiáng)度很高的窄帶信號(hào)。自然形成的信號(hào)，受熱力學(xué)因素影響，頻譜都有一定的展寬，因此如此強(qiáng)烈的窄帶信號(hào)有可能是人為產(chǎn)生的。發(fā)現(xiàn)這個(gè)信號(hào)后，艾曼難掩內(nèi)心的興奮，在計(jì)算機(jī)打印出的數(shù)據(jù)紙上，用筆圈住了這個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的“ 6EQUJ5”的度數(shù)，并寫下了一個(gè)大大的“哇!”（Wow)，這次發(fā)現(xiàn)也由此得名。信號(hào)的頻率為1.4204556GHz，持續(xù)的時(shí)間約為72秒，信號(hào)來自于人馬座的方向。

然而，這個(gè)信號(hào)究竟是如何產(chǎn)生的，到現(xiàn)在也沒有定論。對(duì)同一方向后續(xù)的監(jiān)聽，并沒有發(fā)現(xiàn)信號(hào)的重復(fù)。有人提出這個(gè)信號(hào)也許來自空間碎片對(duì)地球信號(hào)的反射，也有人認(rèn)為這是由天體物理現(xiàn)象自然產(chǎn)生的。不過每種說法都沒有得到確切的證認(rèn)，“哇”信號(hào)的來源也仍然是一個(gè)謎。到現(xiàn)在為止，“水洞”的搜尋依然沒有對(duì)地外文明確定性的發(fā)現(xiàn)，人們也開始考慮其他波段的觀測(cè)可能。

▲ “哇”信號(hào)的原始數(shù)據(jù)

▲ 脈沖星形成脈沖的原理圖

主動(dòng)聯(lián)絡(luò)

如果在射電望遠(yuǎn)鏡的后端安裝發(fā)射設(shè)備，那么射電望望遠(yuǎn)鏡的天線也可以成為一個(gè)增益強(qiáng)大的信號(hào)發(fā)射器。我國(guó)建設(shè)的FAST望遠(yuǎn)鏡，只設(shè)計(jì)了接收能力。但有一些射電望遠(yuǎn)鏡同時(shí)具備發(fā)射能力，曾經(jīng)主動(dòng)向宇宙中發(fā)射信號(hào)，試圖與外星人取得聯(lián)系。

1974年，F(xiàn)AST建成之前世界最大射電望遠(yuǎn)鏡“阿雷西博”向球狀星團(tuán)M13發(fā)射了一束信號(hào)。這束信號(hào)編碼所構(gòu)成的圖像上，標(biāo)示了數(shù)字、構(gòu)成DNA的元素及基本單位，人類DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，人身體的外形，行星的位置和望遠(yuǎn)鏡的外觀等圖像。自此之后，又有數(shù)十次這樣的嘗試，發(fā)射的信號(hào)內(nèi)容也五花八門。這其中，既有利用政府公共資金資助開展的，也有私人贊助或民間自發(fā)籌措資金開展的。

對(duì)于被動(dòng)監(jiān)聽地外文明信號(hào)的活動(dòng)，人們對(duì)其的指責(zé)僅僅是浪費(fèi)經(jīng)費(fèi)而一無所獲。而對(duì)于主動(dòng)發(fā)射信號(hào)的行為，不少人開始擔(dān)心這樣將會(huì)把地球暴露在宇宙中的“黑暗森林”中。

在殖民時(shí)代，地球上技術(shù)發(fā)達(dá)的文明入侵技術(shù)欠發(fā)達(dá)的文明，對(duì)其帶來滅頂之災(zāi)的例子不勝枚舉。而向宇宙中推廣之后，人們認(rèn)為向太空中發(fā)射的信號(hào)有可能引來的不是友好的答復(fù)，而是侵略性的攻擊。不過，也有人認(rèn)為諸如遠(yuǎn)程監(jiān)視雷達(dá)等大功率無線電設(shè)備發(fā)射的信號(hào)，早已經(jīng)傳遍了宇宙中的各個(gè)方向。如果有其他文明能夠探測(cè)這些信號(hào)，那么隱藏地球文明的存在是不可能的。主動(dòng)發(fā)射的地外文明“握手”信號(hào)并不會(huì)增加地球文明被入侵的風(fēng)險(xiǎn)。

▲ 蟹狀星云中的一個(gè)脈沖星

為了對(duì)向宇宙中“發(fā)電報(bào)”的行為進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，2005年3月在圣馬力諾舉行的第六屆宇宙太空和生命探測(cè)國(guó)際研討會(huì)上，學(xué)者們提出了“圣馬力諾標(biāo)度”的概念。圣馬力諾標(biāo)度以信號(hào)強(qiáng)度值和信號(hào)特征值的和計(jì)算。在信號(hào)特征中，評(píng)級(jí)最低（評(píng)級(jí)為1）的是不帶有特定信息的雷達(dá)信號(hào)，而評(píng)級(jí)最高（評(píng)級(jí)為5）的則是接收到地外文明的信號(hào)后，對(duì)他們進(jìn)行有目的的回應(yīng)。像阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)射的那種對(duì)一顆或多顆行星發(fā)射的專門信號(hào)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)則為3。根據(jù)功率和信號(hào)特征綜合評(píng)級(jí)后，信號(hào)發(fā)射行為被劃分成了10個(gè)等級(jí)。不過，目前并沒有強(qiáng)制性的規(guī)章制度，禁止圣馬力諾標(biāo)度較高的信號(hào)發(fā)射行為。★

▲ ALMA7米射電天線陣