搜尋系外行星，尋找外星生命

一幅由外星衛星組成的CEB的藝術想象圖，以及發明家兼科幻作家亞瑟·C·克拉克。

使用現有的儀器可以探測到和我們人類技術相當的外星文明。一項新的研究表明，如果地球同步衛星在一個陌生的星球上覆蓋足夠厚，它們就可以被用于尋找未知行星的儀器。假如外星人也會發射衛星來監測人類的一舉一動，那么就可以通過搜尋這些行星作為線索，進一步尋找外星人。

當今世界，政府和私營企業都使用地球同步衛星，用在科學、通信、間諜和軍事活動等方面。根據這項研究，如果先進的外星文明將足夠多的衛星發射到他們自己的行星同步帶中，這些宇宙飛船就可以創造出一種從地球上可見的密集的環狀結構。

研究報告的主要作者，西班牙加那利群島天體物理研究所的赫克托·索卡索·納瓦羅說：“這是一個很小的機會，但關鍵是它是免費的。”索卡索·納瓦羅模擬了圍繞系外行星的地球同步衛星帶的存在，以確定它們是否能被美國宇航局的開普勒太空望遠鏡和該機構最近發射的“凌日系外行星勘測衛星”（TESS）等儀器探測到。他發現，不管組成同步衛星帶的是許多小型衛星還是少數大型的、達到城市規模的物體，這個同步衛星帶都需要達到特定的完整度才能被上述航天器探測到。索卡斯·納瓦羅將這一假設的同步衛星帶結構稱為“克拉克系外衛星帶”（CEB），它是以著名科幻小說家亞瑟·C·克拉克的名字命名的。

探尋秘訣在于行星亮度

天文學家已證實在太陽系外存在許多行星，而且還不斷有新發現。

開普勒和苔絲都用“凌日法”來探測行星。航天器需要長時間地觀察一個恒星系統。如果一個行星的軌道合適，而且時機剛好，那么從望遠鏡的角度來看，這顆行星在經過其主恒星面前時，會導致恒星亮度小幅下降，而這有可能被探測到。除了作為一名天體物理學家，索卡索·納瓦羅還主持著一個廣播節目和播客。他說，那項工作幫助他想出了CEB的主意。一天，一個聽眾問到太陽是否有一顆同步衛星的問題。

索卡索·納瓦羅說：“當我通過計算來回答這個問題的時候，我腦海中出現了一顆衛星穿越太陽圓面的圖像。”他說：“這讓我不禁要問自己，圍繞遙遠的系外行星運行的衛星，是否可以在其凌星的過程中被觀測到。”足夠多的物質圍繞一顆系外行星運行時，會導致在地球上的天體運行之前和之后的恒星光亮度的輕微下降。科學家們利用這種方法發現了太陽系以外的行星以及遙遠的太陽系天體周圍的行星環。

索卡索·納瓦羅說，假定的外星衛星信號會有一個類似于環帶的信號的特征，即CEB和光環都是由一群圍繞一顆行星運行的物體組成的——但這個鮮明特征在外觀上存在著微妙的技術差異。這一信號還將揭示旋轉運動的物體的離地高度，從而為人們判斷這些物體是天然的還是外星人制造的提供一個重要線索。

一個環系統可以發生在任何距離地球表面的地方，也就是說行星環系統與行星表面的距離并不固定。但如果這些物體在靜止高度（地球上是35700公里）軌道上運行，它們“很有可能是人造的”。

他說:“它們是由許多小的物體組成還是由一些大的物體組成無關緊要，只要它們分散在軌道上，就會產生相同的特征。”他還發現，距地球100光年以內的暗淡的紅矮星周圍是發現這樣一個衛星帶的理想地帶。

衛星密度也是關鍵

幾十年來，天文學家一直在尋找探測外星人蹤跡的方法，并著重于尋找比我們的技術更先進的文明。索卡索·納瓦羅說，這種方法的問題在于，很難確定一個比人類更先進的物種的發展路徑。例如在20世紀60年代，研究人員提出，一個先進的文明可能會利用“戴森球”（戴森球其實就是直徑2億千米不等，用來包裹恒星開采恒星能的人造天體。這是一個利用恒星做動力源的天然的核聚變反應堆。）和其他巨型結構從母恒星那里獲取能量。但索卡索·納瓦羅指出說，如果一個文明成功地改良了核聚變的過程，它可能永遠不需要建造這樣的結構。但索卡索·納瓦羅說，尋找技術上類似于我們自己的文明更有意義，因為我們知道目前至少已經有一組人踏上了這條道路。

科學家一直在尋找其他文明的類似于我們無意中（有時故意）發送到太空的無線電信號。制造衛星也可能是其他文明邁出的一步。在研究極端先進文明可能存在的特征的研究中，有大量的猜測，CEB的優勢在于，它是一種我們已經了解的真實技術。索卡索·納瓦羅說：我們目前的望遠鏡可以探測到比我們先進一點的外星文明的衛星。

對癡迷于科幻小說的人來說，戴森球可能是圣杯。一個先進的、能源缺乏的文明可能會從所給予他們生命的恒星中獲得盡可能多的能量，以此促使他們建立一個巨大的結構，將其完全包圍，并收集所有的能量。

虎斑星，因該星球上可能存在“外星巨型建筑”，很多人對它議論紛紛。這顆恒星隨著時間的推移，會突然變暗。有一種假說認為，這種外星建筑其實是一臺巨型裝置，能捕捉恒星能量并能將其轉化為更有用東西。當能量被裝置吸收時，恒星會變暗。

通過使用來自公共資源的數據匯編，索卡索·納瓦羅確定，環繞地球的人造衛星至少有1738個，其中約三分之一是在地球靜止軌道上。假設每一個物體的大小約為1米，他估計地球將需要大約10億倍數量的地球同步衛星，才能被像開普勒或“凌日系外行星勘測衛星”（TESS）這樣的儀器發現。根據過去15年衛星發射的數量，如果按這種趨勢發展下去，他估計地球可以在2200年左右形成一個潛在的可被觀測的地球同步帶。

當然，更大的物體可以使一個文明的CEB更容易被探測到。索卡索·納瓦羅指出了另一個克拉克的想法——一個太空升降機，它可以將人們從一顆行星表面快速移動到一個始終處在同一地點上空的地球同步太空站。太空電梯和衛星的結合可以產生足以被觀測到的亮度下降信號。

索卡斯·納瓦羅的計算表明，一個可探測到的CEB將需要大量相互間隔100米、直徑1米的衛星，或者大量相互間隔100千米、直徑1千米的太空城市，或者是兩者的混合。這是文明的合理密度嗎？只要有希望還是值得一看，以防萬一。

開普勒和TESS可進行這樣的搜索

國家航空航天局的凌日系外行星測量衛星（TESS）緊湊而有力，機身寬 1.5米。這個行星獵人可能會發現比著名的開普勒太空望遠鏡更多的外星世界。

“開普勒”和“凌日系外行星勘測衛星”（TESS）都有能力進行這樣的搜索。索卡索·納瓦羅說：“如果我們足夠幸運，且太空中開普勒太空望遠鏡觀測的一個恒星系中恰好擁有一顆CEB密度較大的行星，那么開普勒太空望遠鏡肯定會觀測到它。”他提議重新分析開普勒在其主要任務和K2（開普勒自2014年以來執行的額外的任務）期間發現的2600多顆被證實的行星，目的是觀察它們是否含有外星衛星的微弱信號。

開普勒太空望遠鏡的相關科研人員利用計算機程序來篩選該任務收集的大量數據并識別系外行星，而尋找行星環和系外行星衛星的團隊也要使用算法。一個程序是否會發現CEB將取決于該程序是如何設置的。

“它們的相似程度足以讓CEB觸發檢測，但我不會認為這是理所當然的，自動化程序很容易錯過它們不需要的東西。在我們開始真正地觀察這些數據之前，那些顯著的亮度下降完全沒有被注意到，只是因為之前項目的重點并不是尋找這方面的現象，”索卡索·納瓦羅說。TESS發現CEB的可能性更大些，因為TESS望遠鏡預計會發現更多圍繞在紅矮星附近的行星。

NASA的官員說，TESS的工作才剛剛開始，而開普勒的光輝歷程即將結束。美國宇航局官員表示，開普勒望遠鏡幾乎耗盡了燃料，幾個月后可能會停止運行。