科学家如何决定他们是否真正发现了外星生命的信号

在搜寻地外文明时,确定性可能是一件棘手的事情。
Silver radio telescopes with mountains in the background.
位于加州的艾伦望远镜阵列,许多小型无线电碟在这里搜寻地外信号。SETI研究所

2014 年,一颗流星进入地球大气层,在新几内亚岛国附近的太平洋上空爆炸,可能将微小的碎片散落在海底。在大气层中燃烧并留下微小痕迹的流星并不罕见——NASA 估计 每天有近 50 吨太空岩石落到地球上——但哈佛大学天体物理学家 Avi Loeb 最近成为新闻人物,他声称这颗被命名为 CNEOS 2014-01-08 或 IM1 的流星实际上可能是一艘外星飞船的残骸。

Loeb 的许多天体物理学和搜寻地外文明(SETI)领域的同事对他提出的说法表示高度怀疑。他们也对 CNEOS 2014-01-08 是否真的是一颗星际天体 的证据提出了质疑。但 Loeb 的说法——以及随之而来的批评——引发了一些重要问题:当数据如此微小、遥远或模糊不清时,你如何才能确定自己找到了外星生命的证据?以及你如何分享你的发现?

“这是一个大问题,”宾夕法尼亚州立大学天文学教授 Jason Wright 说。“我们在 SETI 中称之为‘探测后协议’。”

20 世纪 60 年代和 70 年代致力于 SETI 的科学家们,包括美国的 Carl Sagan 和 Frank Drake,以及苏联的 Nicolai Kardashev 和 Iosif Shklovsky,制定了一套关于如何评估潜在地外起源的无线电信号的协议。

第一步是将说法限制在少数人之间。“当你认为你可能发现了什么时,你只能与其他科学家分享,而不能公开,”他说。他指出,这在今天听起来“极其天真”,但在互联网普及之前是合乎逻辑的。在分析信号并确保没有将地球无线电信号误认为外星信号后,“然后你就会进行重大宣布——你会去联合国,你会去各国政府。”

Wright 说,冷战时期的 SETI 探测后协议没有预料到会发现更模糊的信号或证据。但这种情况早在 20 世纪 70 年代就开始出现,当时 NASA 的“维京号”火星探测器上进行了一系列实验。

这些旨在检测红色星球上是否存在有机化合物和可能的外星生命的测试,结果含糊不清且相互矛盾。“维京 1 号”探测器上的一个生物学实验显示,有机化合物存在的结果为阳性,一个为阴性,第三个则不确定。该实验的首席科学家 Gilbert Levin(已于 2021 年去世)直到 2012 年 仍坚持认为,该实验实际上发现了火星生命的迹象。

然后,在 1996 年,由 NASA 约翰逊航天中心 David McKay 领导的一个科学家团队开始研究一块被称为 ALH84001 的火星陨石。该团队成员深信他们在太空岩石中发现了火星古老生命的证据,此事甚至引起了时任美国总统克林顿的关注,克林顿在全国讲话中表示,“它暗示了生命存在的可能性”。

亚利桑那州立大学天体物理学家 Steven Desch 表示,尽管科学界后来认为 McKay 及其团队错了,但他们“(在发表第一篇关于此事的文章时)是相当负责任的,即使他们明显相信他们发现了什么”。

自 1996 年宣布以来,科学家们对如何在不同情况下评估外星生命迹象的证据水平进行了更深入的思考。欧洲航天局的 ExoMars 任务“罗莎琳德·富兰克林”号探测器定于 2028 年发射到火星,它将使用一个复杂的“生物特征评分”系统,对实验发现外星生命迹象的置信度进行排名。

Wright 表示,任何此类对外星生命证据的评估,关键在于理解你的混淆因素是什么。换句话说:你可能会检测到什么,而将其误认为是你在寻找的东西?

对于搜寻外星通信信号的天文学家来说,如果你希望窃听外星无线电,你必须排除来自地球的辐射信号。Wright 说:“如今,当他们进行 SETI 搜索时,会检测到数百万、数千万、数千万次的信号,他们称之为‘命中’,而这些信号都来自地球的发射器。“要排除这些信号并将其丢弃,极其困难。这就像身处拥挤的房间,每个人都在同时说话,而你想听到那个唯一的声音。”

对于技术起源的迹象,或陨石中化石生命的迹象,混淆因素是那些可能产生这些物体而无需求助于外星生命的过程。大多数科学家最终得出结论,认为 ALH84001 中看似化石微生物生命的东西,可能由其他化学或地质过程产生。

[相关:到 2029 年,外星文明可能就会给我们发信息]

在巴布亚新几内亚海岸外,Loeb 和他的研究团队使用磁性拖橇沿着太空岩石的预期轨迹拖拽海底。他们收集了微小的金属球。(该岛国当局已建议该材料可能非法获取。)这位天文学家在他的博客上宣布,他的团队已经回收了不寻常的磁性材料,由铁、钛和镁的合金组成,这种合金“与已知的人造合金或熟悉的彗星/小行星不同”。他质疑这颗小行星是否可能由某种外星技术制造。

但 SETI 专家表示,他也需要排除这些球体并非来自海底许多其他产生微小金属颗粒的其他来源。

Desch 说:“你必须将它们与更平常的可能性进行比较,包括来自(非星际)小行星撞击地球的球体。”他指出,海底覆盖着普通陨石的微小碎片。还有火山灰和人造球体——“煤炭发电厂也会排放物质并落在海底。”

在将可能生命的迹象与更平常的替代品进行比较时,获取科学中最本质的比较形式——对照样本——也很重要。例如,自 2021 年着陆火星以来,NASA 的“毅力号”漫游车一直在收集岩石和土壤样本管,这些样本将在 2030 年代初送回地球进行分析。

为了帮助确保任何生命迹象都不是实际上从地球带到火星的污染,漫游车携带了五个“见证管”,其中包含地球材料,理论上可以污染漫游车样本。在火星上短暂打开见证管,将为科学家们提供地球污染火星样本的模式。

Desch 认为,在海底搜寻星际陨石迹象时,进行相同类型的测量甚至更容易。“走到一百英里外,收集那里的东西,看看是否有任何不同,”他说。“如果你在任何地方都发现相同的混合物,那不是外星人的,那只是自然形成的。”

Loeb 本人表示,他的团队认为他们发现的球体确实来自陨石,而不是其他来源。他在给《科学美国人》的电子邮件中写道:“沿着陨石路径发现的球体的成分与火山灰不同。”“我们的对照样本是在距离陨石路径几十公里处获得的,并且显示球体丰度比陨石路径低十倍。”

Loeb 计划在哈佛大学天文台对回收的材料进行进一步的实验室分析。如果历史可以作为参考,那么分析将需要极其彻底,因为迄今为止,确认模糊的外星生命迹象仍然是一项艰巨且尚未完成的任务。

[相关:天文学家希望使用微型激光来寻找邻近世界的生命]

但这并不意味着不存在明确表明地外生命存在的条件。如果智能、太空旅行的外星人真的能够访问地球,他们当然可以实现 20 世纪 50 年代科幻电影的刻板印象,降落在白宫草坪上,要求见总统。

Leob 写道:“另一个例子是发现一件星际陨石的科技制品。”“这种物体可能包含不熟悉的组件,包括标签:“外星球制造”。

然而,根据 Wright 的说法,比这更有说服力的是探测到无法通过自然手段产生的无线电信号。“只有技术才能产生窄带无线电发射,”Wright 说,他指的是编码在狭窄频率范围内,用于高效地传输数据的无线电信号。他设想“有很多情况,我们可以确定它是技术,是太空的,而且肯定不是我们的,因为它不是本地的。” SETI 研究所位于加州的艾伦望远镜阵列就是为了搜寻这种信号而设计的。

但即使探测到外星无线电发射器,也可能引发全新的分析层面。仅仅因为你接收到信号,并不意味着它是给你的,你就能破译它,或者如果你尝试与对方交流,对方就会回应。“我们说,‘嗯,那颗恒星有无线电信号。有时你能看到它们,有时你看不到。它们绝对是技术性的,’ ” Wright 说。“是的,它们有无线电发射器。仅此而已。”

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .