第二地球搜寻史：从官方到私人探测

主讲人 | 苟利军

中国科学院国家天文台研究员和中国科学院大学教授黑洞及其高能爆发现象研究小组负责人

地外生命的探索一直是大家非常感兴趣的话题。

我们知道，人类所谓现代之人是诞生于20万年之前，在这其后创造出了一系列的高等文明。自从人类诞生于蓝色星球之上，我们就一直在思考着、寻找着其他同伴。

意大利人伽利略是第一批将望远镜指向天空、真正用于天文研究的人之一。通过他们的观测，我们获知太阳系其实包含有更多的行星，太阳系之外也有非常多类似的宇宙现象。如今我们已经知道了许许多多的恒星，那么在宇宙其它的星球上有没有类似于高等智能生命的存在呢？

寻找地外行星

为了寻找地外行星，天文学家发明了很多方法。第一颗行星是在1990年发现，到1992年确认的。这颗行星当年发现的时候非常奇特，并不存在于所谓的正常的恒星周围，而是存在于一颗年轻的中子星（我们称之为脉冲星）的周围。

截至2017年9月15日，通过各种各样的方式，人类已确认了3510个地外行星。其中开普勒发现了2300多个行星。除此之外，开普勒还有4000多个候选体，其中有将近600个是有多个行星的，所以可以看到地外行星其实是非常普遍的。

所发现的这些地外行星，它们的大小如何分布？我们可以看到的最多的一类行星被称作亚海王星，而比亚海王星稍微小一点的行星称之为超级地球。这两类行星，我们在发现地外行星之前根本不知道它们的存在，因为太阳系中比地球大的就是海王星了。因此，也就是说，超级地球以及亚海王星，也都是普遍存在的。

既然地外行星普遍存在，那么地外行星周围有没有生命呢？怎么寻找地外生命呢？通过地球上对于生命的研究，我们知道，生命的存在必须要有液态水，所以我们只需要寻找有没有适合液态水存在的行星。什么样的条件下液态水才能存在呢？既不能太靠近中间的恒星，如果太靠近，类似于水星等上面的温度非常高，即使有液态水存在也已经蒸发成了气态；也肯定不能距离中间的恒星太远，太远的话非常寒冷，液态水会结成冰水。这一要求告诉我们，生命的存在必须处在一个恰当合适的位置。

地球“大表哥”和葫芦娃系统

2015年的时候有一则新闻，说发现了一个被称之为地球“大表哥”的行星系统，并且和地球的相似程度达到了0.83。如果跟地球完全一模一样我们称之为1，那么0.83在一定程度上已经非常相似了。为什么相似呢？因为它中间的恒星跟我们的太阳非常相似，这颗行星的大小也跟我们的地球非常类似，还有公转的周期也非常接近，所以当时称之为地球的“大表哥”。可后来经过进一步的观测，发现当时称之为孪生兄弟的“大表哥”原来跟地球质量差别挺大。

2016年年底，另外一则新闻说，距离我们最近的比邻星系统发现了一颗地外行星，这颗地外行星是一颗红外星。如果我们能够站在行星上去看恒星，比邻星看起来会非常大，差不多是太阳三倍的大小，而它的天空看起来总是会呈现出红色。为什么是红色？因为它中间的恒星是一颗红暗星，颜色偏向于红色，因此整个天空更多地呈现红色的景象。

2016年我们还发现了一个非常特殊的系统，后来被称之为“葫芦娃”行星系统。之所以称它为“葫芦娃”，因为它有七个地质、岩质的行星。怎么知道行星是岩质的呢？我们通过现在最为广泛的观测应用方式——凌星法，探测到了它的质量和大小，最终推算出来它的密度等等，判断出了它是一个岩石的或者是气态的系统。

到目前为止，做一个简单的统计，适合于生命存在的地外行星有多少个？根据地球相似指数，我们可以做个排列，比邻星周围最为相似的行星，相似指数达到0.87，第二个就是葫芦娃系统当中的0.86。在三千多个确认的地外行星系统当中，我们只发现了差不多12颗适合于生命居住的系统。因此，地外行星中有生命存在的概率是存在的，但不是非常高。

探索火星上的生命

现在我们知道，大约只有千分之一左右的行星有可能存在生命。但对于生命存在的概率，我们一直持续探索着，例如直接发射不同的探测线到其他星球上看看有没有生命的存在。

对于火星的探测，是一个热门的话题。为什么探测火星呢？因为火星也处于太阳系中宜居区的外边缘，是一直以来被人类认为有可能有生命存在的另一个星球。

根据当前研究，大约30多亿年前，火星和地球非常类似，上面也有水，说不定也有茂密的森林、海洋等，因此我们推断，火星有可能存在生命。美国的火星勘探卫星于前年在火星上发现了液态水。但我们知道，火星比地球距离太阳更远，尽管倾斜度跟地球一样，但其表面的温度非常低，通常即使在太阳照射的情况下也只有零下三四十度，这样的温度正常的液态水是不可能存在的。火星上发现的到底是什么样的液态水呢？其实，这里所说的液态水含有一种化学元素，这种化学元素降低了这种水的冰点，从而让我们探测到了它的迹象。

当然，除了围绕着火星转动的探测仪，欧洲和美国也发射了非常多的火星车到火星表面上去看，勘探一下有没有生命的迹象。最为重要的发现是，火星的确跟地球的很多特征非常类似，比如有岩石冲刷的证据，表明几十亿年之前应该也是有水存在，并且有一些岩石跟地球上的岩石的组成、形状非常类似。但很遗憾的是，火星的表面依旧没有探测到生命。到目前为止，还没有勘测到直接的生命，尽管我们很想找到他们。

私人探测计划

刚才所提到的，都是官方的一些探测计划，当然也还有一些私人的探测，因为对于地外生命，不仅仅是官方感兴趣，而且也是一个大众感兴趣的话题。有一部分先富起来的人，他们对于这种地外生命的探索非常感兴趣，比如一位俄罗斯富豪，就和脸谱的创始人成立了一个组织叫作“突破组织”，他们想发射一些非常微小的探测器到比如刚才提到的比邻星系统中一探究竟，看看地外生命是否真的存在。

这其中有一个项目叫作“摄星计划”，相当于发射一颗跟一元硬币大小类似的探测器，这种探测器尽管体积非常小，但包含了所有的功能，例如摄像、传输，还有通讯功能等。探测器的速度，差不多可以达到1/5光速，也就是说，在20年左右就可以到达比邻星。

这是一种叫作光帆的技术，和我们生活中的风帆非常类似。地球上有风，所以通常我们的船只行驶都是依靠风的驱动。太空当中没有风，但它有非常多的恒星，我们可以利用这种恒星的光来驱动一些探测器。尽管光是没有质量的，但是它有动量，可以通过反射光从而来驱动探测器。美国在2015年已经对这方面进行了测试，基本结果表明，这是可行的，但仍然是一个需要研究的项目。

对于地面的搜寻，也在同时进行。地面的搜寻有一个SETI组织，已经运行了很长的时间。他们成立了一个叫作突破聆听奖的项目，购买了世界上一些大型望远镜，例如澳大利亚的帕克斯64米望远镜和美国绿岸望远镜等，还有一些其它的光学望远镜，同时展开对空间的地外生命的探测。

位于我国贵州省的500米口径球面射电望远镜，在2016年9月份建成后开始运行，是目前为止世界上口径最大的一个望远镜。这一组织在2016年10月份拜访了我国国家天文台，跟国家天文台签署了合作备忘录。有了这些大型的望远镜以后，他们就对天区进行了分块观测，进行了对感兴趣的天体的搜寻，观测完以后会对数据进行分段下载。除此之外，他们还改进了原来对于一些数据的分析方法使得分析效率大大提高。

有了大型望远镜等的支持，我们希望有一天能够搜寻到所谓的外星生命的信号。尽管智能生命目前还没有搜寻到，但是我们相信，从天文学的角度而言，地球并不是非常特殊的星球，宇宙当中还存在其他高等智能的生命。这种对于高等智能生命的搜寻，我们还会一直持续下去。