“我们发现外星生命的消息可能只需要几年的时间”

2024-11-28 07:39来源:本站

  

  

  “一般来说,当我在飞机上的时候,如果我告诉别人我在其他恒星周围的行星上寻找生命,我就睡不着,”丽莎·柯廷安笑着说。“这总是一个仔细的、精心策划的答案,取决于我第二天早上到达时是否需要做什么。人们会说,‘哦,我读到过这个,’你知道,‘我们被拜访过吗?这是真的吗?’”

  除了需要睡眠,柯廷安还喜欢这些问题。这位47岁的天体物理学教授是寻找外星生命的先驱和世界专家。作为《外星地球:宇宙中的行星狩猎》(Allen Lane)一书的作者,她很清楚自己选择的研究领域触及了人类深刻而持久的魅力——我们在宇宙中是孤独的,还是其他地方有生命?

  作为纽约州伊萨卡市康奈尔大学卡尔·萨根研究所(Carl Sagan Institute)的主任,她比地球上几乎任何人都更有资格回答这些问题。该研究所汇集了来自许多不同学科的科学家,共同探索恒星间的生命。

  当我通过Zoom在她位于伊萨卡的家中与她联系时,她刚刚从新西兰为期三周的巡回演讲中回来,并去了佛蒙特州的伯灵顿,“在那里我们看到了令人难以置信的日食。”太美了。”

  她乐观、热情、善于表达。她相信,外星生命的证据近在咫尺。柯廷安正在寻找“生物特征”——在遥远行星的大气中存在生命的迹象,即地球上有机过程产生的那种气体,氧气、甲烷和其他气体。她说:“我们实际上有一种工具(可以找到它们)。”“很多人都没有意识到我们有。我们有詹姆斯·韦伯太空望远镜,它已经在太空中运行了大约一年。我们生活在这个黄金探索的时代,数以千计的其他世界就在我们的家门口,我们现在可以真正探索。”

  《外星地球》继承了流行科学的最佳传统——将水世界、熔岩行星,以及像我们地球一样的蓝点以一种永远不会干燥或无法穿透的方式呈现在我们眼前。柯廷安是一个天生的沟通者;她在康奈尔大学教的一门课是为非科学专业的学生介绍天文学——“我喜欢能够改变他们对宇宙的看法,”她说。她带着9岁的女儿离开学校去了新西兰;她说,这是向她展示世界是一个球体的完美方式,“把那些物理概念”放在我们生活的星球上。

  Lisa Kaltenegger at Cornell University

  没有人会认为柯廷安是不明飞行物、外星访客、绑架和其他事情的天真信徒。事实上,她在书的开头就把迄今为止提出的所有“证据”一扫而空。她承认,UFO猎人是在回应“试图在宇宙中寻找生命的兴奋”,但她说,“很多时候,UFO目击事件的数据还不够好。”“如果你的照片上有污点,这很有趣,但是……”

  这是一个大大的“但是”。人们必须了解目击事件的所有可变因素,Kaltenegger解释说,光反射,天气模式,如果某个物体看起来移动得非常快,它离我们有多远。她在书中指出:“我基本上是说,这些数据还不足以让我们得出任何结论。”

  那么,美国前空军军官大卫·格鲁希(David Grusch)呢?他去年在美国众议院小组委员会作证说,他在不明飞行物特别工作组任职期间,曾看到文件显示存在一个秘密的不明飞行物检索计划;美国拥有多艘外星飞船,在外星人坠毁地点发现了“非人类生物”?

  柯廷安说,她写书的时候“有点考虑到这一点”。“因为我认为人们非常非常聪明,当它只是有点太方便时,他们实际上就会开始怀疑这些东西。但是并没有太多容易获得的信息告诉你,如果有人想卖给你这个,你要小心,你应该问什么问题。

  “当我看到(证词)时,老实说,我想的是,‘哦,上帝,我希望这是真的。“如果有外星人来这里,那就容易多了。因为即使使用我们最大的望远镜,寻找化学成分和气体作为生物特征也是很困难的。”

  她认为,我们不断被星际实体访问的想法回避了一个问题,为什么?考虑到我们与任何能够进行星际旅行的智能生命形式之间的技术鸿沟。“我们还处于太空探索的初级阶段。我们在月球上有靴子,但我们甚至在火星上都没有,”她说。“我们不是你会去的地方。”

  她说,当她看到格鲁什这样的声明时,所有这些都在她的脑海中闪现。“这就是科学方法如此重要的地方。这种万金油可能对你没有帮助。”她强调,如果是他们的健康问题,人们会征求第二意见。“有趣的是,当有人试图向他们兜售外星生命的证据时,有些人会暂停这种思考。”她说,至少,在没有“第二个独立团队来证实它”的情况下,人们不应该相信它。这是最微不足道的事。”她说,她自己的方法“是一种更强有力的循证搜索工具”。

  David Grusch

  她认为,即使科学家准备将他们的地外生命证据公之于众,门槛仍然很高。哈佛大学科学教授阿维·勒布(Avi Loeb)在2021年的畅销书《地外》(Extraterrestrial)引起了轰动,该书认为,2017年在距离地球数百万英里的地方发现的一个异常薄的恒星物体是一个外星光帆,由太阳辐射而不是风推动。

  “我认为Avi真的想要发现宇宙中生活的人,“柯廷安说,与一个表达式可以被解释为一个呻吟,“当人们看着它说,它不能[勒布所谓]因为它移动时,在这一点上,我认为作为一个科学家,你训练接受死亡的一个美丽的假说,一个丑陋的事实,而你继续下一件事…我认为在某种程度上,作为科学家,我们知道更好。很有可能,这不是一个轻帆。”

  然而,在柯廷安的世界里,2017年发现了四颗可能支持生命的行星,它们围绕着距离地球仅40光年的红矮星Trappist-1运行。“詹姆斯·韦伯太空望远镜现在正在观测这些行星,”她说。“我们有机会在这些星球上找到气体。然后弄清楚在接下来的5到10年里,它们身上是否有生物特征。”这个时间框架,即使有太空望远镜的奇迹,也是必要的,因为在恒星本身有如此多的光干扰的情况下,很难清晰地描绘出一颗系外行星的图像。这需要时间。

  但是,柯廷安说:“如果生命无处不在,那么它可能在那个系统中。我们可能需要观察100个星系才能发现生命,或者1000个。但也有可能我们只需要观察一个系统。”她说,如果是这样的话,那么宣布我们并不孤单,“可能只需要几年时间”。

  当柯廷安还是个小女孩的时候,她生活在奥地利贝希特斯加登阿尔卑斯山脉下一个安静的河谷里的小镇库赫尔。她的视野有一天会扩展到我们太阳系以外最远的可见行星,这是不可想象的。

  她的父亲是土木工程师,母亲是秘书;她姐姐是一名建筑师。柯廷安告诉我,她对周围的世界“总是很好奇”。“我是那些有很多问题的孩子之一。”到10岁的时候,当地的图书馆已经放弃了对她可以借书数量的限制。然而,又过了五年,第一颗系外行星——太阳系外的行星——才被发现。直到1995年,她在格拉茨大学学习天体物理学的第一年,才在飞马座发现了第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星。

  亚历山大天文学家托勒密早在公元二世纪就发现了这个星座,然而这颗行星——飞马座51 b的发现却是一个改变游戏规则的启示。不过,柯廷安觉得,“这是Nasa做的事情,是大国做的事情,我当时在格拉茨学习,那是一个很小的小镇。”

  一年后,她乘坐打包航班和公共汽车前往科西嘉岛参加“太阳系外行星”的会议,并遇到了“第一次提出所有这些问题的一小群人,你知道,这意味着什么?外太空会有更多的行星吗?我们应该做些什么呢?这是一个非常扁平的等级制度——教授会问学生他们怎么想,我怎么想。当时我是一名大二的大学生……讨论非常吸引人。”

  她很快意识到,“要了解一颗行星,你必须了解它的恒星,你必须了解它的地质学,你必须了解它的生物学……我基本上是在想,这永远不会无聊。”

  'We may need to observe 100 systems before we find life, or 1,000,' says Kaltenegger

  几年内,她获得了天体物理学博士学位,并在27岁时搬到了哈佛大学;2010年,她在德国海德堡马克斯·普朗克天文学研究所(Max Planck Institute for Astronomy)担任一个研究小组的领导,之后在康奈尔大学(Cornell)担任天文学副教授。

  一路走来,柯廷安多次遭遇性别歧视。“情况好多了。有时它仍然不是那么好。”她描述了自己在欧洲航天局(European Space Agency)工作的第一周,她的老板忘记为与航空航天工程师的会议复印幻灯片,但坚持让她不要去复印,并告诉她,如果她被人看到在复印,不管她后来做了什么,他们都会把她当成秘书。她说,每当性别歧视的态度被表达出来时,挑战它们是至关重要的,因为“如果没有人站出来说话,他们就会把它理解为每个人都同意他们的观点,而事实并非如此”。

  “我想说,80%甚至90%的人认为女性在科学领域是有能力的。他们也明白这是历史上的有色人种,没有那么多女性取得重大突破,因为她们进入这个领域非常困难。如果他们在那个领域,大多数时候,他们并没有因为自己的发现而获得赞誉,而是被别人获得了。”

  她觉得需要一种跨学科的方法,正是这种感觉为卡尔·萨根研究所(Carl Sagan Institute)播下了种子。2015年,她成立了卡尔·萨根研究所(Carl Sagan Institute),并成为该研究所的创始主任。她说:“再也没有人能了解所有的科学了,所以我建立了这个研究所,包括大约15个不同的院系,从天文学、地质学、生物学到音乐和表演艺术,把这些信息联系起来。”

  现在已经确认的系外行星有5000多颗,随着更强大的望远镜的出现,可以对它们进行更详细的研究。在这些行星上寻找生命证据的范围已经缩小到恒星系统的“宜居带”——通常被称为“适居带”,因为它“不太热,不太靠近恒星;不要太冷,不要太远”,柯廷安解释道。事实上,条件刚刚好。

  她说:“我们所知道的是,在每五颗恒星周围,都有一颗行星处于可居住区域,小到可以成为一块岩石。”“仅我们的银河系就有2000亿颗恒星。所以五分之一的机会给了你数十亿的机会。”她很清楚这对寻找外星生命意味着什么。“我认为最大的惊喜是我们什么也没找到。”

  不过,她知道,有些科学家对“生物特征”作为生命存在的决定性证据的有效性表示怀疑,他们认为不能排除产生相同气体成分的化学过程的可能性。柯廷安拥护科学怀疑主义:“我认为科学方法的残酷是非常重要的,尤其是当你想要有所发现的时候。仔细审查是科学最大的力量,因为它能切断错误的答案。然而,我认为我们目前确实有一些生物特征的组合,氧气和甲烷的组合,在特定的情况下,如果这颗行星在这个可居住的区域内,我们除了有生命之外没有其他的解释。”

  她说,确定性可能不是100%,但如果可能性达到95- 99%,那么它将跨越科学信心的门槛,因为任何其他解释都将依赖于“我们不了解也从未遇到过的非常奇特的地球化学……这将在很大程度上取决于我们发现了多少这样的行星。”如果我们发现了很多有生命迹象的行星,那么对每一个行星都适用的奇特地球化学将是极不可能的。”

  我想问柯廷安关于1996年电影《独立日》和其他许多电影中的场景:考虑到我们作为一个物种本身的暴力和贪婪的品质,我们在寻找外星生命的过程中是否犯了一个错误——有任何理由认为智慧的外星生命是良性的吗?2011年,物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)说,“光是这些数字就能让我们完全理性地思考外星人的存在”,但他也表示,“如果外星人访问我们,我认为结果会和克里斯托弗·哥伦布(Christopher Columbus)首次登陆美洲一样,那对美洲原住民来说并不是很好。”

  柯廷安喜欢科幻小说,她说如果外星人真的造访地球,我认为《接触》(1997)和《降临》(2016)中的军用直升机和隔离区“肯定会发生”,但她不相信独立日的情节。

  至于对接触的恐惧,她指出,“猫已经出袋了”。她解释说,一个科技文明可以很容易地使用“生物特征”技术来观察地球,并发现它在很久以前就支持生命。

  “在我2007年发表的第一篇真正的科学论文中,”她说,“我们发现,在地球历史上大约20亿年的时间里,你可以找到氧气和气体的结合,这是生命的黄金指纹。”如果有人在那里,我不认为宣布我们的存在会有什么大的不同。因为如果他们有我们的技术水平,他们就会知道我们在这里。已经20亿年了,还没有人来吃我们。”

  我想知道她对埃隆·马斯克的太空探索项目和他在火星上建立可持续殖民地的计划有什么看法。“我不想住在火星上,”柯廷安说。“我认为这将是非常困难的,因为你不能呼吸,所以这是一个与我们以前的探索完全不同的阶段——即使在北极,你也可以呼吸。但我认为如果有人想做的话,会很有趣。我认为太空探索实际上有很大的好处。”

  星际飞船将把人类带到火星pic.twitter.com/BMBNI2mMKF

  ——埃隆·马斯克(@elonmusk), 2024年3月14日

  有人可能会预料到这种反应——柯廷安的丈夫(菲利佩·佩雷拉饰)是一名航天器系统工程师——但她说,这样做的好处之一是生态方面的。“当你进入太空时,你必须能够完美地回收。”她补充说,可以把地球本身看作是“一艘巨大的宇宙飞船”。“它的生命支持系统是生物圈。”

  我想知道,在其他星球上发现生命会对我们对上帝的概念产生什么影响。“对我个人来说,科学和宗教并不冲突。对我来说,宗教是你不能做任何测量的地方,你没有任何数据,你必须相信。而科学是另一个领域,你有数据……我认为当人们误解了事物的有效性时,问题就开始了。如果你告诉我你必须相信圣经里写的一切,那么你很快就会遇到麻烦,因为我可以告诉你,地球没有7000年的历史。

  “我认为无论你持有什么宗教信仰,在接受科学的同时,看看它实际上揭示的宇宙之美,都有空间。我不能告诉你上帝的概念是什么样的,这是每个人的个人观点。但还是有空间的。如果你愿意,你可以把它放在大爆炸之前——大爆炸之前是什么?我们不知道,我们没有数据。”

  柯廷安“绝对”希望她能在有生之年找到自己想要的东西。她说,与计算机的发明相比,人工智能的引入是一个进步。“人工智能非常擅长解读,‘哦,这就像20%的绿色植被、40%的水和30%的冰。’现在我们有了可以识别模式的东西。”

  下一代太空望远镜——宜居世界天文台的设计也已拟定。

  但是,她坚持认为,“我认为科学是一张美丽的思想网,它可以通过时间传播。即使我们不能在我的有生之年找到它,我们把想法放在一起,我们把事情落实到位是踏脚石,将允许下一代去做。”

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