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如何科学地寻找外星人

    说到外星人,几乎每一个公众都会很感兴趣。有调查表明,外星人长期占据公众最感兴趣的科学话题之首。在上世纪八九十年代,外星人、UFO、飞碟的话题,与气功、耳朵听字等特异功能一样,风靡大江南北,当时创办了很多杂志,并成立了各种民间组织寻找外星人。五十一区、月球背面等地区,由于外星人的话题而变得很神秘。大家都很关心外星人长得什么样?哪里会有外星人?怎样才能找到外星人?如果证实有外星人,我们该如何对待?是像《三体》中那样“不要回答”,还是友好地“say hello”。

    外星人不仅在科幻作品中大量出现,也是科学家研究的一个新兴领域。地球是一个生机勃勃的星球,万物在此共生共荣。但宇宙中是否还有其他生命?这个问题事关为什么地球上会有这么丰富的生命形式。所以,我们努力寻找宇宙中的各种生命,以及生命的组成物质,不仅是为了寻找同伴,更是为了理解地球生命的起源。

    400多年前,伽利略将望远镜对准夜空,发现了许多古人用肉眼无法看到的地外世界。正是伽利略发现有四颗卫星在环绕木星运转,而不是像前人认为的宇宙中所有天体都绕地球运转,这个发现给当时占统治地位的地心说致命的一击。所以,是否能寻找到外星生命,有助于人类正确地认识自己,认识我们周围的世界,将对每个人的人生观和世界观的产生影响。

    随着望远镜技术取得重大进展,通过地面望远镜可以看到天体表面的细节。看着太阳系中那些色彩斑斓的星球,科学家曾经认为,太阳系也许是一个遍布生命的伊甸园。他们坚信,火星人在火星上修筑了运河,建立了发达的火星农业。然而,真相并非如此。

    半个多世纪前,航天事业开始起步,几十艘人造飞船飞往太空中的各个星球,结果却令人失望。地球以外的其他行星并没有检测到任何生命,环境对生命而言也很不友好。月球上是真空,没有水,没有大气,昼夜温差高达300摄氏度。金星是一个地狱般的世界,高温,高压,强酸。火星运河只是根据模糊地貌得出的错误联想,而是像月球那样坑坑洼洼,遍布撞击坑、峡谷和山脉。上世纪70年代登陆火星的“海盗”号着陆器,没有发现任何有机分子。太阳系中除了我们,似乎并没有其他“人”。

    1996年,科学家在火星陨石ALH84001中,发现了像虫子一样的“化石”,虽然后来被证实与生命无关。但由此引发的科学研究和公众关注,成为了天体生物学发展史上的转折性事件,激发了航天器寻找地外生命的热潮。

    在火星上,直接寻找有机物很难,主要采取“追踪水的痕迹”作为探测战略,目的是寻找过去或者现在适宜生命繁衍的环境。2007年8月发射的“凤凰”号着陆在从未登陆过的北极地区,它固定在原位,通过机械臂可以向下挖掘数厘米,寻找浅层土壤中的冰和水成沉积物。迄今最昂贵的、耗资26亿美元的火星科学实验室于2013年发射,目前正在火星上长途跋涉,由于采用了核电源代替太阳能电池,因而有望持续工作十几年。带来许多令人鼓舞的发现。随着火星上被证实土壤中有冰、大气中有水、局部地区存在液态水,在火星上寻找生命似乎又有了希望。

    然而,火星着陆难度很大,迄今为止也只有美国人成功过。对俄罗斯而言,火星是它们的火葬场,十几次尝试连连失利。欧空局2003年尝试用猎兔犬二号着陆失败。2016年10月17日,欧空局“ExoMars 2016”火星探测任务中的Schiaparelli着陆器再次坠毁爆炸。原本希望用它进行钻探,发现土壤深处有机物的希望也就此破灭。由于火星表面辐射很强并含有有毒物质,因此,在火星表面找到有机物的希望十分渺茫。

    行星科学家的下一步设想,是希望采集火星岩石和土壤,带回地球进行实验室分析。通过实验室内的抽丝剥茧,见微知著,帮助我们揭开火星漫长的历史画卷。阿波罗计划计划采集的月球样品,就起到了这样的作用。然而,火星采样返回的技术难度更大,只能采用两次任务分开实施,第一次采集样品并封装,第二次才带回地球。

    除了火星,巨行星的卫星,尤其是木卫二和土卫二,可能拥有巨大的地下海洋和大量的生命原始物质。科学家希望发射环绕木卫二的轨道器,测量木星引力对它的形状和引力场的潮汐作用。如果存在地下海洋,木卫二表面就会周期性地升降30米;如果升降幅度小,很可能就没有海洋。同时还将探测木卫二表面,为未来着陆探测做准备。

    土卫六泰坦有丰富的有机物,科学家希望沿用“卡西尼号”轨道器加着陆器的方式,分析表面的有机物,确定是否存在自组织系统出现的趋势,这也是地球上最原始的生命形成方式。

与此同时,开普勒太空望远镜在太阳系外发现了许多类似地球的行星,下一步应该考虑如何了解那些更加遥远的星球上环境是否适宜生命的产生。

    对于外星生命,我总是十分乐观。我相信,我们的宇宙中一定充满了生命,或许他们并不和我们生活在同一个时代,他们或许生活在在人类产生之前,或许还没有产生。他们或许离我们非常遥远,可能根本无法实地探测,证实他们的存在。

    也许,我们最终仍会失望。但寻找外星生命的所有努力都是值得的。因为,寻找外星生命的目的,也是天体生物学的目的,在于探寻各种生命形式,了解生命繁衍的先决条件。40亿年前,地球是如何从无生命的状态,演化到如今生机勃勃的生命。因此,搜寻地外生命,并不只是为了寻找我们的同伴,而是为了深刻地认识我是谁?我来自何方?我将往何处?

 

作者简介:

    郑永春,中国科学院理学博士,中国科学院国家天文台研究员,主要从事行星科学与深空探测研究。科普作家、中国科协月球与深空探测领域全国首席科学传播专家。长期从事月球与深空探测、载人航天等重大科技工程,2016年获美国天文学会卡尔萨根奖,成为获得该奖的第一位中国科学家。被评为全国十大科学传播人物、中国科技新闻学会2018年科技传播奖。曾获中国科学院院长奖、中国首次月球探测工程圆满成功有功人员奖、探月工程嫦娥二号任务突出贡献者奖、香江学者奖、中国科学新闻人物提名奖、中国科协成立六十周年“百名科学家、百名基层科技工作者”代表等。近几年,在大中小学做科普报告100多场,撰写科普文章200多篇,撰写科普著作《中国探月》、《飞越冥王星》、《太空地图》等,译著《火星移民指南》等。
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