주메뉴바로가기본문바로가기
비즈한국 비즈한국

科学
捕捉到了外星生命的信号……原来不是啊

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。  Read original in Korean →

[비즈한국] 第二次世界大战结束后,冷战的阴霾尚未散去,人们总是担心敌国的侦察机是否会随时从头顶飞过。这种不安感让人们开始更频繁地仰望天空,从这一时期开始,关于目击UFO的报告也如雨后春笋般涌现。在UFO传说大行其道,关于外星人驾驶飞船造访地球的流言四起之时,严肃的天文学家们也开始筹备寻找外星文明信号的宏大项目。以德雷克公式闻名的射电天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake),与毕生研究外星生命存在可能性的卡尔·萨根(Carl Sagan)展开合作,启动了旨在寻找外星智能生命信号的SETI项目。

最初,SETI的名字并不是以S开头,而是以C开头的CETI。这个名字寄托了与外星智能生命进行直接通信的宏大希望。它本身也是一种双关语,“CETI”发音与“鲸鱼(Ceti)”相同,当时的卡尔·萨根认为,只有研究鲸鱼的沟通方式,才有可能与外星人进行信号交流。但“C”代表的梦想过于急躁,于是他们将第一个字母从C改为了S,转而更专注于被动接收外星飞来信号的方式。

遗憾的是,始于1985年的SETI最终以失败告终。它没有留下任何成果,任务已经结束。但人类对于发现外星文明信号的期待依然没有熄灭。继SETI之后,继承其精神的天文学家们正在进行更宏大的新项目。通过“突破监听(Breakthrough Listen)”项目,天文学家们正利用遍布地球的射电望远镜,等待着来自宇宙各地的射电信号。

距离太阳系外最近的4.2光年处,有一颗比太阳暗淡得多的红矮星——比邻星(Proxima Centauri)。2016年,天文学家在这颗恒星周围发现了系外行星。甚至这颗行星与中心恒星保持着适当的距离,处于行星表面可能存在液态水海洋的“宜居带”,即“金球区(Goldilocks Zone)”。如果运气好的话,这里可能像地球一样拥有海洋,甚至可能存在生命。

不过,也有反对意见认为比邻星行星上很难存在生命。由于恒星本身暗淡,为了在恒星附近维持足够的温暖,行星必须非常贴近恒星。该行星距离中心恒星仅0.05个天文单位(AU),只有日地距离的5%!该行星绕轨道运行一周的公转周期,即一年的长度,仅相当于地球时间的11天。因此,单看温度或许合适,但由于距离恒星太近,它可能会严重暴露在恒星表面释放的强烈恒星风和辐射中。因此,这反而可能是一个生命难以生存的严酷环境。

表现比邻星行星样貌的构想图。图片=ESO
表现比邻星行星样貌的构想图。图片=ESO

尽管如此,比邻星行星因其是太阳系外最近的邻居且位于宜居带内,而备受关注。与距离数百甚至数千光年的系外行星相比,它要近得多,如果运气好,它也是遥远的未来人类后代值得尝试访问的目标行星。

“突破监听”项目的哲学与天文学家通常寻找外星生命的方式有所不同。通常,天文学家寻找的是系外行星上生命存在的痕迹——“生物特征(Bio-signature)”。他们检测行星大气层中被认为是生命活动结果的大气分子,如水、氧气、二氧化碳、甲烷等。目前活跃的詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)也是如此。相反,SETI和“突破监听”则跨越了生命活动,更进一步寻找“技术特征(Techno-signature)”。即寻找如果存在智能文明就应该展现的技术痕迹。天文学家期待,外星文明可能像我们地球文明一样,具备通过宇宙中最快的光或无线电波进行信号传输的无线电文明。因此,如果某颗行星上存在高度发达的外星文明,我们或许能窃听到从该行星外溢出的外星人无线电信号。

显示BLC 1信号形态的图表。
显示BLC 1信号形态的图表。

为了“突破监听”,遍布全球的巨型射电望远镜被动员起来。其中,位于美国西弗吉尼亚州的绿堤望远镜(Green Bank Telescope)正是德雷克年轻时首次尝试通过无线电信号寻找外星人的地方。南半球则有澳大利亚的帕克斯射电望远镜(Parkes Radio Telescope)和南非的MeerKAT射电望远镜。2019年,天文学家在比邻星方向的天空中发现了一个不同寻常的无线电信号。

区分信号是自然产生的平凡信号,还是值得怀疑的人工文明信号,有几个主要标准。一般的自然信号分布在宽广的频率带上。如果某个信号在非常窄的特定频率范围内强力发出,则可以怀疑是有人刻意发送的无线电信号。

此外,外星文明极有可能也生活在绕恒星运行的行星上。因此,从地球观测时,该行星会靠近或远离我们。这种行星自身的运动会产生“多普勒效应”,导致行星发射的无线电信号波长发生拉长或缩短。因此,如果在窄频带内接收到的强信号中出现周期性的多普勒效应,则可以怀疑它是来自绕恒星运行的行星上的信号。2019年,比邻星方向的天空中捕捉到了同时满足这两个条件的信号。

与1977年8月15日那个持续72秒后消失、令天文学家和科幻迷们兴奋不已的著名“WOW信号”不同,这次的信号持续了近30个小时。信号来源的范围是比邻星方向天空中约半个月亮大小的区域。天文学家将这个有趣的信号命名为BLC 1(Breakthrough Listen Candidate 1),意为通过“突破监听”捕捉到的第一个候选信号。近期,许多媒体引用了BLC 1,导致了诸如“天文学家发现了外星人信号”这类略显夸张的报道。

捕捉到BLC 1信号的帕克斯射电天文台全景。图片=David Moore, CSIRO
捕捉到BLC 1信号的帕克斯射电天文台全景。图片=David Moore, CSIRO

然而遗憾的是,通过进一步分析,天文学家得出结论:BLC 1并非来自遥远的宇宙,而是源于地球产生的无线电干扰。确认该信号是否真的精确来自比邻星有一个简单的方法:将射电望远镜稍微转向其他方向,比较是否同样能捕捉到该信号。如果该信号确实来自特定的恒星,那么当望远镜视场偏离恒星时,该信号就不应该被接收到。

对BLC 1的后续观测结果显示,在天空的其他方向也发现了总共30个具有相似频率和模式的信号。这明确表明,BLC 1并非来自比邻星,而是地球某处发射的无线电信号在地球大气层中发生散射扩散所致。

此外,通过对BLC 1信号形态的仔细分析,发现了在多个窄频带上观察到尖锐强信号的现象,即所谓的“频率梳(frequency comb)”。因其绘制成图表后,多个频率位置上出现细长尖锐的信号,形状像梳子,故得此名。这在无线电干扰地球大气层时是非常常见的现象。那么,引起曾让天文学家一度兴奋的BLC 1信号的真正元凶是谁呢?

目前尚不明确确切的元凶。天文学家审查了望远镜设备本身的误差、偶然经过同一天区天空的飞机或卫星带来的干扰,以及深空探测器信号溢出等所有可能性,但都没有找到与BLC 1信号形态完全吻合的信号。天文学家推测,在捕捉到BLC 1信号的澳大利亚帕克斯天文台附近,可能存在某种定期发射无线电信号的发射源,这可能是附近的广播电台或军事基地的信号。

有趣的是,捕捉到BLC 1的帕克斯天文台在天文界有一个常被提及的“黑历史”。从1998年开始,天文学家发现帕克斯天文台随机捕捉到非常窄频带的强信号。一度有人期待这是外星人发送的信号。这个令人费解的信号被冠以神话中怪物的名字,称为“佩里顿信号(Peryton signal)”。但这个困扰了天文学界近10年的谜题,其真身竟出人意料地简单——那是天文台工作人员偶尔使用微波炉时泄漏出来的无线电波。由于太饿了,还没等微波炉计时器结束就匆忙打开炉门,导致部分未被屏蔽的无线电波泄漏,直接被巨型射电望远镜捕捉到了。

纵观这些反复出现的“黑历史”,也许我们早已用过多的无线电噪声将地球的天空吵得不可开交。如果距离数百光年的外星人真的发送了某种电波,那些信号在跨越漫长距离后已经变得非常微弱。或许正是因为地球人发出的更强烈的无线电噪声掩盖了这些信号,才导致我们无法发现。也许我们已经发展到了即便有外星人信号也难以察觉的程度。

p>

BLC 1最大的问题在于,自最初发现后,后续观测中再未捕捉到。在最初连续接收到约30小时信号后,至今未被再次确认。遗憾的是,德雷克和卡尔·萨根的梦想至今尚未实现。我们要做的只能是望着寂静的夜空,继续等待下一个有趣的信号传来。

参考资料

https://www.nature.com/articles/s41550-021-01508-8

作者池雄培(Ji Ung-bae)是谁?他热爱猫与宇宙。童年时期在看了《银河铁道999》后,立志让更多人了解宇宙的美丽。目前在延世大学银河演化研究中心及近宇宙论实验室研究星系间的相互作用,并从事讲座、撰稿等各种科学传播活动。著有《썸 타는 천문대(暧昧天文台)》、《하루 종일 우주 생각(整天思考宇宙)》、《별, 빛의 과학(星,光的科学)》等书。

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。
지웅배 천문학자

고양이와 우주를 사랑한다. 어린 시절 ‘은하철도 999’를 보고 우주의 아름다움을 알리겠다는 꿈을 갖게 되었다. 현재 세종대학교 자유전공학부 조교수로 강연과 집필 등 다양한 과학 커뮤니케이션 활동을 함께 하고 있다. ‘천문학자의 쓸모없음에 관하여’, ‘우리는 모두 천문학자로 태어난다’, ‘우주를 보면 떠오르는 이상한 질문들’ 등의 책을 썼으며, ‘나는 어쩌다 명왕성을 죽였나’, ‘퀀텀 라이프’, ‘UFO’ 등을 번역했다.

writer@bizhankook.com
저작권자 ⓒ 비즈한국 무단전재 및 재배포 금지