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“中國天眼”預計9月可啟動地外文明搜索

來源:科技日報 2020/6/3 9:05:51 
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  無論是霍金的警告,還是游牧外星人的假想,都讓人們津津樂道。數千年來,人類仰首蒼穹,試圖弄清楚自己是否是宇宙中唯一的智慧生命,卻一無所獲。外星人在哪?為什么沒有半點蛛絲馬跡呢?也許是宇宙太大,也許是缺少了像“中國天眼”這樣的巡天利器。

  搜索地外文明,原本就是“中國天眼”5個主要的科學目標之一。日前,在接受科技日報記者采訪時,國際宇航大會(IAC)搜索地外文明計劃常設委員會(IAA SETI)會員、中國地外文明搜尋(SETI)科學家、北京師范大學天文系宇宙學與地外文明研究團組張同杰教授首次透露,在設備升級后,“中國天眼”預計9月可正式啟動針對地外文明的搜索。

中國天眼

  與巡天同步

  “中國天眼”開啟地外文明搜索

  事實上,“中國天眼”針對外星人的搜尋行動,早就開始了。

  2018年,“中國天眼”安裝并調試了專門用于地外文明搜索的后端設備。這個功能有點像篩子的后端設備,主要就是從“中國天眼”浩如煙海的電磁信號中,篩選出有用的窄帶候選信號,而把天體和人工信號排除掉。美國加州大學伯克利分校地外文明研究團隊基于幾十年的地外文明搜索經驗,攜手中國科學院國家天文臺,為“中國天眼”量身開發了這套專門設備。

  “中國天眼”追逐外星人的姿勢,和它的巡天模式有關,除了借助地球自轉靜悄悄地“偷看”天空外,還能向特定的目標天體暗送“秋波”,反復觀測。

  這里面,有無可能隱藏著外星人的蛛絲馬跡?對此,張同杰坦陳,雖然目前捕獲的可疑信號還有待進一步甄別,但經過驗證,“中國天眼”的后端設備非常有效。高分辨率,對宇宙噪音的處理能力非常出色,這將讓“中國天眼”在外星人搜尋上如虎添翼。針對后端設備的調試效果,截至目前,中國科學家已經發表了三篇與地外文明搜索相關的論文,包括“中國天眼”第一批地外文明搜索研究成果、“中國天眼”進行地外文明探索巡天的量化展望和地外文明的理論研究。

  “目前,‘中國天眼’正在升級后端設備,預計9月后可以投入新觀測。”張同杰透露,“中國天眼”正在醞釀新的觀測計劃,屆時,地外文明搜索也將同步啟動。不過,由于采取共時觀測模式,外星人搜尋并不會干擾“中國天眼”正常的科學觀測。

張同杰教授

  靠譜嗎?

  用“中國天眼”搜尋外星人

  俗話說,人外有人,天外有天。人類對宇宙的認識在不斷變化,科學家發現銀河系中可能存在至少10億個類似地球的宜居星球,而宇宙中充斥著約2萬億個星系。外星人是否真的只存在于科幻作品中?

  在屢屢辟謠“月球上沒有外星人”后,中國探月工程首席科學家、中國科學院院士歐陽自遠都不忘強調一下自己的“希望”。沒錯,正是因為心存希望,人類一直沒有停止過搜尋外星人。

  在圈內,射電望遠鏡一直是探索地外文明的主力軍。20世紀60年代,美國天文學家弗蘭克·德雷克開啟了第一個現代搜尋地外智慧生命的實驗,他使用當時美國最大的阿雷西博射電望遠鏡展開搜索,結果一無所獲。

  能在幾毫秒內釋放出相當于太陽釋放一整天的高能量,關于快速射電暴是外星人信號的猜測,在最近幾年多了起來,但在科學上至今沒有定論。不過,有關外星人的話題,卻被各種荒誕演繹和神化,以至于一提起地外文明搜索,往往略有思考能力的人都不免在心里先打上一個問號。

  用“中國天眼”搜尋外星人真的是靠譜、嚴肅的科學研究嗎?張同杰的回答是“YES”。“研究和探索地外文明,絕對不是天文愛好者和科幻作家的事,而是天文學家正兒八經的任務,只不過,要用科學的手段。”

  相較于所謂“黑暗森林說”,張同杰提倡“黑暗大海說”。“在黑暗的波濤洶涌的大海中航行,如果看到遠處一小點星光,那是來自另一艘帆船。此時,人們是像穿過黑暗森林的獵人一樣相互獵殺,還是守望相助?”張同杰傾向于后者。他認為搜尋外星人不僅有科學意義,對于人類今后的太空移民計劃更有現實意義。

外星人在影視作品中被各種演繹

  作為目前世界上最大、最靈敏的射電望遠鏡,“中國天眼”在搜尋外星人上的優勢顯而易見。中國科學院國家天文臺博士生張志嵩說,“中國天眼”的高靈敏度,將大大增加探測的概率。口徑比阿雷西博大,而且采用了獨創的主動反射面設計,裝上了19波束接收機,“中國天眼”不僅觀測視野遠比阿雷西博大得多,還可以同時觀測19個天區,接收更多的電磁信號。

  按照張同杰的說法,“中國天眼”有潛力探測到數千顆地外行星上的類地文明或擁有更先進技術的文明,如果它們存在的話。未來,“中國天眼”勢必會成為地外文明搜索研究的主力軍,引領地外文明搜索的復興。

  沒有專門經費支持

  科研屢陷尷尬

  也許是知道很多工作都是無用功,在地外文明的觀測上,很多望遠鏡都不想給它時間,由此發展出了一套叫共時觀測的模式。這樣,科學家在觀測其他科學目標時,地外文明搜索的研究者才得以“蹭”觀測,在互不干擾的前提下,分享其觀測數據,并以地外文明搜索為科學目標進行數據分析。“中國天眼”的觀測模式,也是如此。

  這何嘗不是一種權宜之計,研究者無需大筆科研經費即可開展地外文明搜索。其背后透視出的,正是地外文明搜索研究的尷尬現狀。

  張同杰說,在美國,外星人搜尋一度被嘲諷為薅資本主義納稅人羊毛的無用之學,最近這二三十年,官方基本停止這方面的經費支持。經費的匱乏,導致地外文明搜索研究出現嚴重人才斷層。全世界以地外文明為研究方向畢業的博士生不超過三人。在國內,目前同樣還沒有專門的經費支持。

  讓張同杰擔憂的是,伴隨著“中國天眼”對地外文明搜索的正式開啟,海量的數據將源源不斷,針對數據的儲存和計算能力,將會是一個巨大的挑戰。“如果有個幾百萬,就可以把數據中心建起來。另外,設備購買、人才建設和學術交流,都是一筆不小的開支。”

  迄今為止,在搜尋外星人上最大的一個手筆,是俄羅斯巨賈尤里·米爾納聯手霍金組織的“突破性聆聽”。歷時10年,耗資一億美金,全由尤里·米爾納支持。在中國的富豪之中,馬化騰對天文學尤為感興趣。張同杰說,他如果能像尤里·米爾納一樣資助地外文明研究就好了。

  美國賓夕法尼亞州立大學天文學與天體物理學系與宜居行星中心Jason T.Wright起草了由126名科學家簽名的美國地外文明2020年白皮書,分析了當前國際地外文明研究現狀,倡導推動國際地外文明的研究。張同杰特別強調,不能因為希望渺茫就認為沒價值,就不去做。

  或者說,不能因為一杯水里沒有找到魚,就武斷地認定整個海洋里沒有魚。

  美國康奈爾大學天文學家G.Cocconi and P.Morrison 1959年發表在Nature上的文章結尾說:“尋找地外文明成功的可能性很難估計,但如果我們從不去尋找,成功的可能性是零”。

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