尋找地球的伴侶

究竟有沒有外星人?這是一個人們常問的問題。然而要回答這個問題，科學家就需要先回答另一個問題：究竟有沒有像地球這樣的行星？在太陽系以內肯定是沒有的，那么，在太陽系以外呢？一個多世紀以來，天文學家們一直在努力尋找太陽系以外的行星。

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，設在美國西弗吉尼亞州綠岸鎮附近的國立射電天文臺舉行了一次探討地外智慧生命的學術討論會。美國天體物理學家德雷克提出了一個著名的方程，后來稱之為“綠岸公式”，這是對探索地外智慧生命作定量分析的第一次嘗試。德雷克提出的“綠岸公式”是這樣的：

N=R×Ne×fp×fl×fi×fe×L

公式中，N代表銀河系中可檢測到的技術文明星球數，它取決于等式右邊7個數R、Ne、fp、fl、fi、fe、L的乘積。其中R是每年在銀河系中誕生的恒星數，Ne是行星系中“類地”行星的平均數，fp是擁有行星的恒星比數，fl是類地行星中具有生命的行星比數，fe是能夠進行星際無線電通信的智能生物比數，L是通信文明的平均壽命。

公式中各個因子的重要性相同，用粗略估計的最低值代入計算，可得到N＝40；用每一項最大可能值計算，則得N＝5000萬。這就是說，在銀河系中的高級技術文明星球的數目至少有40個，最多可達5000萬個。

美國著名科學作家阿西莫夫根據自己的見解，曾提出與綠岸公式類似的公式，估計出銀河系大約存在53萬個文明星球，即銀河系中每100萬顆恒星中，平均可能有18個高技術文明世界。

過去十幾年來，人們差不多研究了100光年以內的所有恒星，在1000多顆恒星的周圍發現了約100多顆行星。如果這個接近10%的比例具有代表性，那么我們可以大致估算出，銀河系的2000多億顆恒星中可能有200億顆擁有自己的行星系統，完全有理由猜想其中存在與地球非常相像的星球。

生命可能存在地——類地行星

我們知道，生命不可能在恒星上存在，高級生命只能在行星上存在。太陽系的九大行星可分為類地行星和類木行星，由于類木行星主要由氫、氦、冰、氨、甲烷等物質組成，不適合生命生存。科學家認為，只有在與地球大小相當的行星上才有高級生命存在的條件。人類已經對太陽系內的兩顆類地行星（金星、火星）進行了廣泛考察，遺憾的是，金星太熱了，而火星又太冷了。也許金星和火星都曾經有生命存在，但嚴酷的氣候條件和極端的溫度使生命存在的證據無法保留下來。所以，人類把目光投向太陽系外的類地行星。類地行星要具有固態的表面，要有大氣和水圈，這樣，才可能會有類似地球上的生命。這種生命應該按照生物起源的規律進行演變；從低級到高級，從高級到文明，從文明到科技文明，文明社會再發展到科技社會。只有對方有了科技的文明，地球上的人類才有可能與對方取得聯系。現在發現的太陽系外行星已100多顆，但是沒有一個是類地行星，毫不例外的都是巨大的類木行星，基本上因其四周多為氦氣和氫氣而不適宜生命生存。

如何去尋找地球的伴侶？

尋找遙遠的行星的最大難題，就是人們看不見它們。原因是行星自身不發光，而只能反射恒星的光芒。如果把恒星比喻為一臺功率強大的探照燈，那么行星就只是站在探照燈邊緣的一只小小螢火蟲。那么，怎樣才能“看見”太陽系外的行星呢？

最簡單的方法是將望遠鏡對準恒星后在附近尋找行星的像。不幸的是行星總比恒星暗很多，而且兩者間的角距離又是如此的小，因此此方法現在無法奏效。

目前最常用于尋找太陽系外行星的方法是所謂“多普勒擺動”。我們通常說“行星在引力的作用下繞恒星公轉”，實際上應該是恒星－行星的雙星系統繞它們共同的質心公轉。只是恒星的質量比行星大得多，兩者的共同質心離恒星非常近而離行星很遠，因此馬馬虎虎地說行星繞恒星公轉也無不可。由于恒星本身也沿一個微小的橢圓軌道繞共同質心運轉，從地球上看，它在有規律地靠近和遠離地球。由于多普勒效應，恒星靠近地球的過程中，其到達地球的光線會發生藍移；而遠離地球的過程中，光線會發生紅移。觀察恒星光譜這種周期性的微小擺動，就能察知附近必有一個看不見的天體在牽引它。很顯然，行星質量越大、離其恒星越近，多普勒擺動的效果就越明顯，因此人類首先發現的太陽系外行星中以離恒星很近、質量巨大的行星居多，也是理所當然。

行星對其恒星運動的影響也可不利用光譜來判定，而通過直接觀察恒星位置的變化，不過依據的基本原理與多普勒擺動基本相同，都適用于質量較大的行星。此種方法是觀察行星對恒星的周期性掩蝕：從地球上看來，當一顆行星經過其恒星表面時，雖然行星本身不能被直接看到，但它引起的“日食”會使恒星的光芒減弱，掩蝕結束后光度又恢復正常。這種方法對行星和恒星位置的要求未免高了一點，但它是目前唯一可行的尋找小質量行星——即與地球差不多大小的行星——的方法。

傾聽“外星人”的聲音

有些科學家確信“外星人”的存在，以至于他們跳過了尋找類地行星這一環節，直接去傾聽“外星文明”的聲音。他們的理由直截了當：假如外星人的確存在，它們就一定會向地球人發出召喚。于是，早在1960年，就有天文學家開始利用射電望遠鏡來尋找外星人，即掃描其他文明所發出的星際電波。隨著時間的推移，尋找外星人計劃的規模也越來越大，最終，科學家們設計出了能同時傾聽成千上萬種無線電頻率的方法。盡管這項誘人的計劃至今仍未能取得任何實質性的成果，但該計劃的組織者和很多參與者仍然堅信，缺乏證據并不意味著沒有證據；如果現在就放棄努力，則永遠也不能找到證據。

等待外星人發現我們?

還有些科學家持另一種思路：那就是等待外星人發現我們。如果外星文明已經可以到達地球，那他們的科學技術必然比我們發達很多，那他們為什么還總是躲著我們呢？為什么不堂而皇之地和我們交往呢？這就引起第二個問題：高度發達的文明，是否會有愿望與低級文明交往？這需要先對文明的發達程度作一些推測。

蘇聯天體物理學家N.S.卡達謝夫曾建議，可以根據宇宙中不同文明用于通信的能量，來對它們分級。他將想像中的文明分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種類型：

Ⅰ型文明能夠調集與地球整個輸出功率相當的能量用于通信。Ⅱ型文明能夠把相當于一顆典型恒星輸出功率用于通信。Ⅲ型文明用于通信的功率，約等于整個星系的功率輸出。即Ⅰ級文明只能在本星球上搞開發；Ⅱ級文明將把開發延伸到所在的行星系；Ⅲ級文明應該可以活躍在所有星系。所謂搜索地外文明，也就是探索具有這三類文明的高級生物，這些高級生物對宇宙客觀世界應有共同的認識，比如，掌握電磁波傳遞信息的本領，并以此向外空發射信號表明自己的存在，同時收集外空文明發來的信號。

弗里曼·戴森早在1960年就提出一種理論，即所謂“戴森球”。他認為，地球這樣的行星，本身蘊藏的能源是非常有限的，遠遠不足以支撐其上的文明發展到高級階段；目前我們太陽系各行星只接收了太陽輻射能量的1／109。戴森認為，一個高度發達的文明，必然有能力將太陽用一個巨大的球狀結構包圍起來，使得太陽的大部分輻射能量被截獲，只有這樣才可以長期支持這個文明，使其發展到足夠的高度。戴森所設想的這種可以包圍恒星的球狀結構被稱為“戴森球”。對于太陽系而言，用地球上的物質來建造這樣巨大的戴森球是遠遠不夠的。

如果文明的高度真的可以用卡達射夫的三種類型，或以是否已經建成戴森球來標志，那么，一個Ⅲ型文明會不會有興趣和Ⅰ型的地球文明交往呢？而外星飛船上的宇航員用望遠鏡（如果他們也用的話）觀測一下我們的太陽，看到它依然明亮，就知道它的行星上的生物還未建成戴森球，也就知道這些生物還處在何等的“初級階段”，似乎也就沒有必要和我們交往了——像我們不想和螞蟻交往一樣。

雖然到目前為止，人類還沒有找到地球的伴侶，但科學家們堅信，在太陽系外尋找到類似地球的行星，只是個時間問題，而發現更多行星意味著科學家可以建立更大的數據庫，這有助于科學家探測到真正的類地行星。太陽系外類地行星的發現，將會成為人類21世紀最重要的發現之一。

【責任編輯】蒲 暉