据说有“人”偷窥我们的生活
作者：愿开心
就在一周多以前的6月23日，一篇来自《Nature》杂志的新闻报道“The 2,000 stars where aliens would catch a glimpse of Earth” 被国内各大媒体争相转发，并冠上了类似“29个外星文明恐已窥视地球5000年！美国UFO报告出炉”这样骇人听闻的标题。
图注：啊这。。。。。。。。
刚一看到这个新闻，我的第一反应就是攥紧了我的衣襟——想小编我这么一个如花似玉的男孩子，可要好好保护自己啊！但第二反应就立刻意识到不对劲——毕竟小编我也是老标题党了，国内媒体的这些套路，我也略知一二。为了维护宇宙的和平与安宁，我立刻（指时隔一周之后）就去阅读学习了《Nature》上刊载的这篇新闻报道，和其对应的学术文章：“Past, present and future stars that can see Earth as a transiting exoplanet”。
首先，公允地说，Nature杂志的这篇报道也是个老标题党了，虽然其耸人听闻的程度，是远远不及某些国内媒体。其次，作为负责任的科普公众号，我们感觉到有责任，为大家简单介绍一下这件事——
到底有没有一大堆外星人眼睛
正在偷窥我们的生活？
01
一、动机：为什么科学家觉得有外星人在看我们？
庄子说过，子非鱼，安知鱼之乐也？科学家又不是外星人，怎么会给出“外星人在监视人类”这样的论断呢？
其实很简单——科学家虽然不是外星人，但科学家就像他们猜想的外星人一样，正在监视整个天空，搜寻外星人的存在！
原来偷窥狂竟是我自己！
诶，于是有一天，有位叫Lisa Kaltenegger的天文学家，就意识到一个问题——我在搜寻外星人，会不会有外星人也在搜寻我们？
Kaltenegger供职于美国康奈尔大学的卡尔·萨根研究中心，卡尔·萨根何许人也？他是一位科学家，一生只写过一部科幻小说——《接触》。这本小说后来被改编成了同名电影（译名《接触未来》，又译《超时空接触》，1997年），一定程度上可以说是人类与外星人“接触”类型的开山之作。这么来看，Kaltenegger教授会意识到这个问题，也算是顺理成章了。
要想讨论这个问题，首先要做出一系列的假设——我们假设外星人跟人类的科技水平差不多，因此也不会采用那些人类无法想象的方式来搜寻天空。在这个基础上，再假设可能存在的外星生命搜寻人类所在的地球的方法，与人类搜寻太空中的可能存在生命的行星的方法相同。
人类是怎么搜寻深空中的行星，并猜测是否可能存在生命的呢？
02
二、 观察窗：凌星法
天文学是一门历史悠久的学科，但观察到太阳系外的行星，却是不久前的事情。这是因为大多行星本身不发光，或只有非常微弱的光辐射，难以直接观测。1988年，人类第一次观测到太阳系外的行星，这一观测在1992年得到确认。不过很快，照葫芦画瓢，系外行星的发现工作走入了快车道。截至2021年6月22日，共有3527个恒星系内的4768颗行星得到了确认。
图注：NASA于2018年3月21日绘制的，已发现的系外行星相对于地球的距离分布。横轴单位：秒差距（pc）
目前，人类已经掌握了多种发现系外行星的方法，这些方法大部分基于光学观测。在天文学上，观测恒星其实已经颇为不易，观测绕恒星旋转的行星就更为困难——只有极少数的系外行星，可以在人类最尖端的望远镜上呈现为一个小小的像素点。大部分的系外行星，实际上都是间接观测到的。
何谓间接观测？那就是观测围绕恒星的系外行星，对该恒星的轨道、亮度等等的影响。在间接观测的方法中，又以“凌星法”（Transiting）及衍生方法的成果最为丰硕。
图注：截至2021年，观测到的系外行星及对应的方法，其中，红色为径向速度法（Radical Velocity），黄色为引力微透镜法（Microlensing），蓝色为直接观测，绿色则是前面提到的凌星法（Transit），明显可以看到，这是一种占据主流的方法。
凌星法的原理很简单，大家可以参考日蚀。当日蚀发生时，月亮遮住太阳的一部分，于是太阳的光辉就变暗了。进一步地想，水星和金星也会定期地凌日，遮住太阳的一小点。虽然不明显，但可以理解的是，在地球上观测到的太阳的光芒的确减小了一点。
图注：科学家模拟的，在太阳系外不太远的地方，观测木星凌日。注意，这种奇观在地球上是看不到的，因为木星的轨道在地球之外。
举一反三，当人类观察遥远的恒星时，如果这颗恒星的光芒总是会周期性地变淡，那么就可以合理地猜测——有一颗行星，围绕着它旋转。
图注：行星在围绕恒星的轨道上运动，如果其黄道面与地球观察者视线夹角不太大，就会周期性地挡在恒星前面，导致观察到的恒星亮度降低。这个周期可能是数十天到数年。
这种方法很适合观测一些看不到的系外行星——行星自身不发光，通常来说是很难直接看到的；很多行星体积太小，以至于在最好的望远镜上也不足以成为一个像素点；一些行星质量太小，对恒星光线的扭曲和对恒星轨道的扰动也可以忽略不计。。。。。等等，这说的不就是地球吗？
所以，换个视角来看，凌星法毫无疑问也是外星球可能可以用于观测地球存在的重要方法之一！
图注：Kepler-6b（即环绕Kepler-6的行星）造成的凌星现象的相对光强度图。
03
三、 换位思考：如果真的有外星人
外星人如果也用凌星法寻找天空中的智慧文明，会不会发现地球呢？
我们前面也大致提到，想要用凌星法发现系外行星，目标行星的黄道面与观测者的观测视线不能有太大的夹角。只有当处于有利的观测位置时，才能用到凌星法。于是，在科学家们算出并建立了目前已发现的所有系外行星和对应轨道之后，我们就可以推测，在这些系外行星上能不能通过凌星法，同样观测到地球呢？
注意，能在地球上用凌星法观测到的系外行星，不一定也能用凌星法观测到地球；反之亦然，能用凌星法观测到地球的行星，不一定是在地球上能通过凌星法观测到的系外行星。这么一算，科学家就从已确证的3500多个有行星的恒星系里，挑选出了2034个恒星系。
图注：这篇文章的原文首页及其摘要。
值得注意的是，星空是不断变化的，这2034组恒星系，并非一直都能以凌星法观测到地球。事实上，文章选取的是距离当前时间±5000年之内，能够以凌星观测地球的恒星系。具体包括313组过去能看到，现在已经看不到的；319组目前看不到，未来能看到的；以及1402组目前能看到的。
在所有的2034组恒星系里，有117组恒星系位于地球的30个秒差距之内（大约100光年），一般认为，地球上人类活动的电磁波已经扫过了30个秒差距之内的宇宙（对应100年的电磁波利用历史）。假设25%的具有行星的恒星系具备繁衍生命的潜力，那么30个秒差距之内，就有29颗行星上可能有“外星文明”。
结合上面所说的“5000年”和“29个外星文明”，是不是看到了熟悉的内容？——而这也就是某些媒体说的，“29个外星文明恐已经监视人类5000年”的出处。
“好心的”媒体，还故意将这么一个完全不靠谱的推论与另一个不靠谱的报告——美军的UFO报告——结合在一起。鬼知道美国人写那么多神奇的UFO，到底是何居心。
不得不说，这真是一种料敌从宽的浪漫主义的写作手法呢。
结语：真的有外星人！
在外星人的眼里，地球是什么样的呢？无数的科幻作品对此进行了讨论。有的观点是彼之蜜糖，吾之砒霜，生存环境大相径庭乃至互相排斥；有的观点则聚焦于敏感脆弱的人类创造出的细腻多彩的文艺创作，从精神上寻求互通——
那么，各位读者有什么想法？外星人眼中的地球，会是什么样的呢？
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