(神秘的地球uux.cn報道)據中國新聞周刊:近日,北京師範大學天文系教授、中國地外文明搜尋首席科學家張同傑對媒體透露,其團隊使用“中國天眼”發現了幾例“來自地球之外可能的技術痕跡和地外文明候選信號”。張同傑指出,這是幾個不同於以往的窄帶電磁信號,目前團隊正在抓緊進壹步甄別和排查。
人類尚未發現地外文明信號的原因可能有兩個
壹是監測還沒有覆蓋足夠廣闊的天空
二是設備靈敏度還不足以探測到外星“廣播”
被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)2020年9月正式啟動地外文明搜索工作,這是FAST的五大科學目標之壹。2020年,對FAST 2019年觀測數據處理時,張同傑團隊發現了兩組地外文明可疑信號。2022年,團隊又從太陽系外行星目標觀測數據中發現了壹個可疑信號。
“FAST最新發現的這些可疑信號很可能來自地球,而不是外星人。”加州大學伯克利分校地外文明研究中心首席科學家丹·維爾海默對《中國新聞周刊》說。維爾海默1979年就開始從事“地外文明搜尋”(SETI)工作,是國際上最權威的SETI研究人員之壹,也是張同傑團隊的美國合作者。張同傑團隊也稱,可疑信號是某種射電幹擾的可能性非常大。
維爾海默指出,迄今為止,人類探測到的所有“疑似信號”都是由“我們自己的文明”發出的,而不是“另壹個文明”。那麽,人類離發現外星人還有多遠?
為什麽會混淆人類信號和外星人信號?
可疑的信號都來自哪裏?
維爾海默解釋,這些信號可能來自手機、電視、雷達、衛星,以及天文臺附近的電子設備和計算機,以無線電波的形式被FAST接受到,由於人類難以區分它們和外星信號之間的差別,因此對觀測帶來幹擾。“雖然在FAST上的實驗剛剛開始,還在學習如何處理幹擾信號,分析數據,但在此之前,我有20多年的經驗,比如利用波多黎各的美國阿雷西博射電望遠鏡觀測時,曾收到過很多與這次非常接近的信號,它們最終總被證明是壹種無線電幹擾。”
為什麽我們總是會混淆人類信號和外星人信號?在各種地外文明搜尋計劃中,通過射電望遠鏡捕捉特定頻率的無線電信號,壹直是SETI研究人員的首選。這是因為宇宙中各種形式的電磁輻射中,無線電波的“穿越”能力最強,幾乎可以不受阻礙通過廣袤宇宙,盡可能減少信息損耗,這是人類接收的理想的“信號”。
1960年,SETI的先驅者弗蘭克·德雷克在美國格林班克國家射電天文臺進行了人類首次對地外文明的無線電信號搜索,德雷克將其稱為“奧茲瑪計劃”。1960年4月到7月間,每天當中有6小時,德雷克會把天文臺的無線接收器調到1420 MHz(兆赫)頻率,他認為,這可能會是外星人通用的“妳好”頻率。
1420 MHz頻率,是所有SETI人員都會重點關註的搜索對象,因為這是氫原子的發射頻率,而當壹個氫原子與壹個羥基結合時,水就誕生了,這是人類所知道的生命原初構成的最重要元素。1720 MHz是羥基的發射頻率,因此,在氫和羥基之間,從 1420 到 1720 MHz 的頻率範圍被稱為宇宙“水洞”,這被美國國家航空航天局(NASA)認為可能是有生命聚集的地方。
目前,射電望遠鏡對外星信號的主要搜索範圍是從1000-10000 MHz的“微波窗口”。這壹“窗口”的信號最易被識別且穿透力強。SETI研究人員進壹步聚焦,主要尋找頻帶寬度在幾百赫茲以下的“窄帶信號”。維爾海默解釋,地外文明發出的信號不壹定是窄帶,人類尋找窄帶信號,只是因為這樣更容易將“非自然”的信號識別出來。恒星、脈沖星、類星體,以及銀河系中湍急而稀薄的星際氣體發出的都是寬帶信號,如果選擇寬帶信號去搜尋,我們就很難確認它究竟是來自地外文明,還是宇宙中某壹種自然現象。
已知天體自然源能發出的最小頻率大約是500 Hz,研究人員認為任何帶寬小於300Hz的信號應該都是“非自然”制造的。“但不幸的是,人類自己也會制造大量窄帶信號,這使得SETI搜尋也變得更加困難。這就是壹直困擾我們多年的射頻幹擾問題。”維爾海默說。
對於FAST而言,解決這個問題更加困難。維爾海默指出,FAST的優勢是靈敏度比任何現有的射電望遠鏡都高,更容易捕捉到遠方非常微弱的信號,但硬幣的另壹面則是,這也會帶來更大的幹擾。
FAST投用之前,世界上最靈敏的地外文明觀測設備,是2020年12月因結構失控而垮塌的美國阿雷西博望遠鏡。根據FAST首席科學家、中國科學院國家天文臺研究員李菂團隊的研究,FAST的綜合靈敏度比阿雷西博高10倍,擁有目前世界上唯壹的300米級天線,瞬時靈敏度超過其他天線壹個數量級以上,而且FAST還擁有更高的測量精度和更大的天區覆蓋面。
張同傑等人在2020年4月發表的論文《基於FAST望遠鏡的地外文明***時觀測》中指出,對來自外星的可疑候選信號,FAST篩選的標準是“信號帶寬小於500Hz,持續時間小於100秒”。篩選之前,FAST會先使用“星雲”算法程序對“窄帶”幹擾信號去除,主要方式是調查信號是否持續在多個天區出現,真正來自地外文明的窄帶信號應該只在天空的固定區域出現。同時在很多天區出現的信號,大概率就是來自地球的幹擾信號,會被程序去除。不過,結果顯示,算法篩選後,仍會殘留小部分幹擾信號。“到目前為止,沒有壹種算法可以將噪聲幹擾完全去除”。
維爾海默認為,壹種更根本的解決辦法是將射電望遠鏡從地球移到月球背面,這裏將免受地球上的無線電汙染。另外壹個辦法是使用兩個射電望遠鏡同時檢驗,比如,壹個在貴州,壹個在上海,兩個望遠鏡相距千裏以上,這樣就可以更準確地知道,信號源離我們到底有多遠,是在地球附近,還是在更遙遠的地方,“就像三角定位壹樣”。
地外文明搜尋中,主要有兩種策略,壹種是更廣泛的天空調查,即巡天觀測,用望遠鏡掃過大片天空,尋找可能來自任何方向的地外強信號,另壹種更具針對性,將望遠鏡指向有可能存在生命的指定恒星區域,長時間停留在這裏,捕捉較弱的信號。張同傑在論文中指出,FAST未來的目標之壹是通過1~2年巡天觀測,獲得壹些好的候選目標信號,並對候選目標進行後續觀測,進壹步檢驗候選目標的可信度與可重復性。
在維爾海默看來,FAST非常靈敏,而且可以覆蓋更大範圍內天空。未來5~10年,人類將利用這個充滿美感的望遠鏡進行大規模天空調查,這需要巨大的計算能力,現在每秒可以分析大約200億個信號,但還遠遠不夠。“數以萬億計的星星讓我們仰望,我們才剛剛開始。”維爾海默說。
“我們在宇宙中是孤獨的嗎?”
1959年9月19日,第壹個人造衛星發射兩年後,物理學家菲利普·莫裏森和朱塞佩·科科尼在《自然》上發表論文《尋找星際通信》,首次分析了宇宙中各種頻率的射線,提出無線電波可用於星際通信。1961年,德雷克在格林班克舉辦的第壹次較嚴肅的SETI會議中,提出了著名的“德雷克方程”,希望通過公式計算出:銀河系中究竟存在多少能夠被人類檢測到的外星文明(N)。德雷克本人對N的估算是10000,但很多科學家對此存疑。
歷史上曾出現過很多疑似“N=1”的情況,大多被證明是烏龍,另壹些至今沒有答案。其中最著名的是1977年8月15日收到的“Wow!”信號。這壹天,美國俄亥俄州立大學的“大耳朵”望遠鏡探測到了壹組“非常像地外文明”的信號,來自人馬座M55球狀星團西北方向,窄帶,強度大,最重要的是,信號頻率正是氫原子的發射頻率1420 MHz。當天的觀測者傑裏·埃曼在數據記錄紙上標出該信號的強度數值,並情不自禁地寫下“Wow!”。遺憾的是,天文學家後來在不同望遠鏡上嘗試了多次,始終沒有在同壹方向搜索到重復信號。直到現在,“Wow!”仍是已發現的所有“可疑信號”中的最強候選者。
1984年11月,非營利科學機構SETI研究所成立,1995年至2004年間,研究所開展了當時世界上最全面的地外文明搜尋項目——“鳳凰計劃”,利用澳大利亞帕克斯射電望遠鏡、格林班克的國家天文臺望遠鏡和美國阿雷西博望遠鏡,壹***觀測距離地球200光年以內的800個恒星系統。從2007年開始,SETI研究所有了壹個更強的“聆聽”設備——艾倫望遠鏡陣列。這是第壹臺專門為地外文明搜尋設計的射電望遠鏡,靜靜地坐落在舊金山以北的喀斯喀特山脈深處,由42 個無線電天線在地面上排列而成。陣列式設計允許同時搜索多個恒星,使搜尋速度提高了至少100倍。SETI研究所預計,艾倫望遠鏡讓人類未來二十年內可以將搜索範圍擴大到100萬顆恒星。
目前,研究所與NASA合作,開普勒望遠鏡發現的數千顆候選“宜居”行星,都成為艾倫望遠鏡陣列的重點觀測對象。2015年7月,NASA在太陽系外發現了壹顆目前為止“最接近地球”的類地行星“開普勒-4525b”。但SETI研究所用艾倫望遠鏡對這顆地球的“表親”觀測,沒有任何結果。目前,艾倫望遠鏡接收器的系統更新後