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探测飞船都「够不着」的地外生命 到底有什么意义?

时间:2020-07-08 17:18:09

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探测飞船都「够不着」的地外生命 到底有什么意义?

既然人不可能有超越光速的飞船,那为什么还要研究几百几千光年外的星球,就算跟地球类似,又有什么意义呢?

狐狸先生,研究天文学的狐狸

问题应该指的是 Kepler 卫星的观测。首先,题主有点心急,地外生命这么大的问题,不是一次两次发现或者一个两个单一领域的突破就可以实现的。地外生命问题的解决像一个大工程,天文学家,地质学家,航天科学家,基础物理学家,生物学家,人工智能学家都各自负责一部分。必须要所有拼图都完成才能解决这个问题。

爱好地外生命探测的朋友都知道有个德雷克公式,是用来计算探测地外高级生命几率的。公式具体形式不重要,但公式含义很好懂,就是说探测到地外文明的成功率取决于:地外适合生命生存行星的数量,地外文明的存续时间以及我们的探测能力。

题主实际上是质疑我们自己的能力不行。但如果满足满足第一条的行星足够多,地外文明存续时间足够长, 我们还是有很大的几率探测到地外生命。

Kepler 这个卫星,某种意义上就是要解决第一个问题:地外适合生存的行星有多少。而解决这个问题又可以分为:像地球一样的大小的行星有多少?处于宜居带的行星有多少,存在水的行星有多少?.....

Kepler 这个卫星非常厉害,它可以探测到地外恒星系中由于行星遮挡而造成的恒星光度万分之一的改变。它同时记录了 17 万颗恒星的光度变化,并从中选择出 4000 颗地外行星候选者供地面更大的望远镜跟踪验证。它完全革新了我们对于地外行星的认识。在 Kepler 卫星之前,人们找到的地外行星大多数和木星质量相当甚至更大的行星。人们一度怀疑地球这样的行星在银河系内非常稀少。而 Kepler 发现了大量的小质量行星,使得地球尺寸行星的数量增长了 5 倍,证明了地球在统计上并不是稀缺天体。

年,NASA 宣发发现了一颗“和地球最相似的行星( has the closest match of planet characteristics to Earth)”,编号 Kepler-425b。事实上这个地外行星比地球大 60%,质量是地球的 5 倍左右,并不是已经发现的行星中和地球最类似的。但是它所绕转的恒星和太阳质量类似,更重要的是,它存在在这颗“太阳”的适居带上——轨道在这样区域的行星,温度适宜,可能存在液态的水。

可以说,给出这些数据本身,就已经对地外生命领域的研究产生了巨大贡献。

Kepler 截止 年 7 月 23 日发现的不同类型行星数目比。大量行星是地球尺寸。来源:NASA

我们再进一步剖析一下这个问题。Kepler 之所以找到的行星距离地球比较远是和它的观测方式相关的。Kepler 卫星发射后指向天鹅座方向,视场只有一小块区域,但是看得比较深。它这样的观测方式有利于在短时间内检测大量恒星,有利于对地外行星数目给出统计研究。但是这些恒星大多离地球比较远。

过去大家是觉得地球这样的行星很少,但现在 Kepler 告诉大家,带有行星的恒星是非常普遍的(挑出的 4000 颗候选恒星中发现了近四千颗行星),而所有发现的地外行星里面有超过 1/2 是小于两倍地球半径大小的。那么可以推理,在太阳系附近的恒星也可能存在类似地球的地外行星。太阳系附近 20 光年可能有 100 多颗恒星。这些恒星中就可能存在若干类似地球的行星。虽然这样的行星存在智慧生命的几率还很小,但起码人类的射电望远镜可以开始监视它们。并且,这些恒星系是人类发展出核动力飞船,以及冬眠等技术后就可以到达殖民的。

抛开地外殖民,地外生命这些问题不讲。Kepler 的发现对科学家理解太阳系形成,演化,生命的起源,地球的形成,都是非常重要的。像为什么地球上有水,为什么地球起源时遭受的小行星撞击远多于今天,月球是怎么形成的,为什么会存在小行星带,为什么木星是气态巨型而天王星是冰巨型.....这些疑问都可以在一个大的理论框架下解释。但过去大家就只有太阳系这一个样本,发展的所有理论都只能用于解释,而无法用于预言。我们知道科学上凡是没法做预言的理论都是不牢靠的,就好像大家都能很容易股市,但是很难精确预言股市。现在地外行星大量发现了,就对太阳系形成理论给出了很多独立的验证,排除错误的理论,确认正确的假说。

所以各种方面 Kepler 的意义都是很重大的。

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