讓我們搜尋外星探測器,而不僅僅是外星訊號

“多信使” SETI 將擴大尋找天體夥伴的探索範圍

在相親中,我們尋找在某種程度上與我們相似的人。這在我們的個人生活中是如此,在銀河系的約會場景中更是如此,我們在那裡一直在尋找一個夥伴文明,但沒有成功。在過去七十年中發展我們自己的無線電和雷射通訊的同時,地外文明搜尋(SETI)專注於來自外太空的無線電雷射訊號——天文學家用來研究宇宙的兩種電磁“信使”。

在同一時期,我們也一直在向星際空間發射探測器,例如旅行者1號和2號先驅者10號和11號以及新視野號宇宙飛船。這些最終可能會到達外星文明,被動地宣告我們的存在。但在1960年,在太空時代的黎明,羅納德·佈雷斯韋爾《自然》雜誌上的一篇論文中指出,物理太空探測器也可以跨星際距離搜尋技術文明。因此,SETI 也應該探索這項技術——在多信使天文學時代,這是一個及時的概念,最近引力波的探測開啟了多信使天文學時代。

這種探索顯然可以雙向進行。感謝開普勒太空望遠鏡收集的資料,我們現在知道,大約一半的類太陽恆星在其宜居帶中擁有岩石地球大小的行星。在這個區域內,行星的表面溫度可以支援液態水和生命化學。著名的德雷克方程量化了(具有很大的不確定性)從我們銀河系中的另一個文明接收到無線電訊號的可能性。但這不適用於可能到達我們家門口的物理探測器。這種區別類似於光速下的手機對話和透過地面郵件交換信件之間的區別。


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這也暗示了對德雷克方程的補充:星際空間體積中探測器的數量可以表示為恆星的數量乘以每顆恆星產生的探測器的平均數量 N。最近的恆星系統半人馬座阿爾法星包含一對靠近的類太陽恆星(A 和 B),它們與一顆更遙遠的矮星(C)結合在一起。這個三星系統距離我們約四光年——但最近的探測器可能要近得多——距離小一個 (3N)1/3 倍的因子。事實上,如果文明在其生命週期內平均每顆恆星產生萬億(N~1015)個探測器,那麼這個探測器將位於地日距離之內。

如果每個探測器的重量為一克,類似於突破攝星計劃提出的那樣,那麼萬億個探測器的總質量將與公里大小的小行星的重量相當——在行星質量預算中完全可以忽略不計。這樣大小的流星每五十萬年撞擊一次地球,其大小比希克蘇魯伯K/Pg撞擊器小几十倍,後者在大約 6600 萬年前殺死了恐龍。顯然,星際探測器的實際數量將取決於每顆恆星的技術文明的丰度和壽命,以及每個探測器的重量及其生產技術的複雜程度。

我的即將出版的書,書名為 《外星生命》,講述了 奧陌陌的發現故事,奧陌陌在夏威夷語中意為“偵察兵”,由夏威夷的 泛星計劃設施於 2017 年 10 月發現。作為第一個從太陽系外在地球附近探測到的星際天體,它看起來很奇怪,與太陽系內以前見過的任何彗星或小行星都不同。這本書詳細介紹了奧陌陌的不尋常特性:它具有扁平形狀,比例極端——在彗星或小行星中從未見過,以及不尋常的初始速度和閃亮的外觀。它也沒有彗尾,但仍然表現出超過太陽引力的遠離太陽的推力。

作為一顆普通的彗星,奧陌陌本應失去大約十分之一的質量才能體驗到火箭效應帶來的額外推力。相反,奧陌陌沿其軌跡沒有顯示出碳基分子,也沒有抖動或自轉週期變化——正如彗星噴流所預期的那樣。如果奧陌陌受到陽光壓力的推動,這種額外的力就可以解釋;也就是說,如果它是一個人造光帆——一種有前景的技術的薄薄遺蹟,用於太空探索,早在 1924 年由弗里德里希·贊德提出,目前正在被我們的文明開發。這種可能性意味著奧陌陌可能是一個漂流瓶。

2020 年 9 月,泛星計劃又發現了另一個不尋常的“小行星”,它顯示出陽光的額外推力,但沒有彗尾。這個天體被天文名稱 2020 SO 標記,它不像奧陌陌那樣不受束縛,而是在圍繞太陽的類地軌道上。在追溯其軌道後,發現 2020 SO 是一個迷路的火箭助推器,是 1966 年 勘測者 2 號月球著陸器撞擊月球表面後留下的。

儘管如此,它的發現增加了這樣一種觀點的可信度,即可以根據薄的人造物體在沒有彗尾的情況下遠離太陽的額外推力,將其與天然物體區分開來。奧陌陌不可能起源於我們的星球,這基於它<0xC2><0xA0>的當地高速、其巨大的尺寸及其軌跡的傾斜度。另一種說法是,奧陌陌在地球繞太陽軌道內度過了不到一年的時間,而且我們知道在發現它之前的一年裡,沒有任何人造物體被推進到它的軌跡上。

當在海灘附近度假時,我喜歡研究天然貝殼,但在極少數情況下,我會遇到人造塑膠瓶。同樣,天文學家在監測來自太陽系的彗星或小行星時,經常發現天然形成的岩石,但也許奧陌陌代表了我們第一次遇到塑膠瓶,它是由先進的技術文明製造的。光帆可以設計成每平方米表面積重一克,與奧陌陌的面積相當。

星際探測器也可以操縱到並非來自隨機分佈的首選軌跡。特別是,將它們帶到相對於它們打算探測的恆星靜止的狀態是有益的。在這種情況下,恆星的引力會將它們直接拉向它。它們軌跡的聚焦將提高它們在恆星附近的密度,從而使更多的探測器能夠穿過宜居帶,並在那裡窺探任何技術特徵。在太陽系的外包層中,這種緩慢移動的探測器將隱藏在奧爾特雲的大量冰岩中,這些冰岩鬆散地束縛在太陽上,距離半人馬座阿爾法星有一半的路程。

如果探測器的傳送者希望保持匿名,他們可能會選擇將它們放置在銀河系停車場,即所謂的區域性靜止標準中,該標準平均了太陽附近所有恆星的隨機運動。在這個中性參考系中,不可能確定它們來自哪裡。令人驚訝的是,奧陌陌從該框架開始,然後進入太陽系。

我們收集到的關於奧陌陌的資料是不完整的。為了瞭解更多資訊,我們必須繼續監測天空,尋找類似的物體。我們意識到我們並不孤單,這將對我們在地球上的目標和我們對太空的渴望產生巨大的影響。每天早上閱讀新聞時,我不禁想知道我們是否是“罐子裡最鋒利的餅乾”。銀河系中是否有比我們更聰明的外星人?唯一的辦法是透過調查天空,尋找他們可能正在使用的眾多信使。

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