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2017-09-11 22:21:57 | 人氣(603) | 回應(0) | 上一篇 | 下一篇

宇宙中的我們是孤獨的嗎?(上)

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               宇宙中的我們是孤獨的() 

外星生命指存在於地球以外的生命體。這個念囊括了簡單的細菌到具有高度智慧的外星人。究和測試關於外星生命猜想的學科被稱作地外生物學或天體生物學。自從20世紀中葉以來,人類一直使用包括探測地球之外的電波、天文望遠鏡觀測潛在的宜居行星等方法探測外星生命存在的跡象,但迄今止並沒有確切證據表明外星生命的存在。有人認發現外星人的機率很小,也有很多人認外星生命幾乎必定存在。

世界各地一直有關於外星人的遐想,在各種史書中也留下不少疑似關於外星人的奇異記載。有人猜測古印度人、古瑪雅人、古埃及人建造的發達古文明受到了外星生物科技的影響,更有人宣稱曾目睹外星人或與之接觸。伴隨大量關於外星人的報導、科幻小說和電影的充斥,使得外星生命的傳聞繪聲繪色。

卡爾·薩根、史蒂芬·霍金等科學家們認,可以觀測到的宇宙是如此之大,說除地球之外的其他地方不存在生命是不可取的。有許多有爭議的證據稱外星生命是存在的。

外星生命可能是在宇宙很多地方獨立的生,也有可能在一個地方生生命,然後傳播到其可供居住的星球上去。這兩種假設不一定是互相排斥的,但以尺度和機率的角度來看,作位於適居帶的地球擁有維持物種的生命生存和演化的所有條件,而事實上從地球歷史中的顯生宙開始至今,在長達五億多年的歲月間和數百萬的生物物種中,只有一個物種成功地演化成高等智慧生命——人類,而非多種多元的高等智慧生物並存於地球上,這顯示了在相同條件下,高等智慧生命並非如此的輕易出現和存在。

美國國立衛生究院的科學家們基於「生物體基因複雜性」的究認宇宙中的生命在97±25億年前就開始存在了,這比地球形成要早數十億年。

存在的可能性

地球之外存在生命有著很簡單的事實的支持:僅僅在銀河系中就有2000億至4000億顆恆星,而銀河系只是宇宙中超過1000億星系中的一員。據估計至少有十分之一的類似太陽的恆星具有行星系統[。換言之,在可見的宇宙中,有至少6.25×1018顆具有行星系統的恆星。即使我們假設每10億顆恆星里只有一顆支持生命存在的行星系統,那也有6.25×109個行星系統存在於我們可見的宇宙內。

現在據我們所知,太陽在行星系統里是普遍的,並沒有獨特的性質。因此可以相信在許多其他行星上也有適合生物生存的條件。在此假設之下,所有這些行星都不進化特區出生命是極不可能的,因此宇宙中很可能還有其他生命的存在。不過以上推測無視了一個事實,即生命的存活時間窗口可能只有數百萬年。

生命存在的幾率在1961年提出的德雷克公式就已經估算過了。然而,德雷克公式里有諸多的係數是完全基於猜測的,因此按此公式推算的結果也是具有爭議的,並無法得到一個確切的結論。考慮到生命會在行星間蔓延:如果技術足先進的生命形式在星際殖民,並且文明延續足長的話,們會在數百萬年內充滿整個星系。但事實上沒有跡象表明這一現象的存在,這個事實被稱作費米悖論。

可能的生存環境和形態

科學家在搜索外星生命時,多以液態水和有機物的存在作外星生命存在之前提條件。水地球生命體內各種化學反應提供了場所。水的中性pH使得其電離的氫氧化物和水合離子可以溶解帶正電的金屬離子,也可以溶解帶負電的非金屬離子;另外,有機物分子親水性和疏水性的事實使得有機物分子能形成水封閉膜。水分子之間的鍵也使得其更加容易儲存蒸發的能量,並在冷凝時釋放出來。這有助於氣候的調節,維持生命所需的熱穩定性。

有人批評這樣以地球生物藍本的先入主的觀點阻礙了外星生命的探索。卡爾·薩根在1973年提出沙文主義,認這些以人類中心的思想限制了我們對於地外生命可能性的想像。例如在宜居帶之外,有可能通過地熱等方式維持地底的生物圈;也有生物能在高低磷的環境下存活,這說明生物組成「必備」的六大基本元素:、磷、硫,可能不是必需的。除了基生命之外,有人認外星生命也可能以矽基、硫基、基等生命形態存在。

對外星生命的科學探索

對外星生命的探索有直接的,如尋找單細胞生命在太陽系中存在的證據,其究的對象有太陽系中可能存在外星生命的行星和衛星,以及降落到地球上的隕石。但更多的探索是間接的,如捕捉任何科技化的社會傳播到宇宙空間的信息。但是其生命不一定會像人類一樣故意地向宇宙深處隨意傳播信息,同時信號在廣闊的宇宙間傳播需要非常長的時間,這意味著,任何信號捕獲到的或沒有捕獲到的都是來自遙遠的過去。

直接的探索

1975年,美國國家航空太空總署發射的海盜號便帶了探測火星土壤中生命的實驗裝置,其進行的標記釋放實驗可能檢測到了火星土壤中的有機物質。大多數科學家相信此結果由非生物化學反應導致,但一個國際科學家小組在2012412日發布究結果稱,基於對海盜號標記釋放實驗複雜度分析的數學推導,建議探測「火星上現存的微生物」。

早在20世紀70年代初期,美國國家航空
太空總署發射的先驅者10號和先驅者11號上就帶了刻有人類信息的鍍金板。197795日發射的旅行者1號探測器也帶了一張銅質鍍金唱片,內容包括有關地球的信息、用55種人類語言錄製的問候語和各類音樂,旨在向外星人表達人類的問候。當前旅行者1號位於太陽系的邊緣,即將進入星際空間。

2003610日和77日,美國國家航空
太空總署分別發射了勇氣號和機會號火星探測器,其目標是探測火星上水存在的可能性、分析火星岩石和土壤的成、評估火星是否適合生命生存等。這兩個雙胞胎探測器均在20041月在火星成功著陸。在20111126日發射的好奇號火星探測器也在201286日成功登陸火星,用於評估火星上是否存在過適合微生物生存的環境。

間接的探索

1960年,天文學家法蘭克·德雷克在美國國家無線電天文台使用位於西維吉尼亞的綠堤望遠鏡進行了著名的奧茲瑪計劃,探測目標是波江座的天苑四和鯨魚座的天倉五,其實驗的目的是通過無線電波搜尋鄰近太陽系的生物標誌信號。19741116日,阿雷西博射電望遠鏡向距離地球25,000光年的球狀星團M13發射一個稱「阿雷西博信息」的訊息,希望可以和外星人聯繫。1977SETI使用巨耳無線電望遠鏡收到了著名的Wow!訊號。

了紀念奧茲瑪計劃實施50周年,201011月開始進行的多蘿西計劃,其探測目標除了奧茲瑪計劃的兩顆恆星之外,還包括HD 69830、巨蟹座55和格利澤581,這些恆星系統都被認是具有在宜居帶的行星。

1984年,加州柏克萊大學正式發起搜尋地外文明計劃,計劃使用無線電望遠鏡來監聽太空中的窄帶無線電訊號,並用超級計算機分析這些信號。1999517日,SETI@home項目開始正式運行,該項目利用全世界網際網路上的閒置計算機,對收集到的海量數據進行運算。2011427日,搜尋地外文明計劃因經費嚴重短缺而被迫中止。

1959年,美國物理學家弗里曼·戴森提出了戴森球的構想,他認任何技術文明在發展足長時,對能量的日益增長的需求最終會膨脹到建立起收集恆星能量輸出的戴森球結構。戴森球系統的存在會改變恆星系統的光譜,從而能在星際距離上被探測到。也有人猜想,非常先進的文明可能會製造黑洞來作能量來源或處理廢棄物。因此,他們建議觀察小於3.5倍太陽質量的黑洞。理論上自然生黑洞的質量下限可能會是外星文明的證據。

可能存在的外星生命

科學家認生命可能曾經存在過或者依然存在的地方包括金星、火星、木星的衛星(如木衛二、木衛六)、土星的衛星(如土衛六和土衛二)。除了太陽系的行星和衛星之外,科學家在太陽系外也找到了數十顆位於宜居帶太陽系以外的行星(如格利澤581cgd)。科學家保守估計每兩顆恆星中就有一顆擁有行星,每200顆恆星中就有一顆位於宜居地帶。

2007424,智利拉西拉天文台的科學家稱發現了格利澤581c剛好運行於距離地球20.5光年外的紅矮星格利澤581的宜居帶。人們最初認這個行星上可能存在液態水,但在德國氣候影響究所進行的計算機模擬過程中發現,大氣層中的二和甲會引發所謂的「失控的溫室效應」。這會將這個星球加熱直至超過水的沸點,因此發現生命的希望變得渺茫。

根據溫室模型的推斷,科學家們開始把注意力轉向剛好位於恆星宜居帶外圍的格利澤581d2007529日,美聯社發表了一篇報導稱,科學家發現了28個新的太陽系外行星,其中之一與海王星有很多相似之處。20115月,法國國家科
中心的究員預言格利澤581d有能力支撐生命。在格利澤星系中的位置使得水可以以液態形式存在,並且體積大到可以支撐一個穩定的二大氣層。同時的溫度適宜,能生大海、雲層以及降雨。201112月,美國航空航天局證實600光年之外的克卜勒-22b半徑地球的2.4倍,是潛在的最接近地球大小和溫度的系外行星。

1992年以來,已經發現數百顆太陽系外行星。截至2013614日,太陽系外行星百科記錄了891顆太陽系外行星(695個行星系統,133個多行星系統),其中小的行星與地球大小類似,而大的行星比木星還大。預計在未來幾年內,發現系外行星的數量會大大增加。

克卜勒太空望遠鏡在確定一個候選行星之前,必須觀察三次系外行星掩恆星,這是迄今唯一能辨認出繞恆星相對速度極快行星的方法。這項任務將至少持續到2016年,預計期間會發現許多系外候選行星。儘管成就不俗,克卜勒太空望遠鏡所使用的掩星法需要觀察者的視線與行星軌道有一個小的角度。這使得探測到遙遠恆星的地球版大小和軌道半徑的行星的機率只有0.47%。因此目前我們所能探測到的行星數量只是星系中的一小部分。(續)






台長: 幻羽
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