寻找地球的伴侣

究竟有没有外星人?这是一个人们常问的问题。然而要回答这个问题，科学家就需要先回答另一个问题：究竟有没有像地球这样的行星？在太阳系以内肯定是没有的，那么，在太阳系以外呢？一个多世纪以来，天文学家们一直在努力寻找太阳系以外的行星。

　　

　　地外文明存在的可能性

　　

　　地外文明存在的可能性有多少呢?1961年11月，设在美国西弗吉尼亚州绿岸镇附近的国立射电天文台举行了一次探讨地外智慧生命的学术讨论会。美国天体物理学家德雷克提出了一个著名的方程，后来称之为“绿岸公式”，这是对探索地外智慧生命作定量分析的第一次尝试。德雷克提出的“绿岸公式”是这样的：

　　N=R×Ne×fp×fl×fi×fe×L

　　公式中，N代表银河系中可检测到的技术文明星球数，它取决于等式右边7个数R、Ne、fp、fl、fi、fe、L的乘积。其中R是每年在银河系中诞生的恒星数，Ne是行星系中“类地”行星的平均数，fp是拥有行星的恒星比数，fl是类地行星中具有生命的行星比数，fe是能够进行星际无线电通信的智能生物比数，L是通信文明的平均寿命。

　　公式中各个因子的重要性相同，用粗略估计的最低值代入计算，可得到N＝40；用每一项最大可能值计算，则得N＝5000万。这就是说，在银河系中的高级技术文明星球的数目至少有40个，最多可达5000万个。

　　美国著名科学作家阿西莫夫根据自己的见解，曾提出与绿岸公式类似的公式，估计出银河系大约存在53万个文明星球，即银河系中每100万颗恒星中，平均可能有18个高技术文明世界。

　　过去十几年来，人们差不多研究了100光年以内的所有恒星，在1000多颗恒星的周围发现了约100多颗行星。如果这个接近10%的比例具有代表性，那么我们可以大致估算出，银河系的2000多亿颗恒星中可能有200亿颗拥有自己的行星系统，完全有理由猜想其中存在与地球非常相像的星球。

　　

　　生命可能存在地——类地行星

　　

　　我们知道，生命不可能在恒星上存在，高级生命只能在行星上存在。太阳系的九大行星可分为类地行星和类木行星，由于类木行星主要由氢、氦、冰、氨、甲烷等物质组成，不适合生命生存。科学家认为，只有在与地球大小相当的行星上才有高级生命存在的条件。人类已经对太阳系内的两颗类地行星（金星、火星）进行了广泛考察，遗憾的是，金星太热了，而火星又太冷了。也许金星和火星都曾经有生命存在，但严酷的气候条件和极端的温度使生命存在的证据无法保留下来。所以，人类把目光投向太阳系外的类地行星。类地行星要具有固态的表面，要有大气和水圈，这样，才可能会有类似地球上的生命。这种生命应该按照生物起源的规律进行演变；从低级到高级，从高级到文明，从文明到科技文明，文明社会再发展到科技社会。只有对方有了科技的文明，地球上的人类才有可能与对方取得联系。现在发现的太阳系外行星已100多颗，但是没有一个是类地行星，毫不例外的都是巨大的类木行星，基本上因其四周多为氦气和氢气而不适宜生命生存。

　　

　　如何去寻找地球的伴侣？

　　

　　寻找遥远的行星的最大难题，就是人们看不见它们。原因是行星自身不发光，而只能反射恒星的光芒。如果把恒星比喻为一台功率强大的探照灯，那么行星就只是站在探照灯边缘的一只小小萤火虫。那么，怎样才能“看见”太阳系外的行星呢？

　　最简单的方法是将望远镜对准恒星后在附近寻找行星的像。不幸的是行星总比恒星暗很多，而且两者间的角距离又是如此的小，因此此方法现在无法奏效。

　　目前最常用于寻找太阳系外行星的方法是所谓“多普勒摆动”。我们通常说“行星在引力的作用下绕恒星公转”，实际上应该是恒星－行星的双星系统绕它们共同的质心公转。只是恒星的质量比行星大得多，两者的共同质心离恒星非常近而离行星很远，因此马马虎虎地说行星绕恒星公转也无不可。由于恒星本身也沿一个微小的椭圆轨道绕共同质心运转，从地球上看，它在有规律地靠近和远离地球。由于多普勒效应，恒星靠近地球的过程中，其到达地球的光线会发生蓝移；而远离地球的过程中，光线会发生红移。观察恒星光谱这种周期性的微小摆动，就能察知附近必有一个看不见的天体在牵引它。很显然，行星质量越大、离其恒星越近，多普勒摆动的效果就越明显，因此人类首先发现的太阳系外行星中以离恒星很近、质量巨大的行星居多，也是理所当然。

　　行星对其恒星运动的影响也可不利用光谱来判定，而通过直接观察恒星位置的变化，不过依据的基本原理与多普勒摆动基本相同，都适用于质量较大的行星。此种方法是观察行星对恒星的周期性掩蚀：从地球上看来，当一颗行星经过其恒星表面时，虽然行星本身不能被直接看到，但它引起的“日食”会使恒星的光芒减弱，掩蚀结束后光度又恢复正常。这种方法对行星和恒星位置的要求未免高了一点，但它是目前唯一可行的寻找小质量行星——即与地球差不多大小的行星——的方法。

　　

　　倾听“外星人”的声音

　　

　　有些科学家确信“外星人”的存在，以至于他们跳过了寻找类地行星这一环节，直接去倾听“外星文明”的声音。他们的理由直截了当：假如外星人的确存在，它们就一定会向地球人发出召唤。于是，早在1960年，就有天文学家开始利用射电望远镜来寻找外星人，即扫描其他文明所发出的星际电波。随着时间的推移，寻找外星人计划的规模也越来越大，最终，科学家们设计出了能同时倾听成千上万种无线电频率的方法。尽管这项诱人的计划至今仍未能取得任何实质性的成果，但该计划的组织者和很多参与者仍然坚信，缺乏证据并不意味着没有证据；如果现在就放弃努力，则永远也不能找到证据。

　　

　　等待外星人发现我们?

　　

　　还有些科学家持另一种思路：那就是等待外星人发现我们。如果外星文明已经可以到达地球，那他们的科学技术必然比我们发达很多，那他们为什么还总是躲着我们呢？为什么不堂而皇之地和我们交往呢？这就引起第二个问题：高度发达的文明，是否会有愿望与低级文明交往？这需要先对文明的发达程度作一些推测。

　　苏联天体物理学家N.S.卡达谢夫曾建议，可以根据宇宙中不同文明用于通信的能量，来对它们分级。他将想像中的文明分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类型：

　　Ⅰ型文明能够调集与地球整个输出功率相当的能量用于通信。Ⅱ型文明能够把相当于一颗典型恒星输出功率用于通信。Ⅲ型文明用于通信的功率，约等于整个星系的功率输出。即Ⅰ级文明只能在本星球上搞开发；Ⅱ级文明将把开发延伸到所在的行星系；Ⅲ级文明应该可以活跃在所有星系。所谓搜索地外文明，也就是探索具有这三类文明的高级生物，这些高级生物对宇宙客观世界应有共同的认识，比如，掌握电磁波传递信息的本领，并以此向外空发射信号表明自己的存在，同时收集外空文明发来的信号。

　　弗里曼·戴森早在1960年就提出一种理论,即所谓“戴森球”。他认为，地球这样的行星，本身蕴藏的能源是非常有限的，远远不足以支撑其上的文明发展到高级阶段；目前我们太阳系各行星只接收了太阳辐射能量的1／109。戴森认为，一个高度发达的文明，必然有能力将太阳用一个巨大的球状结构包围起来，使得太阳的大部分辐射能量被截获，只有这样才可以长期支持这个文明，使其发展到足够的高度。戴森所设想的这种可以包围恒星的球状结构被称为“戴森球”。对于太阳系而言，用地球上的物质来建造这样巨大的戴森球是远远不够的。

　　如果文明的高度真的可以用卡达射夫的三种类型，或以是否已经建成戴森球来标志，那么，一个Ⅲ型文明会不会有兴趣和Ⅰ型的地球文明交往呢？而外星飞船上的宇航员用望远镜（如果他们也用的话）观测一下我们的太阳，看到它依然明亮，就知道它的行星上的生物还未建成戴森球，也就知道这些生物还处在何等的“初级阶段”，似乎也就没有必要和我们交往了——像我们不想和蚂蚁交往一样。

　　虽然到目前为止，人类还没有找到地球的伴侣，但科学家们坚信，在太阳系外寻找到类似地球的行星，只是个时间问题，而发现更多行星意味着科学家可以建立更大的数据库，这有助于科学家探测到真正的类地行星。太阳系外类地行星的发现，将会成为人类21世纪最重要的发现之一。

　　【责任编辑】蒲 晖