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寻找外星人方法(寻找外星人计划叫什么)

超级管理员 9

我们都知道一件事:人类至今都没有发现到外星人。而根据外星人是否存在,还出现了著名的费米悖论。实际上,抛开其他问题,假设目前没有任何外星人来到地球上,也没有任何外星人发现我们,如若我们现在的目的就是要去寻找他们的话,那么我们要如何才能找到他们?

寻找外星人方法

于是乎,科学界对于地外生命的探讨以及寻找活动一直都没有停止。最早到1977年的旅行者号,到目前仍然在执行的SETI计划,无不体现人类对外星人这一似乎不存在但却又隐藏在某个地方的事物所发出的强烈好奇心。

那么为了寻找外星人,人类究竟要如何才能够找到它们呢?我们,先按照外星人的生命形态来慢慢深入。

外星人的生命形态

既然地外生命被我们叫做“外星人”,那就说明他是一种智能生物,他们拥有者一种文明,而且还被我们潜意识加工,认为比我们的文明更加高级的存在。而且部分科学家乃至平民都认为:不管他们是什么样子,他们一定是碳基生命;如果他们是由碳基生命进化形成的独立生命体,那么他们的形态应该和人类比较接近。

那么问题就出现了:为什么一定要找碳基生命?宇宙中应该存在着各种各样的生命形态,例如硅基生命,亦或者是硼基生命。相同的道理,就像很多人说:外星人为什么一定需要空气和需要水?为什么一定要按照人类的样子去定义外星人呢?

寻找外星人方法

其实宇宙中有可能存在各种形态的外星人。按照科学家的猜想,那些外星人也许有的是大气生物,也可能有的是光的形态生命体,或者是更高维度的生命体,也就是我们无法理解的形态。

但是要知道:我们做的是寻找外星文明,这是一个很大的宇宙工程,如果真的要做,那可能是要花费几百亿、几千亿甚至是几万亿的项目。

如果我们要让目标达成,那一定要使用最有效率的方式。地球生命和人类存在于这个宇宙是个无法否定的事实,那么这个宇宙就有相当大的概率存在类似地球生命或者是类似人类文明的存在,或者说一定存在。

但是否存在非碳基生命的其他形态呢?近几年来这个话题也是被科学家们热议的一个话题之一,然而实际上,科学家普遍认为这个概率就小很多了,至少目前还没有发现他们的迹象。

为何科学家会认为这种生命形态出现的概率会小呢?举个例子大家就懂了:1991年,有人在澳大利亚海域发现了一种非同寻常的座头鲸,这种座头鲸全身都是纯白色,看起来非常的梦幻,至今仅发现了一只,可以说是独一无二的存在。

人们为了辨认它,给它起名叫:米伽罗。科学家估计:这种白色座头鲸在海洋中一定还有,所以他们就一直想找第二只。

那这个时候可能就有人会说:为什么一定要找白色的座头鲸呢?海洋里也许还有黑色的、蓝色的,甚至是红色的座头鲸呢?这个时候,如果你是科学家,你觉得是再找到一头白色的座头鲸的可能性大,还是找到黑色、蓝色或者红色的座头鲸概率大呢?

不管我们主观上承不承认,拥有科学精神的人基本上都会去找白色的,这就是为什么我们找外星人就一定要找和人类一样的碳基生命。这是因为我们要按照已知的事物去推导未知的事物,而不是按照未知、自我想象的事物去推导未知的事物。所以如果下次还有人对非碳基生命仍然钻牛角尖,那么你可以举这个白色座头鲸的例子给他听。

旅行者计划

寻找外星人计划

1977年,美国开启了一个名为“旅行者计划”的计划,这个计划就是向宇宙的两个方向发射两个探测器,一个叫做旅行者1号,一个叫做旅行者2号。1号的方向是面向蛇夫座的方向,2号的方向面对是孔雀座的方向。

这个计划的目的就是飞出太阳系,去往宇宙的深处进行星际旅行。在飞离太阳系的同时,旅行者们还要对木星、土星、天王星进行观察,为人类带来这些行星的影像资料。

选择1977年发射,是因为这一年木星、土星、天王星、海王星和冥王星正好在太阳系的同一侧。也就是说:旅行者1号和2号只要依次飞越每个行星,就可以在不变轨的情况下对这些行星进行观测任务,以便节省燃料,才能够尽可能地飞出太阳系。

而这几大行星出现在同一侧,是每176年才遇到一次,如果1977年不发射的话,那么下次就要等到2153年才能够发射了。

旅行者1号目前已经达到第三宇宙速度,也就是摆脱太阳引力束缚的速度,是目前飞行速度最快的人造飞行器。旅行者1号和2号都携带了3块钚238电池,但是这些能源并不是让旅行者1号和2号到达这么高的速度,它们只是用来进行修正航道的能源,真正让它们能够拥有这么高速度的原因是因为我们利用了行星的引力,来对探测产生拉力和甩力。

理论上,旅行者号会飞到很远远的地方。目前旅行者一号已经飞越了八大行星,到达了日球层,也就是太阳风能够到达的最远距离。但日球层还远远不是太阳系的边缘,太阳的引力范围其实要大的多。

在太阳系的最外围有一圈彗星所组成的天体围绕着太阳旋转,它们形成的星系运动云叫做“奥尔特云”,这里才是太阳系的边缘。而旅行者1号要飞出这个奥尔特云,还要花上4万年的时间。

寻找外星人计划

旅行者计划的任务

那么可能会有人要问了:既然要那么长时间才能够飞出去,那它们的任务岂不是没有意义了?实际上,旅行者1号和2号还有一个特别的任务,那就是他们都肩负了寻找外星人,或者是让外星人发现我们的重任。

如何让外星人将注意力放在旅行者上这是个问题,所以,我们在发射的旅行者1号和2号上放置了一张铜质光盘唱片,这张光盘上还多了一层金,上面记录了地球上的各种声音和图像,包括用55种人类的语言录制的问候语,以及世界各国的经典音乐。其中汉语录制的问候语不仅有普通话,还有三个方言:广东话、闽南语和吴语。

唱边上还记录了地球上自然界的各种声音,包括动物的叫声、风声、海浪声等。总之,地球上自然界的声音,人类的科学、影像、声音、音乐、哲学等全部都集中到了这张光盘上,而且唱片上还刻了太阳系的位置,以及标注了说明来显示如何播放这张光盘。

如果有外星人收到的这张光盘,根据上面的说明书即可知道这张唱片的全部内容,并且知道人类和太阳系的位置,还有可能根据这张光盘的指示,找到地球。

若干年后,若有外星人发现了这些探测器,那么他们按照上面的指示,一定可以找到地球,这算是一种找到外星人的方式。但很显然,这种方式等同于大海捞针,找到外星人的几率非常低。

SETI计划

在地球上,寻找外星人最常见的方法就是使用射电天文望远镜去监听来自于外太空的信号。但是这个前提是:外星文明也是和人类一样,使用无线电波在星系间通信。虽然他们有可能使用各种各样,我们想不到的通信方式,但一定会有一种会和人类一样使用无线电波的文明,这样还是有一定概率可以找到他们的。

在1960年,一个叫做SETI(全称:Search for Extra Terrestrial Intelligence)的搜寻地外文明计划就此启动。这个计划又叫做凤凰计划,它希望能够把全世界所有的地面射电望远镜结合起来,有计划、有组织地搜寻太空信号,包括从宇宙中传来了电磁波、宇宙背景辐射、星体发出的电波以及其他杂音,从中分析出有规律的信号,希望借此发现外星文明。

SETI计划伟大的地方在于:它不仅接受专业的天文学家,还接纳业余的天文爱好者的加入。每一位加入计划的天文爱好者,只要只要在他们的后花园上有一台3到5米的球面观测设备,就可以通过SETI计划配备的软件进行搜索。SETI总部协调整个项目,为每位成员分配负责的天区。

因为这个项目的目标是检测以地球为中心的整个天空,只要覆盖到整个天空进行持续不断的检测,那么就一定会在某天可以接收到来自于外星的信号,接收到外星人发来的讯息。

现在一共有62个国家的1500名业余爱好者和球面设备加入了SETI计划,这等同于是协调统筹了全世界的天文观测资源进行这个项目。 1

977年,美国天文学家杰里·艾曼利用SETI设在俄亥俄州的大耳朵电波望远镜检测到了一个明显的窄平无线电信号,这个信号特征显示其并不是来自于太阳系内的信号,他逐渐增强,然后衰减,一共持续了72秒。要知道:这是SETI计划设立16年以来,搜寻到的第一个不同寻常的信号。艾曼在电脑打印报表上用红色的笔圈出了这个信号。因为当时艾曼实在是太激动了,于是写下了一个“wow”,并加上了一个感叹号,这个就是后来著名的“wow信号”。

寻找外星人方法

wow信号

这个信号的位置位于人马座的三颗恒星附近。在这之后,艾曼又重新将望远镜指向人马座这个位置,希望再次捕捉到相同的信号,这样就可以进一步确认这个信号。但是之后的几周、几年,他再也没有收到这个位置所发出的相同信号。

之后的几十年,各地的天文台使用了更强大的电波望远镜,持续对这个位置进行侦测,但到目前为止还是没有任何收获。2017年,一名叫做安东尼奥·巴黎的天文学家认为:“wow信号”可能是由一个或者两个途经太阳系的彗星所产生的。

他认为彗星经过太阳系时,会放出大量的氢云,这些氢云产生了不同寻常的信号。但这一解释遭到了很多学者的反对,尤其是大耳朵电波望远镜的研究团队,他们提供了详细的分析数据表明:当时没有彗星出现的观测范围内,这些信号不可能是彗星发出的。

那最有可能的解释就是:这个信号是同样使用无线电波技术的外星人,恰好对准太阳系方向的一次试探。可能他们也是对寻找外星文明毫无头绪,一次偶然的信号发射这正好被地球人捕捉到了。

SETI计划所接收信号特征

如果说发射地球及人类信息的探测器是一种毫无方向的、大胆的尝试,那么SETI则是一种方向感很强的搜索方式。首先:SETI计划搜寻的是银河系内的2000亿颗恒星,重点范围是离太阳系最近的100个类似于太阳系的恒星系,信号基本上都是大概两百光年以内的信号。

有朋友可能要问了:为什么搜寻范围不扩大到更远呢?这是因为如果我们接受到例如5万光年以外的信号,那么说明这个信号是在5万年以前就发出来的,这是因为无线电波在真空中的速度和光速一致,如果我们要回复那对方至少又要5万年才能接收到这个信号。一来一回,可能某个文明已经不存在了,因为就目前人类对地球的破坏,我们能不能熬到5万年后都是个问题,所以200光年以内是个很合理的范围。

SETI的天文学家主要搜寻的是频率在1000到3000赫兹范围的无线电信号,这种信号统称为微波。这种波和我们家里使用的微波炉发出的波是同一种波。在宇宙中,恒星发出可见光和其他辐射的同时,星系在微波的波段相对安静,这样就使得微波的频率更容易侦测到,对于外星人来说,也更适合传递信号。

当然在微波范围有个1420赫兹的特殊波段,是由宇宙中的氢气云团发出的,科学家就把这个波段叫做“宇宙的书签”,这是因为科学家基本上以其为标记,在它附近搜索更安静微波频率。

寻找外星人计划

在射电望远镜中,最著名的就是阿雷西博望远镜。曾经是世界上最大的单面口径射电望远镜的它,是1960年建成的305米口径射电望远镜,这也是SETI计划的起始。1974年,为了庆祝改造成功,阿雷西博望远镜向距离地球约25000光年的球状星团M13发送了一串由1679个二进制数字组成的信息,叫做“阿雷西博信息”。

“阿雷西博信息”里面所记载的,是用二进制表示的1到10十个数、DNA分子的双螺旋结构、人类的外形以及太阳系的信息。

这一次的搜索是一种临时举措,而阿雷西博望远镜向球状星团M13发送信息的原因是:M13星团的恒星分布比较密集,被地外智慧生命接收到的可能性比较大。当然,即使其星云团里真的拥有外星文明,那么它们接收到该信号也要25000年以后了。

到了2016年,由于缺乏资金和年久失修,阿雷西博望远镜已经处于半废弃状态。这座曾经世界第一的射电望远镜,如今锈迹斑斑。而恰恰就在2016年,历时22年建设的500米口径,世界最大球面射电望远镜“FAST”在中国贵州的深山建成,被称为“中国天眼”,其综合性能相当于阿雷西博望远镜的10倍。这台天眼将会对所在区域进行更为精准的搜寻。

但是人类目前搜索到的所有天域加起来也只有一个拳头的大小,要想搜完整个天空还差的很远。按照SETI的计算,如果要以地球为中心搜遍整个星空,需要100万台阿雷西博级别的望远镜,或者是10万台FAST的级别的望远镜。

但是这样的大口径望远镜所需要的环境都是建设在特殊的凹面地形上,不说预算,在全世界恐怕都找不到这么多特殊的地形。

太空望远镜

在地面的射电望远镜有一定的几率会受到大气的干扰,在一定程度上会影响到侦测到的结果。所以早在1962年,人类就发射了第一个太空望远镜:Ariel One。这种太空望远镜的优势就是位于地球轨道或者外地球轨道,其完全脱离大气层,不受地球大气的影响,可以毫无障碍的接收宇宙光线和信号。可以这样说:目前人类搜索外星人的所有办法中,太空望远镜可能才是最靠谱的方法。

太空望远镜中最著名的就是1990年发射的哈勃望远镜。哈勃望远镜提供的超深空视图是目前最全面最清晰的宇宙照片,在十六年的拍摄过程中用7500张照片,拼接出了一个可观测的宇宙照片,也测出了宇宙的年龄是137亿年。

哈勃望远镜

2009年升空的开普勒太空望远镜在绕行太阳的轨道上,观测了10万颗恒星的光度,它和哈勃望远镜的优势在于:不会被地球遮挡处,也避免了地球重力和大气对望远镜的影响,比哈勃更稳定,也搜寻了更多的地外行星,做出了很大的贡献。

开普勒望远镜

然而在2013年的一次重大故障中,开普勒遭遇到了设定方向失败。经过了很长时间的努力,NASA也没能修好这个望远镜。于是在2018年,由于开普勒太空望远镜电池耗尽,所以开普勒太空望远镜就成为了一块太空垃圾。

而2018年所发射的TESS苔丝太空望远镜,则是开普勒的替代者。它的主要目标是调查地球附近三百光年内的恒星是否有行星,他拥有比开普勒更多的镜头,并且更为先进。

TESS望远镜

人类计划将于明年,也就是2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜,是由美国NASA欧洲航天局和加拿大航天局联合研发的太空望眼镜。詹姆斯韦伯是NASA的第二任局长,由于他在1961年到1968年期间主导了阿波罗登月计划,望远镜以他命名,更能彰显人类在太空探索上的雄心壮志。它的重量为哈勃的一半,但是口径达到了6.5米,为哈勃的5倍以上。

这将是人类史上最强大的太空望远镜。它的运行轨道在第二拉格朗日点,是距离地球150万公里的深空上,并且该点永久背对地球,引力场相对稳定,也没有近地轨道的星际尘埃、太空垃圾的影响,具有超好的观测位置和视野。

以上介绍的这些太空望远镜的一大职责就是深度观测宇宙的边界、生命起源、外星生命等,而它们则是通过寻找类地行星来发现外星文明。

凌日法

太空望远镜,显然是人类目前寻找地外生命的最有效方法。我们知道:搜寻碳基生命,就一定要找到一颗离恒星较近的岩石行星。这颗行星在围绕恒星公转的时候,这个恒星的亮度就会因为公转的原因而会周期性的被遮掉一点,所以我们可以根据这颗恒星的亮度变化来得出这颗行星的位置,以及其围绕着恒星的公转周期,这就叫做凌日法。因这种法则的原理就是依赖于恒星是发光的,寻找起来比不发光的行星要容易的多。

但是凌日法也有一个缺点,那就是必须要以位于这颗行星围绕恒星公转的黄道面上才行,如果是位于星球赤道面的上方或者下方都是无法利用凌日法来进行预测到这个恒星有亮度变化的。到目前为止,人类通过太空望远镜一共发现了4100颗地外行星,这些地外行星包含地外生命的可能性就很大了,而且其中大部分是由已经坏掉的开普勒望远镜所观测到。

超级地球

超级地球也叫做超级类地行星,是通过对之前发现的4000余颗类地行星进行筛选得出的和地球环境更为类似的行星。如果说类地行星是选秀节目的海选,那么超级地球就算的上是各地区十强。

超级地球是指质量高于地球,但是低于太阳系中的天王星、冥王星质量的岩石星球。按照地球目前的生态特征,如果要找到某颗可以孕育出类似人类生命的行星,那么它的质量一定不能比地球小太多,或者大太多,一般是地球质量的10倍以内。这是因为:如果这颗行星的质量是地球的10倍以上,那么这颗行星就会吸引到更多的气体,使得大气层变得特别浓厚,行星地表的压力也会变得特别大,进而将下层气体压缩,从而使行星不能够具有固态岩石表面而变成气态巨行星。

但是超级地球主要以质量来判断,其他的例如温度、大气、轨道属性、适居性等条件则不包括在内。这就说明:超级地球诞生生命和文明的概率还是不够的。

到目前为止,人类一共发现了288颗超级地球,不同的物质会反射出不同的光谱,同时也能够通过分析光谱来推测这个星球的状态,通过观察可见光在行星大气层中的反射,来探寻云层中是否存在液态水,这样就可以判断:这颗行星是否处于恒星的宜居带上。如果它正好处于恒星的宜居带上,那么就有很大的可能存在液态水。通过上述的方法来筛选出来,共有54个超级地球处于它们恒星的宜居带上,又进一步减少了范围。

大气信标

普遍认为:处于宜居带的行星并不一定会有液态水,这是因为大气层的厚度会决定是否有液态水。此外,寻找碳基生命就一定要有合适的大气成分。地球上的大气成分主要是氮气(占80%),氧气(占18%)以及其他稀有气体(占2%),所以NASA的科学家就此找到了一种方法来观测到超级地球的大气组成成分。

恒星一般会释放高能粒子,当这些高能粒子到达地外行星的大气层,它们会将大气层中的氧和氮分解为单个原子,水分子会分解为一个氧原子和一个氢原子。这样氢原子和氧原子会发生一系列化学反应,形成一种叫做羟基的化学物质,然后会将高能粒子的能量以红外辐射的形式反射回太空。

科学家知道哪些气体会发出特定波长的光,因此通过查看大气的所有辐射就可以了解大气本身的状况,这就是一种大气信号标志,叫做大气信标。

通过大气信标,科学家可以用这种方法来侦测这颗超级地球的大气成分;此外这种方法还能筛选出没有类地磁场的行星。如果恒星的太阳风不是那么极端,无法压缩气外行星的磁场,那么行星磁场就会阻止大气溢出,这样就会导致大气中存在更多的粒子,并且产生的红外信号更强。

使用这种方法就可以找到一颗处于宜居带且拥有以氮、氧为主要成分大气层,并且同时拥有磁场、液态水和适宜温度的超级地球。而开普勒和苔丝望远镜的任务就是海选出超级地球,然后由后续升空的詹姆斯韦伯望远镜对这些超级地球进行一个一个的重点观测,去进一步分析行星的大气状况。可以想象:在我们的有生之年,或许我们就可以通过这些太空望远镜来找到一颗和地球极其类似的超级地球。

地球宜居带

而在2015年,开普勒望远镜就发现了一颗被命名为K2-18b的超级地球,其距离地球110光年,体积是地球的两倍,质量是地球的8倍。除了基本的外貌外,还侦测出了它的大气层和地球类似,同时还发现了水蒸气的存在。但唯一的缺陷是:它围绕着一颗红矮星旋转。

红矮星的质量一般为太阳的一半,因此它的热辐射也会低于太阳,那么它的宜居带或许就会比太阳小得多,并且这颗超级地球如果要获得适宜的温度,那么它和这颗红矮星的距离就要小于太阳和水星的距离,那么这颗行星就会被红矮星“潮汐锁定”:它的一面将永远朝向红矮星,导致其一面温度极高,另一面温度极低,同时还要受到红矮星的辐射,这样是不太可能会产生生命的。

按照这种方法,人类找到一颗和地球类似的超级地球只是时间问题,并且这个时间也不会太远。目前确认的超级地球中,有54个在其恒星的宜居带内,但它们的大气成分还需要后续升空的詹姆斯韦伯太空望远镜进行进一步的确认。

而一旦找到和地球类似的超级地球,我们人类就可以向它们发射无线电信号,或者是派遣探测器。虽然在我们的有生之年是无法看到这样的景象,但是在人类的有生之年是一定可以和这些外星文明建立联系。

开普勒太空望远镜在观测到了10万颗恒星以后,筛选出了50颗处处于宜居带上的超级地球。概率虽然只有0.05%,但是银河内系列拥有不少于2000亿颗恒星,那么按照这个概率计算,银河系也会有大概100亿颗处于宜居带上的超级地球。

如果考虑到月球对于地球生命的重要性,再假设其中只有0.05%的超级地球拥有月球这样大的卫星,那么得出的数量是5亿颗;再假设这其中只有0.05%产生了生命,那么还有1250万颗;再假设其中只有0.05%的产生了文明,那么算下来还有6万颗。。。。。。

这只是一个小小的银河系,并且还使用了如此苛刻的条件得出的文明数量,而哈勃望远镜根据星系的密度估算:整个宇宙拥有超过两万亿个星系!那么又会有多少外星文明,等着我们去发掘呢?