外星文明訊號或已掠過地球 要發(fā)現(xiàn)它們需看得更遠、等得更久

一項來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL）的最新研究提出，一個耐人尋味的假設：如果外星文明曾向銀河系發(fā)出技術訊號，這些“外星信息”很可能早已抵達地球附近，卻在我們尚無能力識別它們時悄然掠過。 研究指出，要真正捕捉到此類訊號，人類可能需要把望向宇宙的目光延伸得更遠，并堅持更長時間的系統(tǒng)性搜索。

自1960年首次開展搜尋地外文明計劃（SETI）實驗以來，天文學家通過無線電波、光學閃光和紅外輻射等多種手段，持續(xù)在宇宙背景噪聲中尋找高度文明的“技術特征”（technosignatures）。 然而經(jīng)過數(shù)十年努力，人類至今尚未獲得任何被普遍認可的明確訊號。 傳統(tǒng)解釋認為，這是因為我們目前真正“掃過”的銀河區(qū)域非常有限；但EPFL團隊提出，另一種可能是：訊號其實已經(jīng)來過，而我們只是沒有在正確的時間、用正確的方式“聽到”它們。

在這項發(fā)表于《天文學期刊》（The Astronomical Journal）的研究中，理論物理學家Claudio Grimaldi將技術特征視為由銀河系中遙遠技術文明或其人工構造所發(fā)出的輻射，包括人工無線電發(fā)射、激光脈沖，或者由巨型工程設施產(chǎn)生的多余熱輻射等。 這些訊號以光速在星際間傳播，可能只持續(xù)幾天，也可能存在上千年。 在此框架下，只要某個訊號的波前穿過地球所在位置，就可視為地球“被接觸”一次；但只有當訊號在抵達時仍足夠強、并落在我們儀器的觀測能力之內(nèi)時，這次“接觸”才會轉化為真正的“探測”。

要讓一次探測發(fā)生，研究認為必須同時滿足兩大條件：其一，訊號確實經(jīng)過地球所在區(qū)域；其二，我們的觀測設備在當時具備識別它的能力。 即便前者成立，如果訊號過于微弱、持續(xù)時間太短、出現(xiàn)在不被重點監(jiān)測的波段，或被宇宙背景噪聲淹沒，它仍可能在不被注意的情況下“擦肩而過”。 因此，從統(tǒng)計意義上看，在過去數(shù)十年間曾有技術特征穿越地球附近但沒有被記錄下來，是一個完全合理的情形。

為了推演這種“錯失”意味著什么，Grimaldi采用貝葉斯統(tǒng)計方法，把自1960年以來可能與地球相交的訊號數(shù)量、這些訊號持續(xù)時間的典型尺度，以及現(xiàn)有或即將投入使用的觀測設施的探測距離能力三個關鍵變量納入同一模型。 研究既考慮了向四面八方均勻擴散的“各向同性”輻射（如大型結構散發(fā)的廢熱），也考慮了類似燈塔或激光束那樣高度定向、只照亮狹窄空間區(qū)域的集中發(fā)射，使兩種截然不同的情景能在統(tǒng)一框架中進行分析。

模型給出的結果，對許多相對樂觀的預期提出了挑戰(zhàn)。 如果我們希望在距離地球幾百到幾千光年的范圍內(nèi)，就能獲得較高概率探測到技術特征，那么需要假定在過去幾十年間已經(jīng)有數(shù)量極其龐大的訊號悄然掠過地球卻未被發(fā)現(xiàn)。 在眾多情景設定下，這一數(shù)字甚至會高到超過同一區(qū)域內(nèi)潛在宜居行星的數(shù)量，變得不再現(xiàn)實。 換句話說，寄希望于“近鄰文明頻繁發(fā)出訊號、我們遲早會在附近聽到一個”的想法，可能過于樂觀。

相反，當觀測策略擴展到更大尺度、把目光投向銀河系更遙遠的區(qū)域時，探測技術特征的前景反而變得相對更為可行。 如果外星技術訊號可以長時間存在，并在整個銀河盤面上散布，那么來自數(shù)千光年外的輻射在理論上仍有機會被我們的設備捕捉到，只是任一時刻真正“在線”的、可被探測的訊號數(shù)量極少。 在這樣的宇宙圖景中，外星技術特征若存在，很可能是稀有、遙遠或長壽命的，而非密集分布于地球附近、頻繁向我們呼喊的鄰居。

基于這一視角，研究對當前和未來SETI策略發(fā)出了某種“長線作戰(zhàn)”的信號。 既然過去沒有探測到任何確定無疑的技術特征并不意味發(fā)現(xiàn)已迫在眉睫，那么搜尋工作的重點就不應只集中在太陽系近鄰，而需要依賴覆蓋更大天區(qū)的廣域巡天，以及跨越更長時間尺度的持續(xù)觀測。 與其期待某一天在近距離突然收到一條清晰無誤的外星問候，人類更可能需要把希望押在面向整個銀河系的長期“盲聽”計劃上，在浩瀚背景噪聲中，耐心等待那極其罕見、卻可能改變文明命運的一次閃現(xiàn)。