寻找宇宙中外星智能生命的旅程

宇宙中估计有1千亿个星系，拥有难以想象的众多的行星。科学家们一直在探索：宇宙中还有没有像我们一样的智能生命？科学家们认为，现在有新的方法可以在宇宙中发现生命的迹象。

当亚特兰蒂斯号航天飞机于年10月18日起飞时，它的货舱中搭载了伽利略号行星探测器公里。这个仪器的最终目标是木星，它将在其轨道上花费数年时间收集数据和拍照。然而，在它离开航天飞机之后，伽利略朝着另一个方向前进，转向太阳并围绕金星旋转。一路上，它绕地球飞行了两次——事实上，在和公里的高度上飞行了两次。

这为其工程团队提供了测试飞行器传感器的机会。伽利略科学团队成员、天文学家卡尔·萨根称这是地球上空历史上的第一次飞越。这也让他思考宇宙飞船在观察遥远的星球寻找智慧生命迹象时可能会看到什么。

有很多可以看到的。我们的技术留下了有趣的痕迹。地球上灯火通明，大气中的气体潮起潮落，这不仅体现在二氧化碳和甲烷浓度的上升，而且体现在漂浮的工业副产品的云层中，有时会有辐射泄漏。与此同时，数十亿的地球上的通讯小工具和天线发出的电磁传输信号群。

其他星球的文明会和我们的一样吗？他们会创造出如伽利略探测到的相同的化学和电磁信号吗？这些信号科学家们称之为技术信号。长期以来，人们一直假设外星人会开发出类似于人类所创造的无线电技术来寻找他们地球外的情报。这可以追溯到年代后期，科学家们甚至假设这些外星人可能有兴趣与我们聊天。

罗切斯特大学的天体物理学家亚当·弗兰克指出，随着时间的推移，寻找来自深空的信号变得更加不可知：现在，望远镜不再寻找对地球的直接呼叫，而是扫描太空，搜索数十亿个频率，寻找来源无法确定的电子信号。与此同时，对智能生命的探索也转向了新的方向。

年，在休斯顿举行的一次会议，会议的重点是技术信号标签。目标是让与会的60名科学家考虑定义一个新的科学领域。在NASA的资助下，该领域将在遥远的世界寻找技术迹象，例如大气污染。与会的科学家认为，NASA历来一直没有参与外星生命技术信号探测事务，休斯顿的这次会议是一个使与会的科学家为之兴奋的良好的开端。

结果，至少对弗兰克来说，他的工作有了新的方向，得到了来自NASA的资金，和全美各地的几位天文学家组成了一个太空技术信号标签分类（CATS）研究小组。CATS的目标是创建一个可能的技术签名“库”。简而言之，研究什么可以构成其他星球上存在技术文明的证据。

就在几年前，这种调查可能还无所成效。但是最近一些进展使寻找技术信号标签变得可行。首先，借助新的望远镜和天文技术，可以识别绕着遥远恒星运行的行星。截至8月，美国宇航局确认的此类可能的系外行星总数为5,颗，而且这个数字往往以每年数百颗的速度增长。

银河系中可能至少有1千亿颗恒星，而宇宙中估计有1千亿个星系，生命的潜在候选者以及拥有技术的文明可能涉及的数量几乎无法想象。也许更为重要的是，探索工具在不断变得更好。

今年夏天，新詹姆斯韦伯太空望远镜发布了所拍摄的第一张照片，其他几种强大的地基和天基仪器也正在开发中，它们使科学家们首次能够观察到更远更远的物体，或者以新颖的方式观察先前已识别的物体。借助韦伯和其他一些太空望远镜，科学家们开始能够探测太空大气以寻找更细微的信号，这是以前无法做到的。

韦伯望远镜的一个重点目标是辨别生物特征，即生命存在或曾经存在的迹象。在地球上，生物迹象印记可能是被丢弃的垃圾、动物掉落的毛、嵌入沉积岩中的蕨类化石等。对于系外行星，可能是一定比例的表明微生物或植物存在的气体，比如氧气、甲烷、水和二氧化碳等。

生物标签和技术标签都在指向同一个方向：向着生命。就目前而言，这两种标签正受到两个独立的科学领域的追捧。一个是历史性的原因：生物印记的研究始于1年代，属于外星生物学学科，几十年来一直得到NASA和学术机构的支持。“技术签名”是在年由天文学的先驱人物吉尔·塔特创造的，她的职业生涯一直在寻找外星传输信号。宾州大学天文学和天体物理学教授杰森·赖特是弗兰克的CATS小组的成员，他认为塔特的想法是寻找外星智慧的“品牌”。

CATS团队最近发表的一篇论文考虑了工业副产品氯氟烃的存在如何产生独特的光谱信号，并可能被韦伯望远镜探测到。另一篇论文暗示一个具有农业的系外行星，称之为：“exofarms”，可能会排放出明显的大气排放物。还有一篇主要由在美国宇航局戈达德太空飞行中心工作的CATS成员的论文指出，工业副产品二氧化氮的排放可能预示着外星技术的存在。NASA的称为大型紫外光学红外测量仪（LUVOIR）的太空望远镜可能会观测到这些排放，该望远镜计划在年后部署。

赖特提出，技术特征不仅比生物特征更容易检测到，而且可能更丰富、寿命更长。以地球为例。地球上的技术已遍及整个太阳系：在月球上有垃圾，漫游者在火星行驶，围绕其他行星运行的卫星，还有两艘先驱者号、两艘航海者号和冥王星探测器新视野号在内的几艘宇宙飞船正在越过太阳系边缘进入星际空间。这样的人类的技术签名可以持续数十亿年。人类进入太空探索的时代只有65年。一个更古老的文明本可以在银河系中播种数千个技术签名，这可以使它们更容易被发现。

年，天文学家弗兰克·德雷克提出了现在被称为的德雷克方程，它由许多变量组成，以计算银河系其他地方的智能文明的数量。但是由于可以插入变量的数据如此之少，因此还没有任何解决方案可以解决这个问题。

赖特说，生物特征将“极难检测——如果它们存在的话。很有可能生命是如此稀有，以至于我们无法在千秒差距（kiloparsec）内找到任何东西。”但是，他解释说，技术可以从同样的距离开始——一千秒差距是3,光年的距离，在亿万年中向地球靠近。它可能是像我们的太空旅行探测器，也可能是系统的物种迁徙；它可能是3,年前发出的电子信号，以光速移动，刚刚进入我们的视线。“所以我们对技术的搜索范围要大得多，”赖特说。

早在年代，NASA就表示愿意资助射电望远镜搜索地外活动。但是寻找外星人却引起了反对。年，参议员威廉·普罗克斯迈尔宣布纳税人被骗了，NASA后来将外星人的搜寻从预算中剔除，但愿意在年代再次支持调查项目，但另一位参议员RichardBryan在年停止了该计划。

直到最近，开始有了改变。众议院科学委员会主席、德克萨斯州代表拉马尔·史密斯（现已退休）敦促国会提出了一项法案，要求NASA拨款1千万美元用于技术签名。

五月初在宾夕法尼亚州立大学举行为期四天的技术签名会议，讨论了团队的想法与当前和未来望远镜的前景。一些下一代项目涉及比现在更强大和更复杂的地面仪器——例如，巨型麦哲伦望远镜（现在正在智利建设中）和三十米望远镜（计划在夏威夷建造）。对于CATS小组来说，这些未来任务中最重要的包括LUVOIR和HabEx（宜居系外行星观测站），这是价值数十亿美元的太空望远镜，与韦伯不同，它们将专门为研究遥远的类地行星而建造。

然而，这些设备——其中只有一个可能被建造——距离部署还有20年的时间，而且目前系外行星的研究将在很大程度上取决于韦伯望远镜。每年一次，会征求想要使用该望远镜的研究人员的建议。天空中较暗的物体通常需要更多的时间，较亮的物体则需要更少的时间。“位置的竞争非常激烈，”韦伯的程序科学家埃里克史密斯说，由于有如此多的请求被拒绝——去年望远镜审查了大约份提案，并将时间授予名获胜者——这些提案必须具有说服力。

史密斯说，由于科学界已经看到了韦伯望远镜的功能，未来几年的竞争可能会变得更加激烈。弗兰克说，他相信他的团队，或其他从他团队的技术签名研究中得到启发的科学家，可能还需要几年的时间才能提出正式请求。“如果我们要争取詹姆斯韦伯的一百小时时间，我们最好把所有的可能性都得要弄清楚，”他说。“他们不会告诉我们，除非我们已经证明这正是要看的地方，这是我们期望的信噪比，等等。”

弗兰克说，现代科学只有大约年的历史。晶体管是现代技术的基石，大约有75年的历史。15年前，第一部iPhone面世。一个技术社会1万年后将会如何发展？超过一百万年呢？弗兰克认为，我们必须重新思考进化、技术、文化和智能的意义。“

从某种意义上说，这使得对技术签名的探索也成为了对可持续性发展的探索。“任何在地质或天文时间尺度上长期存在的社会，根据定义都是可持续的，”美国宇航局局长迈克尔·纽说，一个社会避免减少其对其家园的地质和化学影响的事实可能是他们如何避免自我毁灭的关键。“也可能是，真正成功的技术社会在某些时候变得难以察觉”，“因为他们或多或少地与他们的星球生活在平衡中。”

然而，也有可能从现在开始——经过所有艰苦而仔细的搜索——即使完全没有宇宙证据也可能被证明是有价值的。CATS成员最近考虑了即将到来的生物印记和技术印记观察时代如何提供启示。“如果我们发现了生物特征，那就意味着有一堆行星上有生命存在，但如果我们发现大量生命迹象却没有发现技术迹象，那就更令人担忧了。这可能意味着技术文明无法维持自身的可能性。它们可能非常罕见——或者往往会自毁。另一方面，如果我们到处都能找到技术签名怎么办？这实际上是令人鼓舞的。这意味着它是可能的让技术与您的星球保持长期、可持续的平衡。”

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