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外星人超级工程：搜寻已开始
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Stephen Battersby 文 Shea 编译 |
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由于对外星人所发出无线电信号的搜索仍一无所获，三个团队目前正在寻找外星工程的迹象。 外星人：你在哪里？我们找到外星智慧生命的希望似乎正在不断衰微。火星和金星已不再是我们曾经猜测的生机盎然之地。外太阳系的冰海中虽然可能存在生命，但几乎可以肯定它们最多不过是微生物。而对更遥远外星人无线电信号的搜索则让一些天文学家非常沮丧，他们提议我们该大声喊出星际“你好”，希望能促使那些“愚蠢”的生物做出回应。 所以，我们可能需要思考不同的路线。与试图截获外星人信号不同，也许我们应该寻找外星人的人为迹象。 之前已经有了少数几个小规模的搜索，但现在有三组天文学家正打算扫视体积更广大得多的宇宙空间。有两组希望能在闪动的星光中看到外星工业的影子。就像地球上筛查瓦砾堆的考古学家，第三组则正在寻找外星人所产生废热。 他们所要找的是比燧石箭头或陶器碎片更宏大的东西。很大很大的东西。和行星大小相当的发电站。围绕恒星的环或球。恒星系统大小的计算机。也许甚至还有组装起来能使整个星系变暗的硬件。 即便是用娱乐的眼光来看，如此巨大的建筑物也是疯狂的，更不用说去寻找它们了。然而，这里却有一个简单的理由。除非注定会自我毁灭，否则任何存在的文明可能都会比我们历史长得多也更先进得多。 人类已经让地球表面的广袤地区为道路和城市所覆盖，并且开始把探测器送往其他的行星。如果我们能在短短几百年里做到这一切，那更先进的文明在几万甚至上百万年的时间里又能干出些什么呢？  [图片来源]：版权：Franco Brambilla。 1960年，物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）指出，如果外星文明不断发展和壮大，他们将不可避免地消耗更多的能源——而任何恒星系统中最大的能源就是该恒星本身。今天我们的总功耗相当于照到地球上阳光的约0.01％，因此太阳能可以很容易地满足我们所有的需求。然而，如果能源需求保持以每年1％的速度增长，那么1000年内我们所需要的能量就会超出照射到地球表面之上的太阳能。其他的能源，例如核聚变，也解决不了这个问题，因为其废热会把地球烤焦。 在类似的处境上，外星文明会开始建立太阳能发电站、发电厂，甚至会居住在太空中。通过开采小行星、行星、也许甚至还有恒星本身的物质，他们可以真正做到向外扩张。戴森的结论是，数千或数百万年后，这颗恒星可能会完全被一个巨大的人造太阳能板球所围绕。 戴森球的规模几乎是无法想象的。一个半径相当于地球轨道的球体其表面积是地球表面积的一亿多倍。建造这么个大家伙绝非易事。单一壳层几乎可以肯定会被排除在外，因为它无法经受超强应力且在引力上也是不稳定的。一个更合理的方案是集群：互不相交轨道上的许多大型电站，它们可以有效地围绕中央恒星。戴森本人不喜欢猜测细节或者是建造这样一个球体的可能性。“我们没有办法判断，”他说。关键的一点是，如果已有外星人建造了戴森球，那我们就有可能发现它。 我们的眼睛无法看不这么一个能阻挡星光的球，但它仍会以红外辐射的形式发出其废热。因此，正如卡尔·萨根（Carl Sagan）在1966年指出的，如果红外望远镜发现了一个温暖的天体、但在可见光波段又不可见的话，它就有可能是一个戴森球。 一些自然天体也具有同样的现象。非常年轻和非常年老的恒星会被尘埃和气体所包裹，后者会阻挡前者的可见光并辐射出红外线。但是，这些天体的红外光谱应该能出卖它们。尘埃中硅酸盐矿物会在光谱中产生独特的宽峰，而且温暖气体中的分子会在特定的波长上产生或明或暗的谱线。与此相反，一个球体的废热所产生的是平滑且没有特征的热谱。“我们所期望的光谱看起来很枯燥，”美国加州州立理工大学的马特·波维奇（Matt Povich）说，“而且越枯燥越好。” 在红外波段上我们对天空的第一次审视来自于1983年红外天文卫星为期10个月的巡天，几个天文学家仔细筛查了它的数据。1985年俄罗斯空间研究所的的维亚切斯拉夫·斯莱什（Vyacheslav Slysh）进行了第一次尝试，2009年美国费米国家实验室的理查德·卡里根（Richard Carrigan）则公布了最新的搜索结果。“我想进入大英博物馆的模式，去寻找外星人造物，”他说。 卡里根没有发现令人信服的迹象，但他搜索的范围也有限。只搜寻了地球周围仅1000光年之内类太阳恒星周围的戴森球。这对于直径10万光年的银河系而言只是非常小的一部分。 鲜有人加入卡里根的行列寻找这些迹象的原因之一是这些项目难以获得资金。2012年，坦普尔顿基金会——由亿万富翁建立、资助研究“大问题”的机构——为其“新前线”项目征集提案，尤其是那些具有探索性而通常无法获得资助的项目。几个天文学家抓住了这个机会，借此来寻找外星人的迹象，2012年10月该基金会批准了三项独立的搜索计划。每一项获得的经费虽只有几十万美元，但他们并不需要建造新的望远镜，只要重新分析数据。 由美国宾夕法尼亚州立大学的杰森·赖特（Jason Wright）所领导团队将会通过分析两个空间红外天文台——分别于2003年和2009年发射的斯皮策空间望远镜和大视场红外巡天探测器（WISE）——的数据来搜寻戴森球的废热。波维奇作为该团队的成员将目光专注于银河系内。得益于斯皮策和WISE的数据，波维奇现在可以搜索比之前卡里根搜索的大数千倍的空间。“举个例子，如果你有一颗和太阳相当的恒星，它完全被封闭在一个戴森球内，无论它在银河系的任何地方我们几乎都能探测到它。” 根据怀特的说法，即使是这样一个大范围搜捕可能仍显得雄心不足。他怀疑，星际旅行不会比建造一个戴森球更难。有如此高技术水平的外星文明会在几百万年的时间里向外扩张并殖民银河系，并在此过程中不断建造戴森球。“我认为要想让一个星际文明消亡是十分困难的。他们有太多的救生船了，“赖特说，“一旦你建立了自给自足的殖民地，你就会掌控银河——你甚至无法试图去阻止它，因为你不可能协调殖民行动。” 如果这确实在银河系中发生了，那戴森球应该无处不在。“在银河系中只找一个或几个戴森球会显得很奇怪，”赖特说。 于是，他正冒险进入更深邃的宇宙。“一个被殖民的星系很快就会变得非常红，”赖特说。“因此，我们正在WISE的数据中寻找一个大而明亮且没有光学对应体的星系。”如果一些文明已经征服并且包围了银河系这么大的星系——在搜索外星文明术语中属于卡尔达谢夫-III文明， 那这个项目可以发现远在10亿光年之外的它们。如果他们已殖民统治了一整个星系团的话，能被探测的距离甚至可以更远。 尽管有着如此巨大的范围，但探测废热这一方法本身也有其局限性。如果外星人只建造了一个由收集器组成的薄环或者是有许多空隙的戴森球，它们可以让大量的星光通过，就无法泄漏任何信息了。而这正是另外两个搜索项目的用武之地。他们将在开普勒空间望远镜的帮助下来搜寻相对小的文明迹象。“开普勒”监视着约15万颗近距恒星，寻找因行星从恒星圆面前方经过造成的亮度变化，它已发现了数千颗新的行星。
探测异常 “现在，我们正在寻找无法用自然现象解释的特殊天体，”美国夏威夷大学的安德鲁·霍华德（Andrew Howard）说。和美国加州大学伯克利分校的杰弗里·马西（Geoffrey Marcy）一起，他的团队将会寻找恒星特殊的变暗模式。 使用略有不同的方法，由美国普林斯顿大学的卢西恩·沃尔科维兹（Lucianne Walkowicz）领导的另一个小组也在寻找“开普勒”数据中的异常。“他们（霍华德团队）的搜索依赖于用人眼来检查光变曲线，而我们的搜索则会使用机器学习算法，“她说。 光变曲线描述的是恒星亮度随时间的变化，例如当有一个物体从该恒星前方穿过时。对于一个气态巨行星大小的物体，“开普勒”观测到的光变曲线甚至可以告诉我们它的形状。一个木星大小的矩形物体无疑是出自智慧生命之手。 这样一个庞然大物存在的时间可能会比一个完整的戴森球更长——人造物存在的时间越长，我们探测到的几率就越大。霍华德认为，当有不同物体在不同的平面上绕恒星转动时，它们之间的引力会扰乱它们的轨道，因此如果被废弃，戴森集群将会因不稳定而解体。然而，一环或者是一个孤立的物体则能稳定存在数十亿年。 对于沃尔科维兹来说，所有这一切的猜测似乎都是徒劳的。“人们花了很多时间试图对外星人进行精神分析，但我们对他们拥有什么技术一无所知。你越试图想象外星人能做什么，你就越限制了自己的眼界。”这正是为什么她的团队在寻找任何奇怪东西的原因。沃尔科维兹认为，在几个月内他们就应该能找到有趣的候选者。 这些候选者并不一定局限于“大家伙”。这些搜索会寻找星光中的任何变化。用于发电或者是驱动太阳帆航天器的一面巨型镜子会产生与众不同的闪光。如果外星人具有修改恒星物理学的能力——也许能延长他们太阳的生命或者是生产有用的元素——那么恒星本身的人为变化也会显现出来。 “我们已经知道凌星、恒星黑子和耀斑的样子，所以我们正在寻找任何已知的天体物理学无法解释的变化，”沃尔科维兹说。当然，仅仅发现一些新奇的东西并不意味着有外星人存在。所有的科学家都乐于发现自然现象。对于一些人来说，它本身就会让这一搜索变得有价值。“我不这样做是因为我希望能找到一个戴森球，”波维奇说，“这是一个筛查大量数据的机会，能为回答‘那儿有什么’给予我们一个新的视角。” 作为“新前线”项目的名誉顾问，戴森对这一切感到满意。“搜索外星人造物不应该与对宇宙的正常探索分隔开，”戴森说，“我们探索琳琅满目的各种自然天体，如果有某个足够怪异的东西冒了出来，它有可能会是人为的。” 话又说回来，一种足够先进的技术对于我们来说可能会太怪异了而无法被看到。甚至某种形式的戴森球也将会很难被发现。未来学家罗伯特·布拉德伯里（Robert Bradbury）建议，天体发电站的最有效方式是一些列的戴森球，如俄罗斯套娃般一个套一个，外部冷却层会吸收内层发出的废热。他设想这些能源会被用于一台巨大的计算机，所以他把这个系统称为是俄罗斯套娃的大脑。 这一装置最外层的最低温度可能就比3开的宇宙微波背景辐射高一点点，使其极难通过辐射被探测到。由于不知道它，一个俄罗斯套娃的大脑可能就潜伏在我们附近，正在用巨大和冰冷的智慧关注着我们。 |
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[New Scientist 2013年4月9日]
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