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《少年科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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外星人,我们想见你

2017-12-06 09:49:00

  想方设法遇见你

  外星人是什么样子?他们可能皮肤皱皱巴巴、头大身子小,也可能生活在硅基晶体植物丛中,甚至还有可能以喝液态氨为生……外星人到底会是什么样子?它们在哪里呢?在寻找外星人的道路上,人类一直采用各种各样的方式努力着。

  迎客 每年,全球都会有多起不明飞行物(UFO)的目击事件。这些来无影、去无踪的家伙激发了人们无尽的想象,很多人认为它们就是外星人的坐驾。事实上,在这些UFO中,很多都被证实是掉落进大气层的人类航天器碎片,或是大气现象,又或者是拍摄器材形成的光晕等。而那些暂时无法解释的UFO现象中,是否真的有外星人在捣鬼,还要等待人类进一步的研究。

  拜访 既然找不到来访的外星人,那么主动去寻找他们也是个好主意。进入航天时代以后,人类开始派出大量探测器造访太阳系的其他行星。火星作为最可能存在生命的行星,多次接待了来自地球的“访客”,但至今仍然一无所获;水星、金星上也没有发现生命存在的迹象;而木星、土星这样的气态行星就更没有可能了。

  发名片 美国航天局(N ASA)发射的“先驱者10号”“先驱者11号”都携带了一块载有人类信息的镀金铝板。它便是我们的“名片”。外星人可以通过这张“名片”了解这艘探测器的来源,并且认识地球文明。后来,美国航天局又在“旅行者1号”“旅行者2号”上携带了内容更加丰富的金属名片与磁盘。

  发电报 1974年11月16日,美国康奈尔大学的科学家利用阿雷西博射电望远镜对球状星团M13发出一封被称为“地球名片”的长达3分钟的星际电报。这封电报总共只有1679个数字,但发电报所用的电磁波能量却极其惊人。从发出电磁波的方向上看,这个信号比太阳光强1000万倍。

  听“广播” 也许外星人也在积极地寻找我们。为了探测他们发出的信号,人类启动了地外文明搜寻计划,通过射电望远镜等先进设备接收从宇宙深处传来的电磁波,希望借此发现外星文明。

  不过迄今为止,人类只发现了一个非常诱人的信号源。1977年8月,科学家杰里接收到一个持续时间为72秒的信号,他认为该信号不可能来自已知的天体,信号源也位于太阳系之外,因此它很可能是外星人发来的信息。杰里激动地在纸上写下了“Wow!”(哇!),让这个信号成为了著名的“Wow!信号”。

  孕育生命有原因

  寻找外星人的道路漫长而艰辛,但人类也在思考:为什么地球能孕育出生命?如果把地球的优势一条一条列出来,在茫茫宇宙中照着地球的模子寻找,应该能找着吧?

  不冷也不热 地球的温度正合适。地球轨道刚好位于太阳的宜居带内,接近圆形的轨道使得地球与太阳的距离变化不大,因此地球的温度不会太高也不会太低;稳定的太阳温度让地球的温度不会出现剧烈的变化;均匀的阳光照射和昼夜循环为生命繁衍提供了稳定的温度条件。

  不重也不轻 地球的质量正合适。如果地球质量太小,那么引力不足以吸引住大气层,导致白天太阳直接照射地面,高能射线很强,地表温度高;夜晚散热太快,温度过低。这些都不利于生命生存。而地球质量若太大,那么引力会使得连最轻的气体(如氢气、氦气)都无法逃出引力圈,最终形成气态行星;浓厚大气造成的温室效应也会让生命难以生存。

  太阳也给力 如果太阳的质量减小50%,过大的潮汐力会迫使地球的自转周期与公转周期同步,使得地球的一半进入永恒的寒冷黑夜,另一半则始终沐浴在阳光之下。反过来,如果太阳的质量增加50%,根据恒星演化规律,太阳的寿命会变得很短,地球便没有足够的时间孕育出生命。

  地球扛着“保护伞” 地球周围厚厚的磁场能够与大气层一起,共同抵御来自地球之外的高能粒子对地表的轰炸,从而为生命的出现提供保障。

  木星身后好“乘凉” 木星的巨大引力吸引了外围许多小行星、彗星,使得“躲”在其身后的地球能够免于被这些小天体攻击。

  月球伴侣不简单 月球不仅仅能观赏,它给地球施加的潮汐力使得地球上的海洋养分均匀化,从而为生命诞生打下基础。

  以上种种条件能够集于地球一身,虽然看上去概率极小,但光银河系中就有几千亿颗恒星,广袤的宇宙中又有几千亿个星系,这种小概率便变成了“大可能”。

  想见你多不容易

  为了寻找自己的地球兄弟,人类想出了许多种办法,我们可以把这些办法分为“直接看”和“间接看”两大类。

  直接看 直接观测看似是最简单的方法,只需要准备望远镜就够了。但理想很丰满,现实很骨感!以地球与太阳举例,你就会知道有多难了。

  地球与太阳的距离很近。从几个临近的恒星看日地距离,比如从天狼星上看日地距离为0.35角秒,从大角星上看日地距离为0.09角秒,从天津四上看日地距离仅0.001角秒。1角秒有多小呢,相当于看放在200米远处的一粒芝麻时所看到的芝麻的大小。

  另外,与太阳相比,地球太暗了。太阳在可见光波段比地球亮100亿倍,在红外波段亮100万倍。如果太阳是灯塔探照灯,那么地球就像是普通照明灯,当探照灯点亮时,小小照明灯便消失得无影无踪。

  所以,想要找到恒星周围的行星,我们必须克服距离小、光线弱这两个最大的障碍。

  间接看 采用观测恒星位置、亮度变化(掩食法)和沿视线方向速度(视向速度)变化的方法,也可以推断出恒星周围是否有行星。仍以太阳和地球为例。

  太阳质量是地球质量的30万倍,太阳在天空中的位置变化只有地球运动半径的1/300000。这个变化量,如果从天狼星上看,大约是0.000001角秒;从织女星上看,大约是0.0000003角秒。而0.000001角秒仅相当于从地球远望月球上一个硬币时所看到的硬币的大小。

  当行星转到恒星与观测者之间时,便会对恒星产生遮挡,恒星的亮度会发生变化。太阳直径是地球的100倍,太阳的投影面积是地球的10000倍。如此悬殊的差距使得如果地球遮挡了太阳,太阳的亮度仅仅只暗了1/10000。

  从速度的角度看,地球围绕太阳的视向速度约为每秒0.1米,在光谱上只移动了0.001埃(1米=1010埃)。因此用这个方法寻找地球,只能依靠具有高光谱分辨率的大望远镜了,但目前使用这种方法发现的100多颗行星大多都是类似木星的气态行星。

  如此看来,不管是直接看还是间接看,寻找类地行星,人类还有很长的路要走,而寻找外星人,恐怕我们还要耐心地找上许多年。

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