外星文明訊號或已掠過地球 要發(fā)現(xiàn)它們需看得更遠(yuǎn)、等得更久

一項(xiàng)來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的最新研究提出，一個(gè)耐人尋味的假設(shè)：如果外星文明曾向銀河系發(fā)出技術(shù)訊號，這些“外星信息”很可能早已抵達(dá)地球附近，卻在我們尚無能力識別它們時(shí)悄然掠過。 研究指出，要真正捕捉到此類訊號，人類可能需要把望向宇宙的目光延伸得更遠(yuǎn)，并堅(jiān)持更長時(shí)間的系統(tǒng)性搜索。

自1960年首次開展搜尋地外文明計(jì)劃（SETI）實(shí)驗(yàn)以來，天文學(xué)家通過無線電波、光學(xué)閃光和紅外輻射等多種手段，持續(xù)在宇宙背景噪聲中尋找高度文明的“技術(shù)特征”（technosignatures）。 然而經(jīng)過數(shù)十年努力，人類至今尚未獲得任何被普遍認(rèn)可的明確訊號。 傳統(tǒng)解釋認(rèn)為，這是因?yàn)槲覀兡壳罢嬲皰哌^”的銀河區(qū)域非常有限；但EPFL團(tuán)隊(duì)提出，另一種可能是：訊號其實(shí)已經(jīng)來過，而我們只是沒有在正確的時(shí)間、用正確的方式“聽到”它們。

在這項(xiàng)發(fā)表于《天文學(xué)期刊》（The Astronomical Journal）的研究中，理論物理學(xué)家Claudio Grimaldi將技術(shù)特征視為由銀河系中遙遠(yuǎn)技術(shù)文明或其人工構(gòu)造所發(fā)出的輻射，包括人工無線電發(fā)射、激光脈沖，或者由巨型工程設(shè)施產(chǎn)生的多余熱輻射等。 這些訊號以光速在星際間傳播，可能只持續(xù)幾天，也可能存在上千年。 在此框架下，只要某個(gè)訊號的波前穿過地球所在位置，就可視為地球“被接觸”一次；但只有當(dāng)訊號在抵達(dá)時(shí)仍足夠強(qiáng)、并落在我們儀器的觀測能力之內(nèi)時(shí)，這次“接觸”才會(huì)轉(zhuǎn)化為真正的“探測”。

要讓一次探測發(fā)生，研究認(rèn)為必須同時(shí)滿足兩大條件：其一，訊號確實(shí)經(jīng)過地球所在區(qū)域；其二，我們的觀測設(shè)備在當(dāng)時(shí)具備識別它的能力。 即便前者成立，如果訊號過于微弱、持續(xù)時(shí)間太短、出現(xiàn)在不被重點(diǎn)監(jiān)測的波段，或被宇宙背景噪聲淹沒，它仍可能在不被注意的情況下“擦肩而過”。 因此，從統(tǒng)計(jì)意義上看，在過去數(shù)十年間曾有技術(shù)特征穿越地球附近但沒有被記錄下來，是一個(gè)完全合理的情形。

為了推演這種“錯(cuò)失”意味著什么，Grimaldi采用貝葉斯統(tǒng)計(jì)方法，把自1960年以來可能與地球相交的訊號數(shù)量、這些訊號持續(xù)時(shí)間的典型尺度，以及現(xiàn)有或即將投入使用的觀測設(shè)施的探測距離能力三個(gè)關(guān)鍵變量納入同一模型。 研究既考慮了向四面八方均勻擴(kuò)散的“各向同性”輻射（如大型結(jié)構(gòu)散發(fā)的廢熱），也考慮了類似燈塔或激光束那樣高度定向、只照亮狹窄空間區(qū)域的集中發(fā)射，使兩種截然不同的情景能在統(tǒng)一框架中進(jìn)行分析。

模型給出的結(jié)果，對許多相對樂觀的預(yù)期提出了挑戰(zhàn)。 如果我們希望在距離地球幾百到幾千光年的范圍內(nèi)，就能獲得較高概率探測到技術(shù)特征，那么需要假定在過去幾十年間已經(jīng)有數(shù)量極其龐大的訊號悄然掠過地球卻未被發(fā)現(xiàn)。 在眾多情景設(shè)定下，這一數(shù)字甚至?xí)叩匠^同一區(qū)域內(nèi)潛在宜居行星的數(shù)量，變得不再現(xiàn)實(shí)。 換句話說，寄希望于“近鄰文明頻繁發(fā)出訊號、我們遲早會(huì)在附近聽到一個(gè)”的想法，可能過于樂觀。

相反，當(dāng)觀測策略擴(kuò)展到更大尺度、把目光投向銀河系更遙遠(yuǎn)的區(qū)域時(shí)，探測技術(shù)特征的前景反而變得相對更為可行。 如果外星技術(shù)訊號可以長時(shí)間存在，并在整個(gè)銀河盤面上散布，那么來自數(shù)千光年外的輻射在理論上仍有機(jī)會(huì)被我們的設(shè)備捕捉到，只是任一時(shí)刻真正“在線”的、可被探測的訊號數(shù)量極少。 在這樣的宇宙圖景中，外星技術(shù)特征若存在，很可能是稀有、遙遠(yuǎn)或長壽命的，而非密集分布于地球附近、頻繁向我們呼喊的鄰居。

基于這一視角，研究對當(dāng)前和未來SETI策略發(fā)出了某種“長線作戰(zhàn)”的信號。 既然過去沒有探測到任何確定無疑的技術(shù)特征并不意味發(fā)現(xiàn)已迫在眉睫，那么搜尋工作的重點(diǎn)就不應(yīng)只集中在太陽系近鄰，而需要依賴覆蓋更大天區(qū)的廣域巡天，以及跨越更長時(shí)間尺度的持續(xù)觀測。 與其期待某一天在近距離突然收到一條清晰無誤的外星問候，人類更可能需要把希望押在面向整個(gè)銀河系的長期“盲聽”計(jì)劃上，在浩瀚背景噪聲中，耐心等待那極其罕見、卻可能改變文明命運(yùn)的一次閃現(xiàn)。