终究有没有外星人?这是一个人们常问的问题。可是要答复这个问题,科学家就需求先答复另一个问题:终究有没有像地球这样的行星?在太阳系以内肯定是没有的,那么,在太阳系以外呢?一个多世纪以来,天文学家们一直在尽力寻觅太阳系以外的行星。
地外文明存在的或许性
地外文明存在的或许性有多少呢?1961年11月,设在美国西弗吉尼亚州绿岸镇邻近的国立射电天文台举行了一次讨论地外才智生命的学术讨论会。美国天体物理学家德雷克提出了一个闻名的方程,后来称之为“绿岸公式”,这是对探究地外才智生命作定量分析的第一次测验。德雷克提出的“绿岸公式”是这样的:
N=R×Ne×fp×fl×fi×fe×L
公式中,N代表银河系中可检测到的技能文明星球数,它取决于等式右边7个数R、Ne、fp、fl、fi、fe、L的乘积。其间R是每年在银河系中诞生的恒星数,Ne是行星系中“类地”行星的均匀数,fp是具有行星的恒星比数,fl是类地行星中具有生命的行星比数,fe是能够进行星际无线电通讯的智能生物比数,L是通讯文明的均匀寿命。
公式中各个因子的重要性相同,用大略估量的最低值代入核算,可得到N=40;用每一项最大或许值核算,则得N=5000万。这便是说,在银河系中的高档技能文明星球的数目至少有40个,最多可达5000万个。
美国闻名科学作家阿西莫夫依据自己的见地,曾提出与绿岸公式相似的公式,估量出银河系大约存在53万个文明星球,即银河系中每100万颗恒星中,均匀或许有18个高技能文明国际。
曩昔十几年来,人们差不多研讨了100光年以内的一切恒星,在1000多颗恒星的周围发现了约100多颗行星。假设这个挨近10%的份额具有代表性,那么咱们能够大致估算出,银河系的2000多亿颗恒星中或许有200亿颗具有自己的行星体系,彻底有理由猜测其间存在与地球十分相像的星球。
生命或许存在地——类地行星
咱们知道,生命不或许在恒星上存在,高档生命只能在行星上存在。太阳系的九大行星可分为类地行星和类木行星,因为类木行星主要由氢、氦、冰、氨、甲烷等物质组成,不适合生命生计。科学家以为,只要在与地球巨细适当的行星上才有高档生命存在的条件。人类现已对太阳系内的两颗类地行星(金星、火星)进行了广泛调查,惋惜的是,金星太热了,而火星又太冷了。或许金星和火星都曾经有生命存在,但严格的气候条件和极点的温度使生命存在的依据无法保存下来。所以,人类把目光投向太阳系外的类地行星。类地行星要具有固态的外表,要有大气和水圈,这样,才或许会有相似地球上的生命。这种生命应该依照生物来源的规则进行演化;从初级到高档,从高档到文明,从文明到科技文明,文明社会再发展到科技社会。只要对方有了科技的文明,地球上的人类才有或许与对方获得联系。现在发现的太阳系外行星已100多颗,可是没有一个是类地行星,毫不破例的都是巨大的类木行星,根本上因其四周多为氦气和氢气而不适宜生命生计。
怎么去寻觅地球的伴侣?
寻觅悠远的行星的最大难题,便是人们看不见它们。原因是行星自身不发光,而只能反射恒星的光辉。假设把恒星比喻为一台功率强壮的探照灯,那么行星就仅仅站在探照灯边际的一只小小萤火虫。那么,怎样才能“看见”太阳系外的行星呢?
最简略的办法是将望远镜对准恒星后在邻近寻觅行星的像。不幸的是行星总比恒星暗许多,并且两者间的角间隔又是如此的小,因而此办法现在无法见效。
现在最常用于寻觅太阳系外行星的办法是所谓“多普勒摇摆”。
咱们通常说“行星在引力的作用下绕恒星公转”,实际上应该是恒星-行星的双星体系绕它们一起的质心公转。仅仅恒星的质量比行星大得多,两者的一起质心离恒星十分近而离行星很远,因而敷衍了事地说行星绕恒星公转也无不行。因为恒星自身也沿一个细小的椭圆轨迹绕一起质心工作,从地球上看,它在有规则地接近和远离地球。因为多普勒效应,恒星接近地球的过程中,其抵达地球的光线会发作蓝移;而远离地球的过程中,光线会发作红移。调查恒星光谱这种周期性的细小摇摆,就能察知邻近必有一个看不见的天体在牵引它。很显然,行星质量越大、离其恒星越近,多普勒摇摆的作用就越显着,因而人类首要发现的太阳系外行星中以离恒星很近、质量巨大的行星居多,也是天经地义。
行星对其恒星运动的影响也可不使用光谱来断定,而通过直接调查恒星方位的改变,不过依据的根本原理与多普勒摇摆根本相同,都适用于质量较大的行星。此种办法是调查行星对恒星的周期性掩蚀:从地球上看来,当一颗行星通过其恒星外表时,尽管行星自身不能被直接看到,但它引起的“日食”会使恒星的光辉削弱,掩蚀完毕后光度又康复正常。这种办法对行星和恒星方位的要求不免高了一点,但它是现在仅有可行的寻觅小质量行星——即与地球差不多巨细的行星——的办法。
倾听“外星人”的声响
有些科学家深信“外星人”的存在,以至于他们跳过了寻觅类地行星这一环节,直接去倾听“外星文明”的声响。他们的理由开门见山:假设外星人确实存在,它们就一定会向地球人宣布呼唤。所以,早在1960年,就有天文学家开端使用射电望远镜来寻觅外星人,即扫描其他文明所宣布的星际电波。跟着时刻的推移,寻觅外星人方案的规划也越来越大,终究,科学家们规划出了能一起倾听不计其数种无线电频率的办法。尽管这项诱人的方案至今仍未能获得任何实质性的效果,但该方案的组织者和许多参与者仍然深信,缺少依据并不意味着没有依据;假设现在就抛弃尽力,则永久也不能找到依据。
等候外星人发现咱们?
还有些科学家持另一种思路:那便是等候外星人发现咱们。假设外星文明现已能够抵达地球,那他们的科学技能必定比咱们兴旺许多,那他们为什么还总是躲着咱们呢?为什么不毫不隐讳地和咱们往来呢?这就引起第二个问题:高度兴旺的文明,是否会有希望与初级文明往来?这需求先对文明的兴旺程度作一些估测。
苏联天体物理学家N.S.卡达谢夫曾主张,能够依据国际中不同文明用于通讯的能量,来对它们分级。他将想像中的文明分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类型:
Ⅰ型文明能够集结与地球整个输出功率适当的能量用于通讯。Ⅱ型文明能够把适当于一颗典型恒星输出功率用于通讯。Ⅲ型文明用于通讯的功率,约等于整个星系的功率输出。即Ⅰ级文明只能在本星球上搞开发;Ⅱ级文明将把开发延伸到地点的行星系;Ⅲ级文明应该能够活泼在一切星系。所谓查找地外文明,也便是探究具有这三类文明的高档生物,这些高档生物对国际客观国际应有一起的知道,比方,把握电磁波传递信息的身手,并以此向外空发射信号标明自己的存在,一起搜集外空文明发来的信号。
弗里曼·戴森早在1960年就提出一种理论,即所谓“戴森球”。他以为,地球这样的行星,自身蕴藏的动力是十分有限的,远远不足以支撑其上的文明发展到高档阶段;现在咱们太阳系各行星只接收了太阳辐射能量的1/109。戴森以为,一个高度兴旺的文明,必定有才能将太阳用一个巨大的球状结构围住起来,使得太阳的大部分辐射能量被截获,只要这样才能够长时间支撑这个文明,使其发展到满足的高度。戴森所想象的这种能够围住恒星的球状结构被称为“戴森球”。关于太阳系而言,用地球上的物质来制作这样巨大的戴森球是远远不够的。
假设文明的高度真的能够用卡达射夫的三种类型,或以是否现已建成戴森球来标志,那么,一个Ⅲ型文明会不会有爱好和Ⅰ型的地球文明往来呢?而外星飞船上的宇航员用望远镜(假设他们也用的话)观测一下咱们的太阳,看到它仍然亮堂,就知道它的行星上的生物还未建成戴森球,也就知道这些生物还处在多么的“初级阶段”,好像也就没有必要和咱们往来了——像咱们不想和蚂蚁往来相同。
尽管到现在为止,人类还没有找到地球的伴侣,但科学家们深信,在太阳系外寻觅到相似地球的行星,仅仅个时刻问题,而发现更多行星意味着科学家能够树立更大的数据库,这有助于科学家探测到真实的类地行星。太阳系外类地行星的发现,将会成为人类21世纪最重要的发现之一。