星际文明的传播速度可能没有想象中的那么快

星际文明的传播速度可能没有想象中的那么快

首页休闲益智恒星弹跳更新时间:2024-05-10

一项新的研究认为,银河系可能充满了星际外星文明。我们之所以没有发现外星文明的痕迹,那是因为外星人并不会随时对地的到达地球,他们也会选择最佳的造访时机。

美国科学家乔纳森·卡罗尔·内伦巴克(Jonathan Carroll Nellenback)和他的团队上个月发表在《天文杂志》上的这项研究认为,智能外星生命可能会花时间探索银河系,利用恒星系统的运动使星际旅行变得容易。

这项工作是对费米悖论问题的一个新的回答,这个问题问我们为什么没有发现外星智慧的迹象。

费米悖论是一个有关飞碟、外星文明、星际旅行的科学悖论,阐述的是对地外文明存在性的过高估计和缺少相关证据之间的矛盾。

1951年的一天,诺贝尔奖获得者、物理学家费米在和别人讨论飞碟及外星文明问题时,突然冒出一句:“他们都在哪儿呢?”这句问话引出的科学论题,被称为“费米悖论”。

费米质疑星际旅行的可行性,从那时起,他的质疑就代表了对外星文明存在的怀疑。

天体物理学家迈克尔·哈特(Michael Hart)在1975年的一篇论文中正式探讨了这个问题,他在论文中指出,在银河系首次形成以来的136亿年里,有足够的时间让智慧生命殖民银河系,但我们从来没有发现外星文明。所以哈特的结论是,我们的银河系中一定没有其他先进文明。

这项新的研究为这个问题提供了一个不同的视角:乔纳森·卡罗尔·内伦巴克(Jonathan Carroll Nellenback)是此次研究的主要负责人之一,他认为:也许外星文明只是按照他们的节奏和布局探索宇宙,而地球在宇宙中 并没有什么特别之处。

恒星是星际旅行的指南针,假设外星文明要到达地球,那么他们先是以太阳为参考,到达太阳附近后再飞往地球。就像是我们要去到某个村子,我们首先去到村子所在的省份,然后是所在的市县,然后乡镇,最后才到达那里。

在地球上我们发射火星探测器时,不是随时都可以发射的,必须在火星接近地球时完成发射。假设外星文明要到达地球,也不是随时随地都可以来,他们需要选择太阳离他们最近的时候发射飞船。抛开技术层面的因素,比如光速飞行,虫洞等等,当太阳离他们最近时造访地球显然最合理。

宇宙尺度

宇宙尺度不仅仅是距离非常远,比如动辄亿万光年,恒星绕星系中心公转周期也非常长。月球绕地球运行的周期是约一个月,地球绕太阳运行的周期是一年,太阳绕银河系运行的周期大概是2.3亿年。这就是我们所说的宇宙尺度上的时间,与之相比外星文明一千万年没有再次来到地球也不长。

在这种情况下,文明在恒星间传播的时间比哈特估计的要长。所以它们可能还没有到达我们这里——或者说,在人类进化之前很久就已经到达了。

星际旅行的新观念

研究人员试图用多种方式来回答费米悖论——研究人员调查了所有外星生命在行星表面以下海洋中形成的可能性,并假设在完成任何星际旅行之前,文明可能会因其不可持续性而被毁灭。

还有一个“动物园假说”,它认为银河系的社会决定不与我们联系的原因与我们拥有自然保护区或保护一些未接触的土著民族相同。

与此同时,牛津大学(Oxford University)2018年的一项研究表明,我们在银河系中独处的几率约为2/5,在整个宇宙中独处的几率为1/3。

但最新研究的作者指出,先前的研究并没有解释我们银河系的一个重要事实:它在运动。就像行星围绕恒星运行一样,恒星系统围绕银河系中心运行。例如,我们的太阳系每2.3亿年绕银河系运行一次。

研究称,如果文明起源于远离其他星系的恒星系统,他们要到达其他恒星系统时,最佳的时机是当目标恒星离他们最近时进行探索。这可以极大的缩短空间距离,所以外星文明会就近的选择当时离他们最近的恒星进行探索。

一旦在这个恒星新系统中安顿下来,外星文明就可以再次等待一个最佳的旅行距离再跳一次,以此类推。

这种宇宙文明的传播方式叫做“恒星跳跃”,文明每传播一次都选择最近的符合条件的恒星系统作为跳板。

在这种情况下,外星文明不会在银河系上空飞行。他们只是等了足够长的时间让他们的恒星接近另一颗具有可居住星球的恒星系统。

“如果足够长的时间是十亿年,那么这就是费米悖论的一个解决方案,”卡罗尔·内伦巴克说可居住的世界是如此罕见,以至于在另一个文明出现之前,你必须等待比任何一个文明都要长久的时间。”

银河系可能充满了稳定的恒星系统

为了探索外星文明可能存在的情景,研究人员使用数值模型来模拟一个文明在银河系中的传播。

他们考虑了一种假设的文明接近新星系统的可能性,星际探测器的范围和速度,以及这些探测器的发射率。

研究小组并没有试图猜测外星文明的动机或政治,比如黑暗森林法则——一些天文学家认为这是费米悖论其他解决方案的陷阱。

尽管如此,模拟外星文明在银河系传播的部分问题是,我们只处理一个数据点:我们自己。所以我们所有的预测都是基于我们自己的行为。

但即使有这个局限性,研究人员发现银河系可能充满了我们不知道的稳定恒星系统。当他们对外星文明星际旅行的速度和频率进行保守估计时,这仍然是正确的。

卡罗尔·内伦巴克说:“假设每一个系统都可以居住和定居,但他们不会来我们这里,因为他们离我们还不够近。”

到目前为止,我们已经在太阳系外探测到了大约4000颗行星,而且还没有发现有生命存在。但我们并没有看得那么仔细,银河系中至少有1000亿颗恒星,更多的行星。最近的一项研究估计,其中多达100亿颗行星可能是类地行星。

因此,得出这些行星中没有一颗拥有生命的结论,就好比观察一个盆子大小的海洋范围发现没有海豚,然后酒认为整个海洋没有海豚。

外星文明可能曾经造访过地球

关于外星生命争论的另一个关键因素是:地球上现在没有星际访客,也没有过去造访的证据,但这并不意味着他们从未来过这里。

如果一个外来文明在数百万年前来到地球(地球有45亿年的历史),可能就没有他们造访的痕迹了。他们指出,先前的研究表明,我们可能无法发现过去外星文明来访的证据。甚至有可能外星文明曾经从我们附近经过,但没有看上地球。也存在另一种可能,外星文明可能不想造访一个已经有生命的星球。

这项研究考虑到了所有这些因素——计算假设,外星文明只会解决他们遇到的可居住世界的一小部分。尽管如此,研究人员说,如果有足够多的可居住世界,外星文明现在很容易在银河系中扩散。

探索星际文明的路还有很远

目前,研究人员认为,我们不应该被宇宙中任何能感知到的寂静所挫败,这并不意味着我们是孤独的。这只是意味着可居住的行星可能很罕见,而且很难找到。

在接下来的几年里,随着新望远镜的建造和发射升空,我们探测和观测其他可能适合居住的行星的能力有望显著提高。

开普勒望远镜在寻找可能在我们银河系中存在生命的行星方面取得了飞跃性进展。在今天的地球轨道上,哈勃太空望远镜和凌日系外行星测量卫星(TESS)正在继续搜寻。

美国航天局还正在建造詹姆斯韦伯太空望远镜,它可能可以通过太空和时间看到尽可能远的大爆炸。该望远镜计划在2021年发射。

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