尋找第二顆地球

早在年，霍金就說過，人類如果想一直延續(xù)下去，就必須移民去其他的星球，地球遲早會滅亡。至于這個時間期限，霍金預(yù)言：兩個世紀(jì)。

美國宇航員帶來最新的好消息是，發(fā)現(xiàn)了大小與地球相似的星球圍著一顆與太陽相似的大星球運轉(zhuǎn)。而且，一下發(fā)現(xiàn)了兩顆！這兩顆星球被稱為Kepler20f和20e，近距離圍著它們的太陽運轉(zhuǎn)，星球表面溫度可能高達(dá)800攝氏度。這個發(fā)現(xiàn)是朝搜尋能支持生命的星球邁出的重要一步，因為類似太陽系地球圍繞太陽運轉(zhuǎn)的星系現(xiàn)在已經(jīng)被證明是存在的。

畢竟地球不過是普普通通的一顆行星，圍繞著太陽這顆普普通通的恒星運轉(zhuǎn)，而宇宙又是如此浩瀚—像太陽一樣的恒星僅銀河系中就有上千億顆，更不用說銀河系這樣的星系在宇宙中還有上千億個了。如果只有地球存在文明，那未免也太浪費了。

監(jiān)聽外星人

那么，宇宙中到底存在多少外星文明？1961年，美國天文學(xué)家弗蘭克·德雷克提出了一個后來以他名字命名的公式，試圖估算銀河系內(nèi)掌握無線電技術(shù)的外星文明的數(shù)量。按照他的公式，有能力與我們進(jìn)行星際通訊的外星文明的數(shù)量跟諸多不確定因素有關(guān)，包括銀河系里恒星的數(shù)目、恒星擁有行星的概率、行星適宜生命生存的概率、宜居行星上誕生生命的概率、生命演化出智慧的概率、智慧生命發(fā)展出無線電通訊的概率，以及這樣的文明向外發(fā)出可探測電波的平均時間。

之所以強(qiáng)調(diào)“掌握無線電技術(shù)”，不光是因為當(dāng)時這是人類掌握的速度最快的星際信息傳遞方式（其實現(xiàn)在也仍是如此），更是因為德雷克提出這一公式的初衷：不是為了純粹從理論上估算外星文明的數(shù)量，而是要實實在在地為尋找外星文明的首次嘗試提供一個具體的目標(biāo)。就在提出這一公式的一年之前，德雷克利用美國綠岸天文臺巨大的射電望遠(yuǎn)鏡（本質(zhì)上就是無線電天線），嘗試在其他恒星周圍搜尋智慧生命發(fā)出的無線電信號，史稱“奧茲瑪”計劃。

德雷克的“奧茲瑪”計劃沒有收到任何來自外星人的信號，但搜尋地外智慧文明的SETI計劃卻由此鋪開，時斷時續(xù)一直持續(xù)至今。如今，五十多年過去了，SETI計劃仍然一無所獲。德雷克本人對此并未灰心喪氣，因為在他看來，尚未截獲外星人“電報”是正常的，我們監(jiān)聽的恒星還不夠多！

根據(jù)德雷克自己提出的方程式，他估計銀河系內(nèi)現(xiàn)存擁有無線電通訊能力的智慧文明大約有10000個。按照這個看似相對保守的估計，銀河系內(nèi)的上千億顆恒星之中，平均每千萬顆恒星才擁有一個這樣的文明。換句話說，想要能夠比較有把握地截獲外星人發(fā)出的訊號，我們至少得掃描上千萬顆恒星才行—而天文學(xué)家迄今為止監(jiān)聽過的恒星，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這一數(shù)量。

不過，在2010年紀(jì)念“奧茲瑪”計劃50周年的儀式上，德雷克對SETI計劃的未來表示樂觀。天文學(xué)家監(jiān)聽無線電信號的技術(shù)與當(dāng)年相比早已不可同日而語。在紀(jì)念儀式上，德雷克重新操作那臺射電望遠(yuǎn)鏡，短短數(shù)秒就重復(fù)了當(dāng)年好幾個月才能完成的監(jiān)聽。再加上計算機(jī)數(shù)據(jù)處理速度的大幅提升，從事SETI項目的天文學(xué)家預(yù)期，未來二三十年內(nèi)他們監(jiān)聽的恒星數(shù)量就將達(dá)到千萬顆量級。

因此，天文學(xué)家或許有較大把握，能夠在未來二三十年內(nèi)，接收到來自外星人的無線電信號，從而獲得確鑿的第一手證據(jù)，表明我們在宇宙中并不孤獨。但也有可能，在監(jiān)聽了千萬顆恒星之后，外星文明依舊對我們保持著可怕的無線電靜默。果真如此的話， SETI計劃或許就永遠(yuǎn)截獲不到外星人的“電報”了。可能是我們監(jiān)聽的方式不對，也可能德雷克的估計太過樂觀—銀河系中技術(shù)文明的數(shù)量極為罕見，甚至我們真的是孤獨的。

尋找“螢火蟲”

事實上，德雷克估計錯誤的可能性相當(dāng)大。他的公式剛被提出時，其中的每一個因素，確切數(shù)值幾乎都無法確定，因此他的估計比憑空猜測好不了多少。不過，在五十多年后的今天，天文學(xué)家起碼已經(jīng)確定銀河系中擁有千億顆恒星。而現(xiàn)在，他們正在努力尋找太陽系外可能適宜生命生存的行星。他們的“秘密武器”，是2009年發(fā)射升空的開普勒望遠(yuǎn)鏡。

我們知道，行星本身是不發(fā)光的，只能反射來自恒星的光芒，因此兩者在亮度上差異懸殊。如果把恒星比作強(qiáng)光探照燈，行星最多只能算是螢火蟲，還是緊貼在探照燈燈罩上環(huán)繞它飛行的螢火蟲。于是，尋找外星文明可能落腳的行星，就類似于遙望探照燈光，去確定那里有沒有螢火蟲在飛舞。

顯然，想用望遠(yuǎn)鏡直接看到那些螢火蟲是不現(xiàn)實的，因為螢火之光會被探照燈耀眼的光亮所淹沒。不過有些時候，螢火蟲也會從探照燈前方飛過，小小的身影會短暫遮擋部分探照燈的光芒。在遠(yuǎn)處觀察的我們，就會發(fā)現(xiàn)探照燈的燈光突然暗了一下—雖然幅度極小，卻足以令我們察覺到了。

行星圍繞恒星公轉(zhuǎn)的軌道，要比螢火蟲的飛行路線規(guī)則得多，因此這樣的現(xiàn)象會周期性出現(xiàn)。開普勒望遠(yuǎn)鏡就是用這種方法來尋找外星行星的。自2009年升空以來，它便一刻不停地監(jiān)測著大約15萬顆恒星，記錄它們亮度上的細(xì)微變化。如果觀察到某顆恒星出現(xiàn)周期性的星光變暗，至少觀察到4次之后，便可以確定那里存在一顆我們看不見的行星。

然而，找到了外星行星也還是不夠的。行星是否適宜生命生存，要看它距離恒星是否恰到好處—距離太近，行星就會過熱，水會被徹底蒸干；距離太近，行星則會太冷，水會被完全凍結(jié)。每顆恒星周圍都存在這樣一個既不太近，也不太遠(yuǎn)的區(qū)域，被稱為“宜居帶”。只有在宜居帶內(nèi)環(huán)繞恒星公轉(zhuǎn)的行星，液態(tài)水才有機(jī)會在它的表面長期存在，類似我們這樣的生命也才有機(jī)會在那里誕生、繁衍和演化。

去年12月5日，開普勒任務(wù)組宣布，他們首次在另一顆恒星的宜居帶中找到了一顆行星。這顆行星被稱為開普勒-22b，距離地球大約600光年，圍繞母星公轉(zhuǎn)一圈需要290天。它的半徑僅有地球的大約2.4倍，是迄今為止在宜居帶中找到的外星行星中體積最小的一顆。不過，天文學(xué)家仍然無法確定，開普勒-22b就一定適宜生命生存，因為除了到恒星的距離以外，其他因素也會影響行星是否宜居，比如行星的大小。

相對于地球而言，開普勒-22b還是稍大了一些，體積超過地球10倍以上。這么大的行星，天文學(xué)家無法確定它是否像地球一樣，是一顆主要由巖石構(gòu)成的固態(tài)星球。如果它更像是太陽系里的天王星和海王星，我們?nèi)祟惢蛘哳愃频纳銦o法在那里“立足”，因為那樣的星球主要由氣體構(gòu)成，根本不存在陸地和海洋這種概念。只有體積與地球類似，甚至更小的行星，天文學(xué)家才能斷言它們是類地行星，擁有固體的表面。

就在半個月后，即12月20日，開普勒任務(wù)組再次宣布，他們找到了這樣的行星，而且找到了兩顆！這兩顆行星圍繞距離地球約950光年的同一顆恒星運轉(zhuǎn)，其中開普勒-20e比金星略小，半徑是地球的0.87倍，開普勒-20f則比地球略大，半徑是地球的1.03倍。不過可惜的是，這兩顆確鑿無疑的類地行星，都不在恒星的宜居帶中，不適宜我們這樣的生命生存。

上帝擲骰子？

這兩項發(fā)現(xiàn)，無論是對于開普勒望遠(yuǎn)鏡來說，還是對于人類尋找外星文明的歷程來講，都具有里程碑式的意義，因為距離真正找到一顆適宜生存的類地行星似乎只有一步之遙了。不過，找到這樣一顆行星并不是天文學(xué)家把開普勒望遠(yuǎn)鏡送入太空的首要目的。通過對這15萬顆恒星的小規(guī)模抽樣調(diào)查，天文學(xué)家想弄清楚銀河系中有多少恒星擁有行星，又有多少行星宜居。迄今為止，開普勒在這些恒星周圍共發(fā)現(xiàn)2326顆疑似行星的候選者，其中有48顆可能位于“宜居帶”中。盡管還有待進(jìn)一步證實，但這一數(shù)字意味著，大約10%的恒星都有行星在其宜居帶中環(huán)繞它們運轉(zhuǎn)。換句話說，德雷克公式中的第二和第三項因素，未來幾年內(nèi)將被確定下來，恒星周圍擁有宜居行星的概率很可能不低。

可是，如果適宜生命的環(huán)境在銀河系內(nèi)相當(dāng)普遍，那么“他們在哪里”呢？這是諾貝爾物理學(xué)獎得主、大物理學(xué)家恩里科·費米在1950年，在德雷克啟動外星文明搜尋計劃的10年之前，就提出的一個問題。他問的，不是地球以外生命存在于何處，而是外星智慧生命為何沒有造訪過地球—或者說，為什么我們找不到他們來過地球的可靠證據(jù)。

畢竟，就算以人類目前慢如蝸牛的飛行速度展開宇宙大航海時代，也只需要500萬到5000萬年就能殖民整個銀河系。雖然看似漫長，但跟宇宙上百億年的歷史相比，這不過是轉(zhuǎn)瞬之間。更何況，人類文明短短幾千年就發(fā)展到如今這個地步，如果有智慧文明在技術(shù)上領(lǐng)先我們上萬乃至上億年，他們?yōu)槭裁催€沒有占領(lǐng)我們的地球呢？

這個問題的答案，可能就隱藏在德雷克公式的后一半因素之中—即使環(huán)境適宜，生命的誕生也堪稱奇跡；即使生命出現(xiàn)，演化出智慧或許也極為罕見；即使智慧出現(xiàn)，發(fā)展出技術(shù)文明的或許也只有鳳毛麟角；又或許，技術(shù)文明并不罕見，但它們都如曇花一現(xiàn)，沒能存活多久便煙消云散了。

對于這些因素，科學(xué)家仍擺脫不了“基本靠蒙”的尷尬境地。但對于外星文明的搜尋、對于太陽系外宜居類地行星的探索，能讓我們更清楚地認(rèn)識到，人類文明的出現(xiàn)即使是在浩瀚的宇宙之中，可能也是一個并不多見的奇跡。我們或許終將找到外星文明，或者證明自己確實是孤獨的—如果在此之前，人類文明還沒來得及消亡的話。

墨西哥的阿茲特克日歷石盤。或許，地球也是某外星人的移居星球。

是否存在人類宜居的『第二顆地球』？存在的話離我們有多遠(yuǎn)？我們又如何抵達(dá)？