再等40萬年!科學家推測人類和外星人交流的時間,怎麼算的?

70多年來,科學家們一直嘗試著聯系地球以外的文明,希望能夠得到它們的回應。

在利用了先驅者10號探測器、旅行者2號探測器、阿雷西博射電望遠鏡等設備向宇宙傳遞地球信息之后,科學家又把目光對準了「天眼」。前不久的一項研究建議,500米口徑射電望遠鏡可以在2023年向宇宙發射信號,聯系外星人。

然而,從來沒有任何地外文明回復過人類任何消息。因此,著名物理學家費米才提出了那個問題:他們到底在哪呢?

這些聯絡外星人的嘗試引起了很多人的質疑,認為如果真的存在比我們強大的外星文明發現了我們,可能會給地球引來禍水。不過,在最近的《天體物理學雜志》上,北京師范大學天文系的科學家暗示:我們目前似乎不需要擔心這個問題,人類想要實現和外星人的交流,恐怕還需要40萬年的時間!

如果真的是這樣,那麼我們也不用擔心外星人會不會進攻地球了。40萬年的時間,不是我們現在需要擔心的問題。那麼,科學家是如何得出這個數據的呢?

想要知道我們多久能與外星人取得聯系,首先就要回答一個問題,那就是銀河系內到底有多少個具有這種交流能力的行星,科學家們稱之為Communicating Extraterrestrial Intelligent Civilizations(可交流的地外文明,簡稱CETIs)。

這本身也是一個謎題,此刻銀河系內可能存在很多個這樣的文明,但我們現在知道的就只有人類自己。因此,想要回答這個問題,更多的是基于人類僅有的天文觀測而進行的思想實驗。

上圖為研究人員推測的數據,其中F代表CETI出現時宿主恒星的演化階段,fc指的是擁有CETI的行星占巖石行星的比例。以太陽系為例,太陽的壽命是100億年,現在是46億歲,F就是46%左右。太陽系內有4顆巖石行星,其中地球孕育了生命,fc應該是25%。但銀河系內絕大部分巖石行星是不宜居的,所以太陽系內的fc數值不值得參考。

研究人員推測的結果是,銀河系最多可能出現過超過42000顆能夠與外界交流的行星;最少的情況下,可能也有111顆行星。這和2020年時另一項研究得出的結論36顆相比,更令人樂觀一點。

如果我們單純地看最樂觀的結果,也就是在銀河系內0.1%的巖石行星上能夠孕育出具有這種科技的生命,并且只需要宿主恒星演化到25%的時間就可以。在這種假設之下,銀河系內的CETI可能會達到42000。

有42000個具備交流能力的文明,可能會讓你覺得文明之間的交流并不難。實際上,考慮到銀河系的直徑超過10萬光年,這些文明也未必同時存在的情況,這個數字就不那麼大了。將空間和時間的跨度考慮進來之后,研究人員推測,即使是這種最樂觀的情況,我們和外星人交流一次也需要差不多2000年的時間!

如果是悲觀的情況呢?研究人員指出:按照銀河系內僅有0.001%的巖石行星有機會孕育生命,且平均需要花費宿主恒星75%壽命的時間才能將文明演化到這個水平的情況來看,這個星系內恐怕僅有111個CETI。以這個數據為基礎計算的結果表明:人類可能需要再等40萬年的時間,才能和地外文明取得聯系!

上圖是研究人員按照樂觀、中等和悲觀可能性繪制的圖像,如果人類的后代能夠活得足夠久,或許有機會與外星人取得聯系。

要知道,我們智人出現在地球的時間也不到25萬年,人類開始農業也只是差不多12000年前的事,40萬年的時間實在太漫長了!

另一方面,很多天文學家相信,銀河系內至少有3億顆宜居的行星。就算孕育生命的機率再低,也不至于只有這麼少的地外文明吧?

這里,我們還要提到另一個概念:大過濾器。

所謂的大過濾器理論,是解答費米悖論的潛在答案之一。我們知道,任何生命都面臨著各種各樣的危機,甚至有了文明之后,危險也就更多了。比如我們人類,如今面臨著氣候崩潰、核威脅、戰爭、小行星撞擊、超級火山噴發等各種各樣可能導致我們滅絕的危機。

同樣的,這些危機也可能是導致地外文明消失的原因。或許宇宙中曾經出現過大量的地外文明,但他們都因為某些原因徹底滅絕了,因此我們今天才聯系不上那些文明。

另一方面,這也暗示了另一個令人擔憂的未來:如果人類逃不出大過濾器的命運的話,可能我們這個種族也堅持不到和外星人聯絡的那一天,這才是最悲觀的情況。所以,與其擔心外星人會不會收到人類的信號來進攻地球,不如先想想人類如何生存到那麼久。

實際上,本次研究的思路,很類似于美國天文學家弗蘭克·德雷克在上個世紀60年代提出的德雷克方程。這個方程列出了許多項,分別計算銀河系內宜居行星的數量和宜居行星孕育生命的機率,二者相乘就可以推算出銀河系內有多少地外文明。

不過,二者也有著相同之處,那就是各項參數在很大程度上受限于人類的天文學發展,目前仍然很模糊,所以得到的結果范圍非常大,而且也不敢說完全準確。

宇宙中到底有多少像我們一樣的地外文明?我們到底能不能和其他文明取得聯系?這些問題,恐怕在短時間內都不會有答案了。

在答案揭曉之前,天文學家可能還會繼續進行發送信號到宇宙空間的嘗試。至于天眼會不會也向太空發信號,咱們就拭目以待吧。

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