科学家如何经济地搜寻外星智慧生命

北京时间 9 月 7 日消息，如果有一天，人类文明终于与宇宙中某个未知的生命力量取得联系，你是会沉浸于惊奇和兴奋，还是充满恐惧和不安？这一发现会对我们人类的整体产生什么影响？会让我们团结在一起，还是使我们更加分裂？

▲ 如果在几十年的探索之后，我们终于发现了外星智慧生命的证据，你会作何感想？

世界知名天文学家、国际射电天文学研究中心执行副主任史蒂文・廷加一直在思考诸如此类的问题，他说："也许寻找外星生命的过程能让我们对自身有更深入的了解。"

▲ 澳大利亚科廷大学的史蒂文・廷加教授是世界上研究外星智慧生命最权威的专家之一

史蒂文・廷加同时也是澳大利亚科廷大学射电天文学研究所的教授，他与澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的同行希诺阿・特伦布莱博士参与了迄今为止对外星智慧生命迹象最深入、最广泛的搜索。在两次搜索中，他们都借助了默奇森广域阵列（MWA）所提供的高灵敏度探测能力。这是一台位于西澳大利亚内陆的低频射电望远镜，其视域极其广阔，多年来一直为大量前沿科学研究提供支持。

到目前为止，科学家还没有发现任何能够表明人类在宇宙中并不孤单的信号。不过，在其他天体物理学研究的同时，MWA 等射电望远镜也使大规模巡天搜索成为可能。毫无疑问，对地外智慧生命的搜索 -- 通常被称为 SETI（search for extraterrestrial intelligence）-- 正引起越来越多人的关注。

例如，在美国国家航空航天局（NASA）最新的火星任务中，毅力号火星车所收集的岩石和土壤样本，将用于探索火星古代微生物生命的迹象，这也引出了有关人类是否在宇宙中独一无二的新问题。

▲ 位于西澳大利亚内陆的默奇森广域阵列已经两度完成了对外星智慧生命的最深入、最广泛的搜索研究

2018 年，科学家利用 MWA 对船帆座的部分区域进行扫描。据估计，该星座覆盖了至少 1000 万个恒星系统。在扫描区域内，天文学家发现了 6 颗已知的系外行星，它们围绕其母恒星运行，就像地球围绕太阳运行一样，而且有可能提供适合生命存在的条件。通过这次调查，加上之前的两次调查，史蒂文・廷加和希诺阿・特伦布莱分析了 75 颗已知的系外行星，从中寻找与智慧文明发出的无线电信号可能有关的窄频带信号，他们关于另外 144 颗系外行星的研究结果也即将发表。

令人意外的是，MWA 对地外文明的搜索可以和正在进行的其他科学研究相结合。希诺阿・特伦布莱使用射电望远镜观察银河系中的恒星、气体和尘埃的分子特征，希望能发现生命的前导复杂分子，并将此作为她博士研究的一部分。她和史蒂文・廷加随后意识到，这些数据可以同时用于寻找来自外星先进文明的无线电信号。

"在目前阶段，这是一条回报非常高，但花费很少的路线。换句话说，如果你运气够好，那么沿着这条路走下去，其实并不会花费太多的钱，"史蒂文・廷加解释道，"所以，这几乎是一个完美的科学研究场景。"

那么，他们在 MWA 调查中究竟是在寻找什么呢？"我们不能百分之百确定，"希诺阿・特伦布莱承认道，"这就像让一个蹒跚学步的孩子去屋子里找一样东西，他们会非常兴奋地到处跑，在沙发下面看了又看，然后瞪着大眼睛回来问，'它是什么样子的？'"

"总的来说，我们正在寻找一些出现在非常窄的波长范围内的强烈信号，可能在电磁波谱的任何位置。我们利用目前对宇宙的理解和迄今为止的信号特征，建立了一些模型，用来缩小搜索范围，"特伦布莱补充道，"选择观察较低的无线电频率或非常长的波长，一个优势是它们会穿过地球的大气层，所以我们可以建造地面望远镜来探测这些信号。它们在星系内的尘埃和气体中穿行，意味着我们可以跨越更大的距离探测到更远的地方，如果是观察更高的能量或较短的波长，是做不到这一点的。"

尽管 2018 年的调查比以往进行的任何调查都全面得多，但史蒂文・廷加指出，这仍然只是沧海一粟。他解释说："我们的星系包含数十亿颗恒星，在这数十亿颗恒星中，1000 万颗只是很小的一部分。"

"如果把整个搜索空间比作地球上的海洋，那这就好比从海洋中搜索一个游泳池那么多的水。话虽如此，我们所做的仍然比之前任何人做到的都要好 -- 当然，之前做的最好的也是我们！"廷加补充道，"所以，我们正在做的就是证明这些技术能使我们在开发更强大的望远镜时走得更远、更深入。这一进程的下一步就是平方千米阵。"

MWA 实际上是平方千米阵的"预热"。十多年来，有十几个国家的数百名专家参与了平方千米阵的设计和工程作业，目前该项目已经在西澳大利亚和南非进入建造阶段。这个全球性的大型科学项目将提供有史以来最大、最复杂的两个射电望远镜网络，旨在解开宇宙中一些最迷人的秘密 -- 这无疑会让 SETI 的爱好者异常兴奋。

当史蒂文・廷加被问及如果平方千米阵的探测证实了外星智慧生命的存在，他会作何反应时，他不假思索地回答道："我将冲到望远镜那里，获取更多的数据！"