天文科普:銀河系真的存在36個外星文明嗎?
來源:新浪科技
發(fā)布時間:2020-06-20
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一項新研究假設(shè)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,認為智慧生命誕生于一顆與恒星距離適當?shù)膸r石行星上,經(jīng)歷大約50億年的演化過程。?

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  新浪科技訊 北京時間6月19日消息,在銀河系旋臂的數(shù)千億顆恒星中,會存在多少外星智慧文明?一項新研究給出的計算結(jié)果是:36個。

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  該研究假設(shè)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,認為智慧生命誕生于一顆與恒星距離適當?shù)膸r石行星上,經(jīng)歷大約50億年的演化過程。如果這一假設(shè)是正確的,那么在銀河系中,人類可能并不是唯一的智慧生命,只是由于距離太過遙遠,使我們至今還未與其他鄰居相遇。

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  資深天文學(xué)家塞斯在加利福尼亞州山景城的搜尋外星文明研究所(SETI Institute)工作,并未參與這項新研究。他表示,該研究的另一個重大假設(shè)是宇宙中所有地方的生命演化時間軸都與地球相同,這意味著表面上看似精確的計算其實具有誤導(dǎo)性。

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  “如果你放寬這些很重大假設(shè)的條件,那你可以得到任何想要的結(jié)果,”肖斯塔克說道。

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  遙遠的鄰居

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  當然,人類是否是宇宙中唯一智慧生命的問題,目前來看短時間內(nèi)不會有確定的答案。不過在1961年,天文學(xué)家弗蘭克·德雷克(Frank Drake)提出了一種估計地外文明數(shù)量的方法,即著名的德雷克方程式。這個方程式根據(jù)不同的變量,確定人類是否有可能找到外星智慧生命(或者被其發(fā)現(xiàn))。這些變量包括:銀河系中每年的恒星形成速率;恒星與行星的數(shù)量之比;形成生態(tài)系統(tǒng)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。接下來還可以進一步縮小范圍,加入更多變量,如產(chǎn)生智慧生命(而不是簡單的藻類)的行星占所有行星的比例,以及其中發(fā)展出通訊能力(可以從太空探測到)的行星所占的比例(人類就屬于這一類,因為人類應(yīng)用無線電波進行通訊的歷史已有將近一個世紀)。

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  最后一個變量是與外星文明交流所需的平均時間。銀河系大約有140億年的歷史。如果智慧程度較高并具有星際通訊能力的地外文明最多能持續(xù)幾百年,那么地球人與他們的交流機會也就少得可憐了。

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  求解德雷克方程是不可能的,因為大多數(shù)變量的值是未知的。然而,英國諾丁漢大學(xué)的天體物理學(xué)家克里斯托弗·康塞爾利斯(Christopher Conselice)和同事們對使用恒星形成和系外行星存在的新數(shù)據(jù)進行嘗試饒有興趣。系外行星是指在太陽系以外圍繞其他恒星運行的行星。在6月15日的《天體物理學(xué)雜志》(The Astrophysical Journal)上,康塞爾利斯發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

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  “在幾年前,這篇論文是不可能寫出來的,”康塞爾利斯說道。研究小組計算了銀河系中恒星的年齡分布,尋找其中至少有50億年歷史的恒星,這樣的時間跨度可能足以形成類似人類的文明。他們發(fā)現(xiàn),銀河系中97%的恒星年齡超過50億年。康塞爾利斯表示,我們所處的太陽系有45億年的歷史,在銀河系中相對較新,因此銀河系中存在許多更老的恒星是很合理的。

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  然后,研究人員計算出擁有足夠密度和穩(wěn)定的行星系統(tǒng)的恒星數(shù)量。在年齡超過50億歲的恒星中,有大約三分之一符合條件。接下來,利用目前天文學(xué)家對系外行星分布的了解,研究人員估計了這些恒星的宜居帶內(nèi)巖石行星的數(shù)量。他們還計算出了哪些恒星具有足夠高的金屬含量,足以為環(huán)繞其運行的巖石行星提供必要的元素,用于建設(shè)各種基礎(chǔ)設(shè)施(比如無線電發(fā)射器)。最后,他們根據(jù)迄今為止使用無線電技術(shù)的地球時間線,將具有通訊交流能力的文明壽命設(shè)定為100年。

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  結(jié)果如何?研究人員發(fā)現(xiàn),如果其他行星上的生命演化軌跡地球相同,那么在今天的銀河系中,應(yīng)當存在著36個具有智慧、能與人類交流的外星文明。不過,這一估值具有不確定性,外星文明的數(shù)量范圍在4個到211個之間。如果外星文明大致均勻地分布在銀河系各處,那么我們最近的鄰居可能就在17000光年之外。

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  如此遙遠的距離意味著我們不太可能聯(lián)系上他們。研究人員計算出,外星文明所廣播的可探測信號理論上需要大約3060年的時間才能被我們接收到。換言之,要與這樣的外星文明建立雙向?qū)υ?,人類(和外星人)必須在至?120年的時間里保持文明的延續(xù)。

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  對假設(shè)的質(zhì)疑

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  對于尋找外星人的問題,研究人員還提出了更加樂觀的設(shè)想。例如,如果生命在50億年之后的任何時間——不一定是在50億年時——都能演化出智慧文明,則銀河系中可能存在的文明數(shù)量將上升到大約928個。在這種情況下,一個地外文明只需要1030年的時間就能與我們?nèi)〉寐?lián)系。

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  肖斯塔克表示,這些估算數(shù)字的問題在于,研究作者們用天文數(shù)據(jù)填補了德雷克方程中的一些空白,卻沒有經(jīng)過太多討論就省略了一些最復(fù)雜、最具爭議的變量。生命真的會在類太陽恒星系適居帶內(nèi)的任何巖石行星上演化嗎?生命誕生45億年后就一定會演化出智能生命嗎?如果6600萬年前沒有小行星撞擊地球而導(dǎo)致恐龍滅絕,那么地球上智能生命的演化時間軸可能就完全不同。肖斯塔克認為,或許最具局限性的變量是其中一個假設(shè):一個能夠交流的文明只會在一個世紀的時間內(nèi)傳遞出信號。他表示,即使對人類文明來說,這樣的論斷似乎也過于悲觀。盡管近幾個月來人類文明遇到了許多挑戰(zhàn),但在可預(yù)見的未來,人類似乎不太可能停止使用無線電波。

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  德雷克方程的解“在很大程度上取決于生命發(fā)展的可能性,以及(智慧生命)在一顆行星上出現(xiàn)的可能性,還有智慧生命延續(xù)的時間,”肖斯塔克說,“這些都是可以使答案發(fā)生數(shù)量級改變的重大事件?!?/p>

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  康塞爾利斯表示,計算是理解人類存在及其未來的一種方式。如果事實證明,銀河系中存在的文明比該研究所預(yù)測的更多,那就意味著生命可以在比地球更寬泛的條件下演化,或者表明迄今為止,地外文明的壽命往往比我們?nèi)祟惖奈拿鏖L久得多?!叭绻覀儼l(fā)現(xiàn)了很多這樣的行星,那將是一個好跡象,表明我們的文明可能有很長的壽命,”康塞爾利斯說道。

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  另一方面,如果對地外生命的搜尋仍然一無所獲,可能就意味著生命的出現(xiàn)在宇宙中非常罕見;或者當智慧生命出現(xiàn)時,他們往往會迅速自我毀滅。也許銀河系在幾十億年前還是相對“熱鬧”的,但那些生命早已灰飛煙滅。

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  肖斯塔克表示,最終只有一種方法可以找到答案。他說:“只有找到一兩個這樣的外星社會,你才能寫論文來估計宇宙中會有多少外星文明。”

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