几年前,我在DARPA生物技术项目办公室的启动会议上做了一个关于天体生物学的演讲。美国国防部高级研究计划局(简称DARPA)是美国国防部的创新研究智库。这是一个独特的组织,将不同学科的科学家聚集在一起,指导与国家安全有关的各种课题的研究。我来的时候就像一个追逐者,整天都在担心离我们更近的问题——一个多小时左右,我告诉他们天文学家在寻找地球以外的生物方面取得了令人难以置信的进展。
谈论外星生命既令人兴奋又令人沮丧——关于寻找生命有很多说法,但对生命本身却知之甚少。例如,如果你在六年前就问像地球这样的小型岩石行星是常见的还是罕见的,没人能告诉你。现在,多亏了美国国家航空航天局(NASA)的开普勒计划(Kepler Mission)等基于太空的项目,以及用地面望远镜进行搜索的研究团队(比如最近发现的一颗围绕我们的邻星比邻星(Proxima Centauri)运行的行星),我们知道银河系充满了行星。事实上,有如此多的行星,以至于当你凝视夜空时,每一颗恒星都可能是另一个世界的太阳。总的来说,这些行星和地球的大小差不多——这是一个诱人的暗示,虽然我们还没有在其他地方发现生命,但潜在的房地产非常丰富。
令人惊讶的是,大多数行星都存在于你看不见的太阳周围:微小的红色恒星,它们微弱的光芒使它们无法用肉眼看到。这些红色的小恒星(被称为M矮星)数量非常多,占我们星系中所有恒星的70%——但它们也曾是行星搜寻的贱民。天文学家有很多理由把它们排除在外,认为它们是适合居住的星球的宿主:它们微弱的能量输出意味着行星必须在离它们很近的轨道上运行,它们会被潮汐力锁住——一边在永久的白天,另一边在永久的夜晚。即使行星确实存在于它们的周围,这些行星的大气层肯定会冻结和坍塌!或者,如果他们逃脱了这一命运,他们认为来自母星的高能耀斑会以高能紫外线和x射线辐射照射这些毫不知情的行星,使其表面消毒。即使一些生物存活下来,在它们非常红的光下,大多数都超出了人类的红外视野(我们体验的辐射能量是热,只有用夜视镜才能看到),光合作用也将是有限的——或者是不可能的!生命不仅不会茁壮成长,甚至连奋斗的机会都没有。
然而,在2005年,SETI研究所举办了一个小型研讨会,目的是重新评估几十年来地球上的聚会——而我,作为一个特别幸运的年轻研究生,得以参加。在过去的一周中,我们以全新的视角审视了这些假设,最终得出的结论是,这些所谓的“排头兵”并不是真正的“排头兵”。虽然M矮星周围的行星确实有可能受到潮汐的影响,但尽管有这些影响,它们仍然可能适合居住。在地球上,植物可以利用红光进行光合作用。甚至那些讨厌的耀斑似乎并不那么糟糕:几年前,我和我的同事Segura Antigona用计算机模型结合的数据显示,即使是一个大耀斑可能不是所有有害的适居性:精力充沛的紫外线过滤通过地球的大气层。无论如何,在保护高辐射环境下的生物方面,进化是非常有进取心的:一些高海拔的植物会产生自己的保护性蜡,而更脆弱的生物可以直接躲在水下,这就提供了一个有效的屏障来抵御紫外线辐射。在SETI研讨会之后的几年里,无数的团队都在努力解决围绕M矮星的行星是否适合居住的问题,而不是简单的“是”或“不是”。
虽然我们对这些外星环境的了解在过去十年里突飞猛进,但仍有许多未知之处。恒星活动——耀斑的总称,以及来自磁星的带状和团状的高能粒子——仍然对行星的宜居性构成令人信服的威胁。即使行星在一定程度上受到其大气(或其自身磁场)的保护,不受恒星活动的影响,行星大气中产生的化学物质也可能使其成分趋向有毒,而不是令人愉悦——至少对我们所知的生命而言是如此。更令人困惑的是,随着时间的推移,恒星活动也会侵蚀行星的大气层,冲刷它们,并逐渐将大气层刮走。如果一颗行星没有大气层,那么它的表面就没有保持液态水存在的压力——不管它与它的恒星发出的温暖光芒之间的距离是否合适,是否适合居住。目前,我们缺乏工具来测试大量的行星是否有大气层,尽管詹姆斯·韦伯太空望远镜在不久的将来会有新的发现。
如果围绕M矮星的行星的大气层确实存在,杏耀仍然存在恒星耀斑的辐射问题。比邻星b (Proxima b)是一个有趣的例子。
在为这颗行星的发现收集数据的同时,另一组天文学家正在研究它的小红恒星Proxima Cen的耀斑(http://www.ifweassume.com/2016/08/flares-onproxima-cen.html)。利用最多的卫星,他们计算了不同能量的耀斑发生的频率,发现像许多M矮星一样,Proxima Cen耀斑发生得相当频繁:相当于x级太阳耀斑的耀斑几乎每天都发生,巨大的“超级耀斑”每年发生几次。在Proxima b,我们有一个典型环境的例子:一个主要由柔和的红外光照亮的环境,但也经常受到高能辐射的照射。让我告诉你:如果你想让一屋子的国防部雇员紧张地大笑,告诉他们离地球最近的生命可能是经过辐射硬化的外星人,他们自然进化出了红外线热视觉。
这些未知的事物将会进入树木繁茂的未来,为具体的科学研究和富有想象力的思考提供了有希望的道路。毕竟,如果70%的恒星都有无法承载生命的行星,那么宇宙中生命作为一个整体是普通的还是罕见的就会有很大的不同。我最喜欢的一个思维实验是,考虑具有挑战性的行星环境对我们认识——或与——我们世界以外的智慧生命进行交流的机会的影响。我想象宇宙充满了岩石行星围绕着红色的小恒星,在我感到乐观的日子里,我想象这些世界的大气层仍然存在。全球海洋保护着地球表面的生命不受恒星辐射的影响,而有智慧的(甚至是技术先进的)生命可能更类似于我们地球上的海豚。这种海底生物跟天空和它在太空中的地位有什么关系呢?
费米悖论(尽管无论是费米的还是一个悖论http://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/the-fermi-paradox-is-not-fermi-s-and-it-is-not-a-paradox/)是一个受欢迎的问题提出的解决方案,从黑暗世界末日,自鸣得意地满意我们物种的技术实力。然而,需要记住的是,“费米悖论”假设了很多东西——例如,我们人类对我们世界之外的智慧生命进行了彻底、彻底的探索。在现实中,对智慧生命的定向搜索已经在有限的时间和资金下向前推进,寻找一组相对受限的特定信号。借用我的同事杰夫·斯卡格尔(Jeff Scargle)的话来说,他是美国国家航空航天局艾姆斯(NASA Ames)的天文学家,我们经常发现自己是“精神分析外星人”,同时却无法了解地球上其他物种的想法
天文学、太空旅行,以及与我们自己以外的世界交流的意愿,不仅是科学探索的一部分,也是文化价值观的产物——我们作为一个物种所持有的价值观,既能看到星星,也能思考我们在其中的位置。如果我们可以问海豚关于宇宙的概念,我们会学到什么?他们想要建造能够将他们(或他们的机器人化身)运送到自然可居住范围之外的飞船,就像人类探索太空和海洋一样吗?还是说,真正看到夜空的能力最终与想知道这些岛屿行星上是否也存在生命的愿望有关?那么那些可能被雾霾笼罩的行星呢?即使它们不在水下,杏耀网址它们也会遮蔽住周围的恒星。如果M矮星周围的所有行星都只是光秃秃的岩石,没有大气层,那里的任何生命都可能被封存在冰盖之下,就像木星的卫星欧罗巴(Europa)的表面一样?
科幻小说和科学本身的区别在于,科幻小说满足于想象和梦想,而科学则生活在波涛之下,并找到答案。虽然科学家们常常不愿说我们生活在一个特殊的时代,但在某种意义上,我们确实生活在这个时代:我们站在宇宙充满世界的黎明,但还不知道我们是否孤独。此时此刻,我们必须清醒地认识到,
杏耀挂机软件 ,我们还有很长的路要走。否则,我们假设我们的搜索的完整性,价值观的普遍性(或不)我们认为,甚至我们不能沟通与我们共享相同的游泳空间的物种,会瞎我们的可能性和局限性,我们可能会了解生活在宇宙中。