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翻译:DAIKIN

校对:余家乐

美工:葫芦

后台:李子琦

https://astronomy.com/news/2023/01/what-happens-when-we-detect-alien-life

真发现外星人了……怎么办?

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类太阳恒星波江座天苑四(εEridani)是弗兰克·德雷克(Frank Drake)寻找外星智慧生命的首批目标之一。天文学家后来了解到,正如这幅艺术想象图所描绘的那样,这颗恒星“哺育着”离我们最近的已知行星系统,但上面并没有探测到生命。

图源:NASA/JPL-Caltech

我们从未听到过外星人的呼唤。但技术的进步正在加速对地外智慧生命的搜索,那么,如果今天的沉寂突然被新的发现打破,我们要怎么做?世界会为之庆贺,欣喜若狂吗?

这是一种观点。但也有很多人认为,假如公众无法接受这个消息,这一信息会被迅速掩盖。或者更可怕的是,因为害怕未经授权的回应就像在“黑暗森林”里点起自我暴露的烛火,使得潜在的敌对智慧文明向我们送出星际战舰,所以将发现外星文明的消息永远封存保密。

这是比较夸张的场景,毕竟我们已经向宇宙中发射了刻上“地球一日游指南”的旅行者探测器,以及阿雷西博无线电短信等等。但是,当我们探测外星智慧生命真的得到回应的时候,当我们在SETI天线的无线电噪声海洋中发现了一个特别的信号光点时,我们要怎么做?

一些人认为,思考解决这个问题——即便只是推测的方式——往好了说是极度超前,往坏了说是傲慢。毕竟,半个多世纪以来,SETI的科学家们一直用望远镜指向宇宙,但从未探测到这样的信号。如果我们从来没有中过这张“E.T.彩票”,何必担心中了之后会发生什么?

道理很简单:SETI的研究人员一直在购买更多的彩票,而获得大奖的机会也在不断增加。随着计算机能力的提高和实验室新检测技术的问世,搜索工作正在加速。除非外星人过于隐秘或根本不存在,否则我们可以在几十年内找到他们存在的证据。

那么,再次回到这个问题,然后呢?

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詹斯基超大阵列和艾伦望远镜阵列(如图)可以高精度探测并精确定位到可能的地外信息传输。前者有27个天线,而后者有42个,在完工后将达到350个天线。

图源:Dave Finley/AUI/NRAO/NSF

01

第一反应

1960年春天,天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)进行了第一次现代SETI实验,以L·弗兰克·鲍姆虚构的奥兹女王的名字异想天开地将其命名为奥兹玛计划(Ozma)。很少有人意识到,他实际上探测到了一些东西。当德雷克用天线指向附近的类太阳恒星天苑四时,他听到了一个强烈的锤击信号。他惊讶于自己这么快就找到了外星人,他想:“我们现在该怎么办?”

在安装了额外的设备以后,德雷克自己回答了这个问题,他很快证明了之前听到的声音是地面干扰,而不是试图给我们打电话的“天苑四星人”。

奥兹玛计划一次只能调谐到一个频率,但今天的SETI接收器同时监测数亿个频道。因此,拾取到信号就像漫天星河那样常见:每次扫描通常会出现几十个信号。自然也没有人对此感到非常兴奋。相反,研究人员依靠复杂的软件来执行这项乏味的任务,并由软件来确定这些信号是否可能是外星人的信息,或者(就像德雷克的例子)只是人为导致的无线电静电。

很少有信号能通过这种自动审查。但如果发生这种情况,就会进行一系列额外的测试。最终,实验的研究人员需要另一个天文台的人来协助验证其检测结果,以排除设备故障、编码错误或恶作剧的可能。

在国际宇航科学院主持下开发的一份被称为“SETI探测协议”的文件中,对处理信号的场景进行了简要描述。这些“最佳措施步骤”可以总结为:(1)仔细验证信号是否是真正的地外信号,(2)通知其他科学家和公众,以及(3)在发送任何答复之前,寻求国际批准。

02

探测协议选节

检验

信号

如果验证过程确认信号是由地外智慧生命产生的,发现者应以完全公开的方式向公众、科学界和联合国秘书长报告这一结论。并通过出版物、会议和其他适当手段向国际科学界提供确认探测结果所需的所有数据。

应该对发现进行监控。任何关于地外智慧生命的证据的数据都应在最大可行和切实可行的范围内永久记录和存储。

如果探测的证据是以电磁信号的形式出现的,观察员应寻求国际决议,通过行使国际电信联盟世界无线电理事会内制定的特别程序来保护适当的频率。

检验

信号后

在SETI常设委员会的主持下,成立工作组,以协助处理在确认信号的情况下可能出现的问题,并通过对探测结果的更广泛影响提供指导、解释和讨论,以支持科学和公众分析。

对信号的回应

在确认检测到信号的情况下,未经联合国等具有广泛代表性的国际机构的指导和同意,本宣言的签署国将不会作出回应。

(来自2011年10月2日国际宇航科学院委员会第一次“空间物理科学”会议)

03

没那么快

以上显然是不错的处理方式,这似乎表明每个人都会冷静地处理一个惊为天人的大发现。然而,如此有趣的信号势必会引发混乱和困惑,因为核验发现必定需要很多天。

在这段时间里,研究人员肯定会通过自己的博客和推特传播可能有重大发现的消息(SETI并没有保密政策)。所以你可以打赌,早在任何官方新闻发布会宣布我们发现外星人之前,你就已经听说过这件事很多次了。事实上,你应该做好准备,迎接未来大量由乍一看很有希望的信号引起的假警报。这种情况在过去发生过,表明了发现结果是不可能被掩盖的。

任何真正的探测结果都将成为头条新闻。马萨诸塞州坎布里奇哈佛大学的SETI从业者Paul Horowitz表示,这将“很容易成为人类历史上最有趣的发现。媒体会至少在一两个月内都为之疯狂。”

加州山景城SETI研究所监听工作负责人、天文学家吉尔·塔特对此表示赞同:“在媒体的推动下,公众将在一段时间内处于兴奋状态。但不明飞行物爱好者会对此打哈欠,因为他们太常听见这些了。”

公众最初的反应是热情,而不是慌乱,这是有先例的。1996年,美国宇航局宣布科学家在陨石中发现火星微生物化石。这篇报道在《纽约时报》上连续三天登上了广告牌大小的头条。公众对可能探测到地外生命的反应是——“很有趣,展开讲讲。”

但事实是,陨石的故事是对天文学家珀西瓦尔·洛厄尔一个世纪前关于火星运河的报道的拙劣报复。再一次,人们被诱惑相信了,但似乎很少有人感到恐慌。

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1996年,当天文学家宣布火星岩石中含有微生物化石(管状结构,不到人类头发宽度的百分之一)时,公众证明了自己有能力“处理”外星大发现。

图源:NASA

04

早期结果

当然,在1996年,没有人会感受到死亡原生动物的威胁,即使它们来自火星。但SETI寻找智慧生命,考虑到人类仍然是技术领域的新生代(我们只有一百年的无线电技术),你可以非常肯定,我们听到的任何外星生命都会比我们更先进——可能远远远比我们先进。

这听起来可能令人不安,但大多数人并不这么认为。美国国家地理频道、SETI研究所和康涅狄格大学在2005年的一项调查发现,72%的美国人表示,他们会感到“兴奋和希望”,以了解来自地外生命的信号。只有20%的人承认他们会“焦虑和紧张”。

同样,考虑到我们发现的任何信号传输都可能来自数百光年外的生命,这似乎并不太令人惊讶。而且在一开始,我们只知道信号的存在而已。

但可以肯定的是地球上的每一台望远镜都会直接瞄准信号传输来源。有恒星在那里等着吗?它有行星吗?在急于了解更多信息的过程中,即使是像美国宇航局的类地行星探测器这样停滞的项目,也会被科学家解除休眠状态,注入新的活力,并将其送入轨道,以期看到另一个崭新的文明世界。

关于信号的来源,我们可以很快了解到一些事情。在一千光年内有数千万颗恒星。因此,它们在天空中的平均间隔只有几角分。高分辨率射电望远镜,如新墨西哥州的央斯基超大阵列,在常用的SETI频率1420兆赫下,光束大小约为5角秒,对它而言,确定哪颗恒星是被探测到的外星人的宿主几乎不是什么难事。我们会确切地知道他们在哪里。

这还不是全部。20年前,射电天文学家Jim Cordes和Woodruff Sullivan考虑过我们可以通过观察任何外星信号的细微变化来了解到什么。这包括多普勒效应(根据信号的运动改变信号的频率)引起的小频率偏移,以及外星行星大气层或其日常自转引起的强度变化。

从理论上讲,细致的测量可以确定外星人的一天和一年的长度、他们母星的大小、卫星的存在,甚至可能确定他们的大气层和磁场的信息。

05

初步问题

所有这些对技术倾向者来说都是喜闻乐见,但其他人都会问一个显而易见的问题:外星人在说什么?当然,这是假设他们确实在想要表达什么——在信号中包含了一条可以被解读的信息。毕竟,如果外星人希望我们先回复,他们可能会保持隐晦,这样他们就可以通过我们的回复判断什么程度的对话是合适的。

但假设外星人试图告诉我们一些事情。光是得到二进制信息“比特”可能就很难了。SETI的观测结果将几秒钟或几分钟的静电干扰相加,以提高对弱信号的敏感度。

这就类似天文摄影——曝光时间越长,你能拍摄到的东西就越亮。不幸的是,正如长时间的曝光会消除光学脉冲星的快速闪光一样,SETI长时间的观测信号也会消除信息。例如,如果外星人的信息传输包括电视类型的信号,研究人员需要一个比当今大多数射电望远镜大大约10000倍的天线才能看到这张照片。建造这样一个巨大的天线需要大量的资金和时间。然而,在检测到信号后,可以合理地假设研究资金实际上是无限的,这与今天的情况不同。

与此同时,公众将面临宇宙同伴的事实。我们不知道他们是什么样的,也不知道我们可以从他们身上学到什么,只知道他们的存在。夏威夷大学马诺阿分校的人类学家本·芬尼预测,一个“口译行业”将很快萌芽——那些出于信念或仅仅是想要投机的狡猾专家会向大众解释接触意味着什么,以及我们应该如何看待它。

尤其是,宗教应该如何反应?这方面的研究还很缺乏,但大多数主流神学家都表达了乐观的观点,认为我们的信仰体系可以适应。正如梵蒂冈天文台天文学家Guy Consolmagno兄弟所说,“如果你的宗教已经存在了几千年——如果它能和哥白尼、伽利略甚至达尔文的理论友好相处——那么外星文明最终应该会被证明是令人满意的。”

主流宗教可能很容易将这一发现纳入其中,但原教旨主义者的日子会更难过。他们不太愿意接受圣经中没有的宇宙环境。除非你倾向于将塞拉菲姆、尼菲林或天使视为外星生物,否则大多数宗教都不会预料到其他世界上会有智慧生命的存在(摩门教除外)。

弗吉尼亚州费尔法克斯市乔治梅森大学的社会学家比尔·班布里奇表示,原教旨主义者可能会谴责这一发现,声称这“只是撒旦在诱惑你”。

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也许了解到我们在宇宙中并不孤独将有助于人类前所未有地统一。当然在早期的太空探索显示地球是一个蓝色的小球后,也有人认为会发生同样的情况。我们将不得不拭目以待人类的反应。

图源:NASA/NOAA/GSFC/Suomi NPP/VIIRS/Norman Kuring

06

重要性

毫无疑问,了解银河系里存在的其他生命会让一些人感到不安。但SETI探测最深远的后果肯定是长期影响,并会影响到每个人。

信号会在多大程度上改变我们后代的生活,这取决于我们能否解码任何附加的信息。这听起来可能是一个容易处理的问题——只是时间和精力的问题。毕竟,人类最终破译了象形文字、古希腊迈锡尼人线性文字B和其他“信息”,这些信息一度看起来像青少年的行为一样难以理解。但宇宙是古老的,因此任何信息的内容都可能是我们人类大脑无法理解的。

尽管如此,让我们从乐观的角度出发,假设我们最终了解了外星人在说什么。正如所指出的,因为它们的技术可能远远领先于我们,这些信息可能包括所有的物理和天文学、宇宙生物学和智慧生命的范围和性质、是否以及如何进行比光速更快的旅行,以及许多其他今天科幻小说的来源。突然了解到这些事情会引发我们物种历史的急剧中断——一种通往未来的“虫洞”,否则我们可能在数千年或数百万年后才能到达。

除了这样的知识洪流,我们还将面临这样一个事实,即与外星人和我们自己之间的鸿沟相比,人类之间的差异微不足道。一些人,比如SETI的Tarter,认为这将促进人类的团结,减少对我们正在走向毁灭的担忧。毕竟,如果他们度过了技术青春期,那么我们也可以。

阿拉巴马大学亨茨维尔分校的社会学家Don Tarter则不那么乐观。他指出,世界各国人民在甜蜜和光明中走到一起的想法——在太空探索的早期很流行,最初的照片显示地球是一个蓝色的小球体,与广阔黑暗的天空相映成趣——被随后的战争和恐怖袭击打破了。我们又回到了往常的冲突和竞争中。

那么回应呢?如果我们知道外星人住在哪里,我们敢用自己的呐喊来回应吗?或者,正如一些人断言的那样,这只会让我们的星球在未来遭受可能的毁灭,因为我们已经暴露了我们的存在和位置吗?

事实上,虽然没有人能知道究竟外星人是和平的还是好斗的,但90多年来,我们一直在无意中向太空发送无线电、电视和(最明显的)雷达信号。任何有能力穿越星际距离并威胁我们世界的文明都很容易接收到这些“暴露”的信号。事实上,通过使用他们自己的太阳作为引力透镜,最近的文明可以安静地看到来自我们城市的光线。我们的任何深思熟虑的回复都只会增加他们已经掌握的信息。

07

伟大的未知

坦率地说,妄图预测SETI项目成功发现后真正会带来持久影响的后果是愚蠢的。想想1492年西班牙宫廷的成员写过一篇关于新大陆的发现最终可能意味着什么的论文。这是一个有趣的实践,但在几百年后不太可能有太多的意义。

但我们可以说的是:如果SETI成功了,我们将有证据表明生物学与脉冲星和坑坑洼洼的行星一样是宇宙的一部分。而且,虽然一时的兄弟团结情谊不太可能在地球上突然爆发,但我们至少会知道,我们既不是万物之灵,也不特殊的例外。只要我们存在着,我们就会意识到我们只是被精心安排的注定。

责任编辑:DAIKIN

牧夫新媒体编辑部

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M31: The Andromeda Galaxy
Image Credit & Copyright: Abdullah Al-Harbi

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