带球流浪太疯狂 不如寻找新地球

iamkfeng

大年初一，你看了这部华语科幻巨作吗？《流浪地球》深深触动了小编，硬科幻包裹着柔情感，2500年的宇宙流浪之旅，无数人挺身而出，上演了可歌可泣的传奇故事。感动的同时，也引发了小编的思考。未来的某一天，地球面临灭顶之灾时，我们真的要带着地球在宇宙的星辰大海中流浪吗？在中国科学院国家天文台苟利军研究员关于寻找外星生命的演讲中提到，有这么一些系外行星或许能支撑生命的生存，它们有没有可能成为第二个、第三个地球？

　　来源：“SELF格致论道讲坛”公众号

　　文：苟利军 （中国科学院国家天文台研究员）

　　“有两种东西，我对它们的思考越是深沉和持久，它们在我心灵中唤起的惊奇和敬畏就会日新月异，不断增长，这就是我头上的星空和心中的道德定律。”

　　                                                                                   ——康德

　　追逐宇宙的历史

　　今天，人类对星空的了解已经非常多了。但在600万年前，人类出现在这个星球，我们仅拥有一双裸眼，利用有限的视力范围寻究宇宙的奥秘。

　　我们能看到太阳从东边升起、西边落下，月球等星球围绕着地球绕转，所以两千多年前，希腊的哲学家提出“地心说”。

　　不仅如此，他们试图拨开宇宙的最外层，一探宇宙真正的运行奥秘。但当时人类接触的范围非常有限，水是当时主要的运行动力，所以当时认为水是驱动整个宇宙运行的最主要的能源之一。

　　1609年，意大利科学家伽利略发明了一个望远镜，一个偶然的机会，他在夜晚将这个非常简陋的望远镜指向天空，看到了原以为非常完美的月球表面原来是坑坑洼洼的，而且在木星的周围发现了很多卫星。

　　这些卫星并不围绕地球绕转，这些发现打破了原来的“地心说”，支持了太阳是宇宙中心的学说——“日心说”。

　　自此之后，在伽利略望远镜的基础上不断改进，望远镜越造越大，人类看到的距离也越来越远。除了最早知道的金星、木星、水星、火星、土星，还发现了海王星、冥王星等其他天体，太阳系边缘也存在着非常多的小行星。

　　更进一步，我们知道太阳系围绕着银河系中心绕转，在银河系中发现了越来越多非常美丽的天体、各种各样的星云。因为我们不知道它们的距离，所以不能区分这些天体是位于银河系之内还是银河系之外。

　　相当长的一段时间，大家都在争论，银河系反映了整个宇宙，还是银河系也只是整个宇宙中一个小小的天体。这个争论从伽利略发明望远镜开始，一直持续了几百年。

　　直到上世纪20年代，美国天文学家爱德文·哈勃利用2.5米的望远镜观测到距离地球最近的星云——仙女座星云。

　　测量后发现，它的距离远比当时所知道的银河系的尺度大很多，从而确认了仙女座星云是银河系之外的另外一个星系，银河系只是整个宇宙中的一个小天体。

　　到目前为止，通过各种手段，在望远镜、探测器的帮助下，人类知道宇宙诞生于138亿年之前，宇宙的尺度大约是1000亿光年，非常浩瀚和广大。但整个宇宙包含多少个星系？在哈勃之后，非常长的一段时间内没有人能够解答这个问题。

　　直到1990年，美国的哈勃望远镜发射升空才得到答案。1995年12月，哈勃望远镜连续对天空中的一个看似没有任何天体的区域进行了长达10天的连续观测，得到了下图。

　　图中的斑点不是恒星，每一个或小或大的斑点都反映了一个或近或远的星系，类似于银河系。通过计算，天文学家知道宇宙当中包含着千亿个星系，每个星系中又包含着千亿颗恒星。最终，整个宇宙大约有1022 个恒星。

　　这个数字非常庞大，难以想象。做一个简单的比较，去海边会看到沙滩、沙粒，地球上有多少沙粒呢？整个地球只有1018 粒沙子。宇宙中恒星的数目要比地球上的沙粒大得多，可见宇宙是多么浩瀚。

　　1977年，旅行者1号探测器在美国佛罗里达州发射升空，历经13年的飞行，于1990年到达距离地球大约60亿公里的位置。60亿公里是什么概念？大约飞行到了太阳系边界的一半距离处。

　　下图是旅行者1号拍摄的照片，有一个小小的、白色的圆点，这就是地球。后来被美国天文学家卡尔萨根称为“暗淡蓝点”的星球。

　　探寻地外生命

　　所有人类、所有生物都寄居于地球，但对于整个宇宙而言，我们的星球非常渺小，如同宇宙当中悬浮的一颗尘埃，随时都有可能被一股风整个摧毁掉。

　　宇宙中有非常多的恒星，每个恒星周围有可能存在着类似于太阳系的系统，那么，宇宙中的其他星球会不会也存在着类似人类的智能生命？我们在宇宙中是不是孤单的？

　　关于外星人的流言

　　这个问题自上个世纪初已经被不断的追问，关于外星人的流言也非常多。比如上个世纪，美国绿岸望远镜的基座突然有一天倒塌了，当时新闻记者非常兴奋，可能是外星人做的，不想让地球人发现它们。

　　还有一些其他的传说，地球人被外星人劫持用做研究，最后又被放回地球；美国的科技为什么这么发达，因为有外星人的帮助，外星人被劫持到美国的51区用作研究……

　　这些说法都是杜撰的。地球上是不是真的有外星人？马云在短短几年时间之内打造了世界上最强的商业帝国之一，我们通常把他称为“外星人”。

　　所以，我们给一个人“外星人”的称号，主要说明他的能力在某个方面要远远超过大众。真正的外星人其实并不存在。

　　对地外生命的科学思考

　　对于外星人真正的科学思考源于上世纪50年代，美国科学家费米有一天和同事吃午饭时，大家都在谈论外星人的事件，作为知名物理学家的费米认为，如果真正存在外星人，我们可以简单的估算外星人被看到的概率有多大。

　　结果他发现，如果真的有外星人存在，我们看到它们的概率是非常高的。但实际上，除了这些杜撰的传说，并没有非常可靠的关于外星人的说法。

　　费米这一发现被称为“费米悖论”。对于费米悖论也有非常多的说法。有人说外星人如果能够造访地球，说明它的科技非常发达，那它有可能把自己隐藏起来，不被地球人看到。

　　费米的思考也激励了非常多的天文学家，康奈尔大学的教授Frank Drake经过对费米悖论认真且严肃的思索后，写下了德雷克方程。

　　这个公式包含了非常多的因素，简单而言分为两大类：什么样的地方可以寻找到智能生命；什么样的因素会影响智能生命的产生。

　　德雷克也做了一些非常实际的行动，创立了“搜寻地外文明计划”（SETI），总部位于加利福尼亚大学伯克利分校。自60年代起，他一直利用各种射电望远镜对太空中的生命进行搜寻。

　　此外，他也提出应主动发射一些信号，主动联系外星人。于是，1974年，他向一个球状星团发射了一束信号，这个球状星团距离地球大约25000光年。

　　70年代到现在也仅仅40多年，这个信号还在传输的过程中，大约还需要2万多年才能达到那个星球。如果那个星球之上真的有生命，还需要非常长时间的等待。

　　哪些地方可能成为人类的归属

　　地外生命肯定是存在于行星之上的。经过几十年的努力，天文学家在90年代初终于寻找到了第一批地外行星，到目前为止已经发现了3758颗系外行星，其中2335颗由美国的开普勒探测器发现，它也因此被誉为“行星猎手”。

　　这么多行星，是不是所有行星都能支撑生命的存在？当然不是。目前为止，太阳系中只有地球是有生命的。那么，什么样的星球能够具有生命？根据目前对地球生命的了解，只有存在液态水的星球上才可能有生命。

　　由此推断，这个星球肯定不能距离中间的恒星太近，太热导致所有的液态水都变成了气态。太远的话这个星球肯定又非常寒冷，也不能支撑生命。所以，这个星球必须处于合适的位置，下图绿色的区域是非常有可能诞生生命的区域，叫做“星球的生命区”。

　　目前为止，科学家已经发现了一系列位于这个区域中的的行星。2016年，在比邻星的周围发现了一颗类似的行星，其位置刚好位于恒星的生命区中，有可能支持生命的存在。比邻星是距离地球或者是太阳最近的一颗恒星，只有4.2光年，因此称之为“比邻星”。

　　2017年，科学家发现了另一个这样的系统，距离地球大约40光年。这次不仅发现一颗行星，而是7颗类似地球的行星，而且大小相近，将其命名为“葫芦娃系统”。这个系统中有3颗行星位于生命区系统当中。

　　到目前为止，在3000多颗系外行星中，共发现12颗行星有可能支持生命的存在。这些行星将是接下来科学家的重点考察对象。

　　追寻地外生命的进展

       对于生命的寻找，最简单的方式是直接过去这个星球上到底有没有生命，但对于太阳系，目前除了月球，人类无法到达其他星球。所以可以通过发射探测器探究到底有没有生命。

　　下图中圆圈的个数反映了人类对于某个星球的探索次数。圆圈的多少与距离成正比，越近的探索次数越多，越远的探索次数越少。越远的地方需要的能量、花费的经费越多，这也限制了人类对遥远星球的探索。

　　所有星球中，我们最感兴趣的星球是火星。根据天文学家及其他科学家的研究发现，火星在几十亿年之前非常类似于地球，它的自转轴跟地球完全一样，也倾斜23.4度。这意味着火星应该存在着明显的四季变化。

　　随着航天技术的发展，人类对火星的探测已多达40、50次。但遗憾的是，尽管我们发射了非常多火星探测器，到目前为止，并没有在太阳系当中探测到任何生命的迹象。

　　多数探测活动由政府支持，欧美国家也有一些商人支持对于生命的探测活动。俄罗斯的富商尤里·米尔纳，联合Facebook创始人扎克伯格成立了突破基金委员会，资助了好几项生命探测计划。

　　其中一项叫“摄星计划”（ Starshot），利用非常微小的、纳米级的探测器，以1/5光速的速度呢发射到距离地球最近的比邻星，利用大约20多年的时间到达比邻星，探测这个星球上有没有外星生命的存在。