奥陌陌：外星飞船高速造访太阳系？

一颗名叫奥陌陌的小行星以难以解释的异常速度飞越太阳系，美国哈佛大学的两位天文学家最近在学术期刊上指出，它实际上是由遥远的智慧文明发射到太阳系的光帆飞船。这个解释犹如一枚重磅炸弹投向了公众和学术界。

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南方周末特约撰稿 鞠强

人类一直憧憬能够实现星际旅行，去看看太阳系外的宇宙，但到目前为止，只有旅行者1号离开了太阳系。美国国家航空航天局（NASA）根据监测到的数据预测，旅行者2号也会在2018年12月离开太阳系，进入星际空间。太阳系外的智慧生命光临地球更是只存在于科幻作品中的情节。不过，2017年10月，天文学家却在无意中第一次发现了“系外来客”。而在这个星际天体已经离开我们的视线时，在它身上仍有很多待解的谜团，甚至有天文学家猜测它是属于地外智慧生命的探测器。

系外来客

2017年10月19日晚上，美国夏威夷大学的天文学家罗伯特·威里克（Robert Weryk）照例在哈雷阿卡拉天文台使用Pan-STARRS 1望远镜观测夜空。他的主要工作是搜索和观测太空中的小型天体，并对其中可能威胁地球的天体加以注意。在当天的观测中，一个此前从未记录在册的天体引起他的注意。

天文学家在哈雷阿卡拉天文台发现过大大小小近1000个新天体，因此发现新天体对他们来说并不是新鲜事。不过，观测结果却表明这个新天体与众不同。它在旋转时变化明显的光变曲线显示它呈细长条状，看起来像是一支雪茄。天文学家初步认为它的尺寸为30米×30米×180米。不同的观测设备给出的尺寸稍有不同，但都在同一个量级上。

天文学家发现小天体后，要对它们进行分类以便于记录和进一步的研究。这时，他们一般有两个选择：彗星或者小行星。他们虽然最初根据轨道判断新天体可能是一颗彗星，但由于没有在天体靠近太阳时观测到彗星的显著特征，因此后来倾向于认为新天体是一颗小行星。不过，这颗雪茄状小行星的形状非常奇特，天文学家还没有在太阳系中发现类似形状的小行星。

此后，天文学家对这个新发现的天体进行了持续的观测。一个多月后，他们发现它的轨道偏心率达到1.2。这令他们感到非常震惊，因为在太阳系中一个天体的轨道偏心率达到1就意味着它的速度超过了第三宇宙速度，即太阳的逃逸速度。太阳的引力无法束缚住它，它最终将会飞向太阳系外的星际空间。有时天体与行星相遇时，偏心率会略大于1，比如爱德华·鲍威尔（Edward Bowell）在1980年发现的彗星由于受到木星的作用偏心率为1.057。但是这个新发现的天体的高偏心率不能用任何行星的作用来解释，甚至即使在太阳系中存在我们尚未发现的行星，它的作用也无法使这个小天体达到这么高的偏心率。天文学家根据这个事实确认这个天体是一个来自太阳系外的天体。

在太阳系漫长的历史中，一定有许多系外天体曾经光顾过太阳系。但是由于这些天体体积很小，很难被观测到，所以天文学家此前从未发现过。事实上根据轨道计算的结果，这次新发现的天体距离地球最近的时候是在2017年9月，但当时天文学家并没有发现它。因此这次发现的这个天体，也就成为天文学家发现的第一个来自太阳系外的天体。

国际天文学联合会（IAU）给这个天体命名的过程也正是天文学家认识它的过程。天文学家最开始为它命名为C/2017 U1，其中C代表彗星（Comet），2017代表是在2017年发现的，而U1代表在10月的下半月发现的第一个天体。随后IAU将其命名为A/2017 U1，其中A代表小行星（Asteroid）。最后，在确认这个天体来自太阳系外后，IAU要创造一个新的命名类别：星际天体。这个组织给这个系外来客的正式科学名称是“1I/2017 U1”，其中1I中的1代表这类天体中的第一个，I代表星际（Interstellar）。

有了正式名称后，天文学家还要给它起一个更加通俗好记的名字。作为这个天体的发现者，哈雷阿卡拉天文台的天文学家就用夏威夷当地语言中的‘Oumuamua命名它，这个词在当地语言中的意思是“第一位来自远方的使者”。起初，还有一个备选名字拉玛（Rama），这个名字来自阿瑟·克拉克（Arthur Clark）在1973年创作的科幻小说《与拉玛相会》（Rendezvous with Rama）。在那部小说里，一艘外星飞船在相似的情况下被人类发现。

英文名字确定后，我们国家的全国科学技术名词审定委员会下属的天文学名词审定委员会负责确定它的中文名字。这个委员会的专家认为，“系外使者”很准确，但是不够生动，因此提出按照发音起名“奥陌陌”，“奥”代表奥秘，“陌”代表陌生，与这个天体的情况也很相符。于是，这个系外天体就有了“奥陌陌”这样一个中文名字。

天文学家发现这个系外来客的时候，它已经在飞离太阳系的路上。他们在观测奥陌陌的双曲线轨道时，发现它的轨道与把太阳和行星的万有引力考虑在内计算出的轨道存在显著的差异，速度明显高于引力的作用效果。这说明在它运动的过程中，除了引力外，还有未知的力量在起作用。

重磅炸弹

就在天文学家对奥陌陌奇怪的受力情况众说纷纭的时候，2018年11月，一篇发表在《天体物理杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）上的论文犹如在公众和学术界投下了一枚重磅炸弹。来自哈佛大学的阿维·勒布（Avi Leob）和穆埃尔·比亚利（Shmuel Bialy）在论文中提出，根据对奥陌陌的观测结果，并与现有理论进行比较，唯一合理的解释就是这个星际天体实际上是一个由遥远系外智慧文明发射到太阳系的光帆，即利用太阳光的光压驱动的探测器。考虑到勒布是哈佛大学天文学系主任，在天文学研究中屡有建树，因此这篇论文不免引起天文学界的广泛关注，更被一些媒体引申解读为外星生命存在的证据。

勒布和比亚利认为，引力无法解释奥陌陌表现出来的异常速度，因此他们认为还有一种隐藏的力量在驱动这个天体快速飞离太阳系，而这个力量就来自光压。光子撞击物体表面时，会对物体产生作用力。单个光子的作用力极其微小，在地球上与气体分子运动产生的大气压相比可以忽略不计，因此我们在地球上虽然也受到光压的影响，却感受不到。但是在宇宙空间中，光压的作用效果就很明显。如果想利用这种作用力作为推进力，就要把探测器造得很大，以获得更大的受光面积，同时还需要探测器足够轻，以使光压的作用效果更明显。在证明光压是一种可能的推力来源的基础上，两人还通过计算推断，天然存在的天体不可能有满足光压原理应用的结构。因此在论文的结论部分，他们提出“奥陌陌可能是由外星文明有意发射到地球附近的探测器”。

光帆曾经只存在于科幻作品和科学家的想象中，但现在这一原理已经得到实际应用。2010年5月，日本发射了世界上首个行星间的光帆飞船IKAROS，它是第一艘真正完全靠太阳光推进的光帆飞船。NASA在2008年发射的首艘光帆飞船纳米帆-D（NanoSail-D）以猎鹰1号火箭发射失败而告终，随后又继续开发了纳米帆-D2（NanoSail-D2），并于2010年11月成功发射。目前，NASA、欧洲空间局和日本宇宙航空研究开发机构都在开发新型光帆飞船。

勒布的解释很容易让人联想到此前名噪一时的“突破摄星”（Breakthrough Starshot）计划，该计划由已故著名物理学家史蒂芬·霍金和俄罗斯企业家尤里·米尔纳（Yuri Milner）等人共同发起。2016年4月，他们宣布将投入1亿美元作为项目的启动资金，而米尔纳估计最终的支出将达到50亿—100亿美元。在这个计划中，研究人员将开发能够飞离太阳系的光帆飞船，使之到达距离地球4.37光年的半人马座阿尔法星（Alpha Centauri）。巧合的是，勒布正是该计划的咨询委员会主席。

普遍反对

论文发表后，天文学界对二人的观点普遍持怀疑和反对的态度。大部分天文学家认为，仅凭目前掌握的数据，无法认定奥陌陌是外星飞船，即使无法完全排除这种可能，却有更加合理并与现有理论相符的解释。英国贝尔法斯特女王大学的天体物理学家艾伦·菲茨西蒙斯（Alan Fitzsimmons）表示，他和很多科学家一样希望能有确凿的证据证明外星生命的存在，但外星飞船的说法却不是事实。他认为根据目前掌握的观测数据，奥陌陌就是一颗来自其他星系的彗星状天体。

2018年以来陆续发表的一些成果其实是可以证实菲茨西蒙斯的说法的。2018年6月27日，一个研究团队在《自然》（Nature）上发表文章，指出奥陌陌表面喷出的气体很有可能就是额外推动力的来源。他们在奥陌陌被发现后，使用哈勃太空望远镜、位于夏威夷的加拿大-法国-夏威夷望远镜和双子南座望远镜以及位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜对它的运动进行了精确的测量，并确认在太阳和行星的引力之外确实有其他力影响了奥陌陌的运动。

当彗星靠近太阳的时候，喷射出的大量尘埃和气体会产生推力，但是天文学家并没有观测到奥陌陌具有这种效应。这个研究团队认为，奥陌陌的喷射也会产生少量的尘埃粒子。虽然天文学家无法观测到这种微量的喷射，但产生的推力却足以使奥陌陌加速。论文作者之一、夏威夷大学的天文学家凯伦·米赫（Karen Meech）猜测，奥陌陌的表面曾经和大多数彗星一样覆盖着宇宙尘粒，但是在漫长的星际旅行中逐渐被侵蚀殆尽。

以美国北亚利桑那大学天文学教授大卫·特里林（David Trilling）为首的研究团队于2018年11月14日在《天文学杂志》（The Astronomical Journal）上发表的论文为喷射推力的观点提供了更多证据。他们在论文中表示，NASA曾在2017年11月试图使用斯皮策太空望远镜对奥陌陌进行观测。斯皮策太空望远镜可以在红外波段追踪小行星和彗星，天文学家希望它能在可见光波段之外为奥陌陌的尺寸提供额外的信息。可惜奥陌陌当时已经飞远，所以观测一无所获。

研究人员指出，奥陌陌小到无法被斯皮策太空望远镜探测到，固然没有帮助天文学家获得更多数据，但仍是非常有价值的结果，因为这给出了奥陌陌大小的上限。天文学家根据斯皮策太空望远镜的数据可以估算出如果把奥陌陌假设为一个球体的话它的直径范围是多少。根据对奥陌陌组成成分的不同估计，他们认为奥陌陌的球体直径应该在100米至440米之间。这说明奥陌陌体积不大，离开太阳系时的反常速度可以用冰冻气体受热从表面排出产生的推力来解释。

同时，特里林等人的研究还揭示了奥陌陌的其他性质，比如它的高反射率——它的反射率可能比太阳系中彗星的反射率的10倍还高。工作在红外波段的斯皮策太空望远镜可以根据彗星或者小行星发出的热辐射来帮助天文学家确定它们的温度。反射率与温度呈负相关，因此天文学家能反过来根据温度来确定天体的反射率。奥陌陌表面温度很低，从而可以推断出它具有高反射率。这种高反射率也可以佐证米赫的观点，即表面的尘粒消失后，奥陌陌表面被喷射出的气体覆盖，就像是穿着一件高反射率“外套”。

只此一例

彗星每次回归时，天文学家都能够对它们进行进一步的测量和研究，但奥陌陌正在高速飞离太阳系并将从所有望远镜的视野消失，因此我们可能永远无法揭开围绕在它身上的谜团。我们不能确定奥陌陌来自哪里，也不清楚它在星际中已经遨游了多长时间，甚至它的分类也处在争议中。剑桥大学的天文学家罗曼·拉菲克夫（Roman R. Rafikov）就曾撰文，对把奥陌陌归类为系外彗星提出质疑。天文学家目前只发现奥陌陌这样一个星际天体，因此他们也很难从这样的个例上得出什么一般性结论。

但是，正如科学史上的无数先例一样，一个无法解释的现象也许就暗藏着发现更多宇宙秘密的机会。天文学家认为，其他恒星系统会经常发射出类似奥陌陌一样的星际天体，所以借助未来观测能力更强大的各类望远镜，他们有机会对这些星际天体进行更加细致的研究。现在，他们正跃跃欲试，静候下一个“奥陌陌”的到来。