尋找外星生命就像一場過山車之旅！為甚麼始終不肯放棄尋找外星人

在過去的幾十年裏,儘管我們對自身,對所處的物理世界已經有了前所未有的認識, 但有一個最根本,也最宏大的問題,至今依然沒有答案, 在整個宇宙中,只有我們嗎? 我們已經近距離探測了太陽系內許多行星和衛星的表面與大氣層, 可到目前爲止,只有地球明確顯示出生命存在的證據, 無論是正在發生的,還是曾經留下的痕跡。 與此同時,在短短三十年裏,天文學家已經發現了六千多顆系外行星, 其中步伐大小接近地球,看起來具備宜居條件的世界, 它們讓人充滿遐想,卻也讓人保持清醒, 因爲到現在爲止,沒有任何一顆,真正向我們證實自己是有生命存在的。 儘管如此,在不遠的將來發現外星生命的前景,依然令人心潮澎湃。 不僅如此,我們甚至已經開始了更直接的嘗試, 主動去傾聽宇宙,通過SETI搜尋地外文明計劃和突破聆聽等項目, 科學家一直在尋找那些可能來自高度發達智慧文明的無線電或技術信號。 到目前爲止,這些搜索的結果依然是一片沉默, 儘管歷史上曾多次出現過重大發現的轟動性宣稱, 最終卻都被證明是虛驚一場。 但這並不意味着失敗,更不應該讓我們灰心。 恰恰相反,正因爲問題足夠宏大,我們才更沒有理由輕言放棄, 無論是尋找生命本身,尋找內地行星,還是尋找智慧文明的信號。 這三條探索路徑都值得我們堅持到科學能力所能觸及的極限。 畢竟,當面對人類是否孤獨地存在於宇宙中這樣終極的問題時, 我們沒有任何理由期待宇宙生命之數上最低、最容易夠到的那根樹枝, 會如此輕易地結出果實。 19世紀末,意大利天文學家喬瓦尼·斯基亞·帕雷利 將望遠鏡對準火星,發現了一些奇特的線性特徵, 他稱之爲Canary,意爲通道或溝渠。 這個詞的物譯導致人們普遍相信這顆離地球最近的行星上存在着文明。 美國天文學家布希瓦爾·努恩爾採納了斯基亞·帕雷利的觀測結果, 並在此基礎上進行了深入研究,他癡迷於火星上的標記, 並將這些標記解釋爲複雜的輸水渠道網絡的證據。 努恩爾在1906年出版的《火星及其運河》一書中寫道, 火星上存在某種生物,這一點我們可以認爲是確定的, 但這些生物究竟是什麼,這一點我們尚不確定。 現在聽起來這很荒謬,但在當時卻並非如此。 新書《火星人·席捲世紀之交》,美國的火星熱潮的真實故事的作者大衛·巴倫說, 當時人們對生命的認知正在迅速發展。 1858年,查爾斯·達爾文發表了他的《自然選擇理論》。 一年後,德國科學家羅伯特·威廉·本生和古斯塔夫·羅伯特·傑爾霍夫發明了光譜儀, 他們和其他人利用光譜儀分析了來自太陽和行星的光線中的化學特徵。 這些研究表明,其他星球的構成元素與地球相同, 如果生命是通過自然過程演化而來,並且所有行星的形成方式都相似, 那麼爲什麼生命不會在火星上出現呢? 一百多年後,科學家們在尋找地外生命時仍然遵循着同樣的邏輯, 宇宙浩瀚無垠,而且它都有與我們相同的基本物質構成, 那麼爲什麼其他地方不會存在生命呢? 然而,關於地球以外存在智慧生命的證據卻幾經波折。 事實上,唯一不變的是希望,許多人渴望證明我們並不孤單。 地外生命是否存在的問題不僅僅是一箇中立的科學辯論, 它對人類至關重要,包括那些正在尋找地外生命的人類, 而我們找到地外生命的樂觀情緒也時起時落。 火星上存在開鑿運河的文明的說法,在1909年開始失去光彩, 當時法國天文學家歐人安東尼亞迪在火星美兩年一次的近距離接近地球時觀測了這顆紅色星球, 他用更好的望遠鏡和更近距離的觀察發現,這些線條只是一種光學錯覺, 這些數據並沒有說服洛厄爾,也沒有讓這個理論就此終結。 1916年,《科學美國人》雜誌的執行編輯瓦爾德瑪爾·桑普費特仍然堅信這些運河是真實存在的。 然而,在接下來的幾十年裏,人們對火星存在高等生命的信念逐漸消退。 1965年,水手四號探測器飛掠火星,傳回了火星乾燥荒涼的圖像。 至此,火星存在生命的假說徹底破滅,而其他地方的外星生命跡象也並不樂觀。 1950年,物理學家恩里科·富米提出了他所謂的大寂靜, 如果生命普遍存在,那麼其他生命都去了哪裏,人類至今沒有收到其他智慧生物的信號。 這一事實被稱爲費米悖論,科學家們推測或許生命很常見, 但高級生命卻很罕見,或者其他文明可能經常出現,然後又自我毀滅。 就像人類在1945年發明原子彈後,似乎也具備了這種自我毀滅的能力一樣。 天文學家開始對這個問題進行更系統的研究。 1960年,康奈爾大學的研究員弗蘭克·德雷克啓動了奧茲馬計劃, 該計劃使用射電望遠鏡掃描兩個遙遠恆星系的廣播信號。 1977年,天文學家接收到了一系列持續72秒的無線電波, 這些電波看起來更像是一個功率巨大的宇宙廣播電臺發出的信號,而不是自然現象。 他們稱之爲WOW信號,併爲此興奮不已, 但此後卻再也沒有收到過同樣的信號。 迄今爲止,搜尋地外文明計劃尚未找到任何令人信服的外星人廣播證據。 然而,最近又出現了新的希望。 1992年,天文學家亞歷山大·沃爾什坎和戴爾·弗雷爾發現了兩顆 圍繞着一顆名爲脈衝星的緻密旋轉恆星運行的岩石行星。 儘管這些行星受到過多的輻射不適合居住, 但在2000年代,越來越多的系外行星被發現。 隨後,開普勒太空任務於2009年啓動,它揭示了數千個我們之外的行星世界。 截至本視頻發佈時,已確認的行星總數超過6000多顆。 行星不再是例外,而是普遍存在的。 SETI研究所卡爾·燕根宇宙生命研究中心主任納塔利·卡布羅爾說道, 這些豐富的行星世界再次改變了我們對地外生命可能性的計算。 早在1961年,德雷克就提出了一種公式來計算與地外文明進行交流的可能性。 該公式考慮了恆星形成率,擁有行星的恆星比例。 其中宜居行星的比例,宜居行星上實際產生生命的比例, 其中生命發展成智慧生命的比例發展。 出通信技術的文明比例,以及它們可能進行傳輸的時間長度, 當時大多數這些變量都是未知的,現在仍然如此。 但系外行星的發現熱潮幫助我們縮小了第二個變量的範圍, 並且在第三個變量上也取得了進展。 我們現在對有多少恆星擁有行星有了更清晰的認識, 至少大多數恆星都擁有行星。 我們仍然不知道生命是如何在地球上起源的, 所以我們也不知道它在其他地方會如何發生。 我們也不知道高級文明自我毀滅的可能性有多大。 這是一個除了搜尋地外文明計劃之外, 處於其他原因也亟待解決的問題。 但我們現在知道,原始生命可以在極其惡劣的環境中繁衍, 這意味着找到微生物外星人可能比找到智慧生命要容易得多。 1966年,生態學家托馬斯·布羅克在黃石公園的溫泉中發現了第一種極端微生物, 是熱氣熱菌。 從那時起,科學家們在海底熱液噴孔,有毒礦山廢料, 岩石內部和放射性水中都發現了微生物。 一顆行星看起來荒涼,並不一定意味着它真的沒有生命。 我們有充分的理由相信,原始生命可能存在於木星衛星, 歐羅巴的地下海洋和土星衛星恩克拉多斯的間歇犬種。 火星冰蓋下的溶水池中甚至可能存在微生物。 在珀西瓦爾到厄爾及其虛構的火星文明出現一個多世紀後, 科學給了我們足夠的理由相信我們並不孤單, 即使外星人最終被證明是單細胞生物而不是建造運河的建築師。 爲什麼科學家們無法停止尋找外星生命? 總會有一些危言聳聽者,他們的說法經不起推敲, 但如果科學敢於去尋找,外星生命肯定存在。 我們尋找地球以外生命的三種主要方法,各有其優缺點。 我們可以探測太陽系其他行星的表面和大氣層, 從而尋找哪怕是微小的生物活動跡象, 包括古代以滅絕生命形式留下的痕跡, 但我們可能需要穿透數十公里厚的冰層才能找到它們, 或者識別出與地球上我們所知的生命形式完全不同的生命體。 目前已知的系外行星有數千顆, 即將到來的技術進步將使我們能夠對內地行星進行靈星光譜分析或直接成像, 從而發現大氣層中具有明顯生物特徵的宜居行星。 如果生命在內地行星上普遍存在, 那麼發現生命只是時間和資源的問題, 而尋找外星智慧生命則能帶來最深遠的意義, 有機會與另一個智慧物種取得聯繫, 成功的幾率尚不確定, 但回報可能是無法估量的。 基於這些原因,唯一明智的策略是繼續竭盡全力探索所有這三種方法, 因爲在沒有更多信息的情況下, 我們無法知道這些方法中哪一種最有可能率先發現地外生命, 畢竟沒有證據並不代表不存在, 這句話當然也適用於宇宙中的生命。 從宇宙學的角度來看, 支配宇宙的定律以及構成宇宙的物質的性質表明, 生命作爲一種普遍現象的出現可能絕對是不可避免的。 最初,在熾熱的大爆炸之初, 我們的宇宙是熾熱、稠密的, 充滿了已接近光速或幾乎等於光速運動的粒子、反粒子和輻射。 在這些初始階段, 構成生命所需的成分和條件都不具備, 宇宙誕生時並沒有生命, 然而隨着時間的推移, 生物活動的可能性會不斷增加。 隨着宇宙的膨脹和冷卻, 以下步驟依次發生, 粒子和反粒子相互湮滅, 留下少量剩餘物質。 夸克和膠子形成束縛態, 產生質子和中子, 發生聚變反應, 產生氫元素。 這些原子核與周圍的電子結合, 形成原子。 引力收縮和坍縮發生, 形成恆星。 星團和其他物質團塊相互吸引, 形成星系。 在這些星系中, 一代又一代的恆星形成, 產生重元素。 一旦一個星系富含足夠的重元素, 隨後形成的新一代恆星, 就可以在其恆星系統中 形成岩石行星。 其中許多行星 都可能具備生命存在的潛力。 在我們可觀測的宇宙中, 自熾熱的大爆炸以來, 已經形成了數萬億顆恆星, 其中,大多數恆星存在於巨大, 質量龐大的復星系中。 這些星系的大小和質量 與銀河系相當或更大。 數十億年後, 大多數新形成的恆星 將含有足夠多的重元素, 足以形成岩石行星 和被稱爲生命潛體的分子。 這些潛體分子顛布各處, 從彗星和小行星到星際介質, 再到恆星流出物 和行星形成盤, 無處不在。 然而,在這一關鍵階段, 我們卻面臨着科學確定性的終結。 生命究竟在何處, 在何種條件下誕生? 在那些生命誕生的星球上, 生命存活並繁衍壯大的概率有多大? 它們能否持續存在數十億年? 生命在多大程度上 能夠遍佈其宜居區域, 改造並影響其生物圈? 在生命繁衍的星球上, 生命多樣化變得複雜和分化的概率有多大? 在生命多樣化的星球上, 生命發展出足夠高的智慧, 能夠掌握先進技術, 甚至能夠跨越浩瀚的星際空間 進行交流的概率有多大? 這些問題並非僅僅供我們進行哲學思考, 它們需要我們收集相關信息, 並最終得出關於這些概率的科學有效結論。 當然,我們至今尚未找到地外生命的原因 有很多合理的解釋, 其中最令人清醒也最悲觀的解釋是, 孕育我們能夠探測到的生命所需的某些步驟 可能異常艱難, 宇宙只有極少數情況下才能滿足這些條件。 換句話說, 生命,持續存在的生命, 複雜且分化的生命, 或者智能且技術先進的生命, 都可能非常罕見, 而我們迄今爲止, 探測過的所有星球都不具備這些條件, 只要我們秉持求真務實的態度, 就必須考慮到這種可能性。 但至少到目前爲止, 我們沒有理由懷疑 這是我們尚未發現地外生命的主要原因。 俗話說, 失敗乃成功之母, 這句話適用於任何成功概率未知的情況, 但我們有充分的跡象表明, 在合適的條件下, 成功是可能的。 在地球上, 強有力的證據表明, 我們的家園星球就具備這樣的條件, 因此宇宙中很可能存在着許多地方, 生命在那裏得以延續, 進化, 變得複雜且分化, 並發展出足以進行星際交流的技術水平。 真正未知的是宇宙中各種類型外星生命存在的概率, 而不是這些成就是否可能在我們的宇宙中實現。 這並不意味着我們應該認真對待 所有關於發現外星生命的說法, 即使這些說法來自科學家。 例如, WOW信號是1977年接收到的一個持續72秒的高強度無線電信號, 儘管其性質不明, 但它從未被重複接收到, 無論是在原始信號源處還是其他任何地方。 如果沒有確認或可重複性, 我們就無法得出任何肯定的確鑿的結論。 快速射電報, 就像許多天文學觀測到的信號一樣, 出現在我們銀河系內外許多地方, 但沒有任何跡象表明它們是智能生物創造的, 它們很可能只是尚未確定起源的自然天文現象。 美國宇航局的海盜號火星着陸器在火星表面進行了多次生命探測實驗, 其中一項實驗給出了陽性結果, 然而污染的可能性, 缺乏可重複性, 以及缺乏經過驗證的後續實驗, 使得人們對該實驗的生物學陽性解釋產生了巨大的懷疑。 儘管曾在遇到星際探測器, 與外星人直接接觸, 甚至外星人綁架事件普遍存在的可能性, 但迄今爲止, 沒有任何一項說法得到確鑿的證實。 我們必須保持開放的心態, 同時也要對任何誇大的說法保持懷疑, 我們得出的結論只能與支持它們的證據一樣有利。 正是出於這些原因, 我們有種種跡象表明宇宙擁有生命所需的一切要素, 但目前還沒有任何跡象表明我們已經找到了生命, 所以以嚴謹的科學態度繼續探索至關重要。 當我們宣佈發現地外生命時, 我們不希望這又是一次狼來了的虛假警報, 因爲我們沒有足夠的證據證明我們真的找到了狼。 我們希望這一聲明能夠得到壓倒性的、 無可辯駁的證據支持。 這意味着要建造一系列軌道飛行器、 着陸器、樣本返回任務和配備實驗室設備的漫遊車, 以探索太陽系中的各種天體, 金星的大氣層、火星的表面、土味六的湖泊, 以及木味二、土味二、海味一和冥王星的海洋等等。 這意味着要在世界一流的太空望遠鏡和地面望遠鏡上 建造更先進的日美儀, 考慮建造遮星罩並投資於靈日光譜學, 通過對系外行星的大氣層和表面進行成像, 包括分析其分子和原子組成及其隨時間變化的風度, 我們應該能夠識別出任何擁有生命繁盛的生物圈的星球。 這意味着要繼續以更高的精度和靈敏度 在電磁波譜的各個波段進行搜索, 尋找任何可能來自仕途交流或宣佈其存在的高智慧物種的信號。 如果你在最低的樹枝上找不到果實, 這並不意味着你應該放棄這棵樹, 這意味着你應該找到一種方法爬得更高, 那裏可能存在果實,只是目前你還夠不到。 這可能也包括擴大我們對外星智慧的搜索範圍, 雖然大多數搜索都集中在遠距離無線電傳輸上, 但尋求跨越恆星和星系進行交流的外星文明 可能依賴於不同的技術。 或許我們應該監測水脈則譜線的尾部 或氫原子的21釐米自旋翻轉躍遷。 或許我們應該尋找脈衝星信號中的模式, 包括脈衝星之間的信號關聯。 或許我們甚至應該在我們尚未發現的引力波信號中 尋找外星智慧的跡象。 只要信號能夠被足夠先進的物種編碼, 人類就應該去尋找和傾聽。 還有一些探索途徑雖然不會揭示外星生命本身, 但可以幫助我們瞭解生命如何在宇宙中起源和演化。 我們可以在實驗室中重現其他星球上的大氣條件, 甚至重現地球遠古時代的大氣條件, 以期重現生命從無機物中起源的過程。 我們可以繼續探索核酸在早期生命起源前的環境中 與太類共同進化的可能性。 這或許是解釋生命如何在地球上 首次出現的最佳候選方案。 如果我們發現宇宙中並非只有我們, 那將帶來無法估量的益處。 或許我們可以學習如何應對我們面臨的巨大環境威脅, 或許我們還能學到更重要的東西, 那就是如何克服人類自身的不足, 如何超越我們原始本能的巨大挑戰。 或許其他文明可以爲我們提供成功的經驗, 講述它們在技術發展的早期階段是如何克服以下問題的。 過度消費,它們過度消耗了地球資源, 使其超出了可持續發展的極限。 短視思維,它們只顧解決眼前緊迫的問題, 卻忽視了那些威脅自身生存的長期問題, 以及由後工業社會造成的全球變化所導致的疾病、 饑荒、瘟疫和生態崩潰。 我們貪婪、掠奪和自我滿足的衝動或許並非獨一無二, 或許宇宙中存在着更經驗豐富、更智慧的物種, 它們已經找到了我們今天尚未找到的解決方案, 或許如果我們足夠幸運, 它們會爲我們準備好一些經驗教訓, 指引我們走向更美好的未來。 我們許多人都能想象到人類文明的未來可能出現的兩種截然不同的景象, 其中一種是我們應該竭力避免的, 我們陷入內訌,爲爭奪地球上有限的資源而爭吵不休, 最終進入意識形態驅動的戰爭, 並最終走向自我毀滅。 如果我們永遠無法在地球之外找到生命, 永遠無法找到其他生命體進行交流、交換信息和文化, 也無法找到任何能讓我們對人類在星際間擁有未來抱有希望的跡象, 那麼滅絕或許確實是我們最有可能的結局。 但人類還有另一種可能的未來, 一個我們團結起來, 共同應對人類環境、地球以及我們長遠未來所面臨的巨大挑戰的未來, 或許發現地球之外的生命, 以及可能發現一個或多個智慧的能夠進行星際旅行的外星文明, 不僅能爲我們提供克服成長陣痛所需的指導和知識, 還能帶給我們比任何地球上的成就都更加宏偉的希望。 在那一天到來之前,我們必須明白, 目前我們只能彼此依靠,互相給予善意和同情。