探测外星无线电信号

图4-1 电影《ET外星人》剧照
从科学角度开始探讨寻找ET(Extra Terrestrial,泛指外星人)的第一批科学家之一是菲利普·莫里森(Philip Morrison),他与费米共事过。1959年,莫里森与费米的另一位同事朱塞佩·科可尼(Giuseppe Cocconi)一起在《自然》杂志上发表了一篇著名且影响深远的论文《寻找星际交流》。论文阐述了利用射电望远镜监听地外信号的原理,建议使用特殊的无线电频率(1420 MHz)——氢的21厘米谱线频率,对距离我们最近的恒星系统进行搜索。之所以选择氢的21厘米谱线,是因为氢是宇宙中最丰富的元素,它的频率是任何对天文学有兴趣的人都会发现的。如果一个文明希望被人发现,假设其有射电天文学的知识,那么21厘米谱线频率就是传递星际信息的首选,这个频率可以作为一个通用的星际“呼叫频率”。
(1)奥兹玛计划(Project Ozma)
天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)在1960年使用位于美国西弗吉尼亚州的绿岸射电望远镜来搜寻外星生命,这次观测被称为奥兹玛计划,是搜寻地外文明(SETI,search for extraterrestrial intelligence)的第一次尝试。奥兹玛计划是以《绿野仙踪》中奥兹国的女王名字命名的,而奥兹国是一个“非常遥远,难以到达,居住着奇怪异域生物”的地方。德雷克选择的恒星是波江座ε(距离地球10.7光年)和鲸鱼座τ(距离地球11.9光年),因为这两颗恒星与我们的太阳非常相似,距离我们也很近,且可能有适于生命生存的行星。在4个月断断续续的观测中,累积了超过150小时的电磁波数据,但没有发现可辨识的信号。但对德雷克来说,这是他一生寻找地外文明的开始,现在SETI已经是一个全球性的科学项目。
(2)在家搜寻地外文明(SETI@home)
SETI@home,即“在家搜寻地外文明”,是一个通过互联网利用个人计算机处理天文数据的分布式计算项目。原来的 SETI 项目曾经使用专门的超级计算机来进行大量的数据分析。1999年,SETI 使用全球联网的大量个人计算机来进行计算,分析望远镜接收到的信息,这些联网的个人计算机相当于一台虚拟的超级计算机。任何人都可以下载安装软件程序,并允许该程序在计算机空闲时作为后台进程运行,从而参与SETI研究。完成计算后,结果会自动报告给SETI@home服务器。
(3)艾伦望远镜阵列(Allen Telescope Array)
艾伦望远镜阵列位于加利福尼亚州帽子溪天文台,它由42个天线组成,每个天线直径6米,可同时用于SETI和射电天文学前沿研究。它们能够以多个射电波段扫描大范围天空,其中就包括21厘米氢线。如果有任何地外文明真的尝试联系我们,只要它们的科技水平与我们相近,并且与我们的距离在1000光年以内,艾伦望远镜阵列就能够接收到它们的信息。2020年,艾伦望远镜阵列开始安装新的改进型接收器,以获得更高的灵敏度和更宽的频率范围,并开展新的SETI观测。
(4)突破聆听计划(Breakthrough Listen)
突破聆听计划始于2015年7月,是一项大规模的外星智慧生命搜索行动,旨在发现地外生命的迹象。项目主要动用了绿岸望远镜和位于澳大利亚新南威尔斯州的帕克斯望远镜,去捕捉来自遥远宇宙的无线电波。每年要用这两台望远镜观测数千小时,为了处理海量数据,该项目会采用SETI和SETI@home积累的经验。弗兰克·德雷克是该项目咨询委员会的科学家之一。2019年10月,“突破聆听”项目开始与TESS(凌星系外行星巡天卫星)项目的科学家合作,寻找高级地外生命的迹象。TESS发现的一些系外行星将由“突破聆听”项目的合作者进行无线电监测。
(5)中国天眼(FAST)
FAST(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope),即“500米口径球面射电望远镜”,建在中国贵州的一个喀斯特洼坑中。它是世界上单口径最大的射电望远镜,被誉为“中国天眼”。FAST是第一个以SETI为核心科学目标的射电天文台,该望远镜的任务之一就是侦测星际通信信号。2016年9月25日建成之后,望远镜开始接收来自宇宙深处的电磁波。2022年6月14日,研究团队宣布发现了几例可能的地外文明信号,但需要进一步确定。后续研究证实这些信号来自地球人自己的无线电干扰,而不是来自外星人。