那些寻找外星生命的计划，找到了么？我们是否孤独？

　　我们人类孤独吗？
　　想知道自己在宇宙中的位置是人类的核心向往，千百年来人们一直在思考这个问题。事实上，在基督诞生前数百年，阿那克西曼德和伊壁鸠鲁等希腊哲学家推测宇宙中充满了行星，其中许多可能支持生命存在。然而，在很长一段时间内，我们都无法超越单纯的推测——直到我们发明了望远镜并对科学方法有了正确的理解。人类在几个世纪前就实现了这两个里程碑，现在科学家们正在全力寻找外星生命。嗯，有点夸大其词。但是我们已经取得了相当大的进步，尤其是在过去十年左右的时间里，一些重大发现可能很快就会到来。让我们简要地看看寻找外星人的方向和方法。
　　早些年，不幸的是，阿那克西曼德、伊壁鸠鲁和他们的追随者所拥护的＂宇宙多元论＂理论并没有成功。它被柏拉图和亚里士多德等重量级人物的观点所推翻，他们认为地球是独一无二的。后一种观点与在整个中世纪及以后统治欧洲的基督教教义非常吻合。因此，在很长一段时间内， 假设在我们自己之外存在支持生命的世界，这被认为是奇怪的，而且通常是彻头彻尾的危险。随着哥白尼革命的曙光，在 16 世纪开始以另一种方式摆动。2009 年，时任美国宇航局首席历史学家的史蒂文·迪克告诉作家迈克尔·希尔伯： ＂一旦意识到所有行星都围绕太阳转，就不难想象其他行星会像地球一样。＂
　　这种势头是随着约翰内斯·开普勒、伽利略·伽利莱和艾萨克·牛顿等知识巨头继续充实我们太阳系的运作方式而建立起来的，这些努力在启蒙运动期间达到了近乎狂热的程度。例如，在 17 世纪，捷克天文学家 Anton Schyrleus 考虑过木星上的生物可能是什么样子。而在18世纪，威廉·赫歇尔，发现都天王星和红外光的存在，推测整个生命的太阳系是广泛-包括太阳的表面上。（赫歇尔认为太阳是一颗巨大的行星。）大约在同一时间，科学家们开始思考如何与我们假定的宇宙邻居进行交流。著名的德国数学家卡尔·弗里德里希·高斯 (Carl Friedrich Gauss) 是这个新兴的外星智能 (METI) 消息传递领域的先驱之一。在 1800 年代初期，高斯提议在西伯利亚森林中雕刻巨大的几何形状，以向生活在月球上的＂月球人＂展示我们在这里并知道如何做一些数学运算。
　　与此同时，奥地利天文学家约瑟夫·约翰·冯·利特罗建议在撒哈拉沙漠中挖掘巨大的海沟，用水填充沟渠，并用煤油覆盖液体层。然后煤油会被点燃，产生一个火热的信号，希望能引起任何在地球上密切关注的外星人的注意。这些特别的想法从未被实施。但一个世纪后，科学家们确实开始将一些外星人狩猎谈话付诸行动。
　　第一个真正的生命搜索项目发生在 1924 年 8 月，当时由天文学家大卫·佩克·托德领导的一组科学家使用飞艇将无线电接收器放在离地面几英里的地方——人们认为这是一个聆听的好地方来自火星上的生物的信息，当时它正在特别接近地球。
　　但直到 1960 年，对地外文明的搜索才真正开始。那一年，康奈尔大学天文学家弗兰克·德雷克在西弗吉尼亚州使用射电望远镜收听来自鲸鱼座头和波江座的信号。这项名为 Ozma 项目的努力融合了 Giuseppe Cocconi 和 Philip Morrison 1959 年发表的开创性论文中的想法。从那时起，科学家们一直在寻找。最初，他们几乎只专注于无线电信号，但现在也开始使用闪光。这些是越来越普遍的＂光学SETI＂努力的目标。
　　SETI科学家必须保持开放的心态；毕竟，我们不知道先进的外星文明会发出什么样的信息。因此，该领域的天文学家通常会寻找看起来奇怪和人造的信号，这些信号来自深空，不是由任何已知的自然天体物理现象产生的。
　　如果信号再次出现也很好，因此可以反复详细地研究它。一次性可以永远保持神秘，令人沮丧，就像 1977 年著名的＂哇！＂ 信号显示。在那种情况下，俄亥俄州立大学运营的一个无线电天线接收到了一些如此有趣的东西，以至于天文学家杰里·埃曼写道：＂哇！＂ 在数据打印输出上。研究人员一次又一次地搜索同一片天空，希望得到另一个，但他们从未做到。
　　应该指出的是，SETI 狩猎在历史上一直是一项小规模的行动。找到足够的钱来维持望远镜运行一直是一个问题。美国国会于 1993 年取消了计划中的 NASA SETI 项目，从那时起，ET 猎人大多不得不转向私营部门以获取现金。没有稳定的资金，几年来进展缓慢。但最近私人资金更自由地流入 SETI 领域。其中大部分来自一个人：科技亿万富翁尤里米尔纳。米尔纳热衷于寻找外星生命，于 2015 年制定了一项名为＂突破计划＂的雄心勃勃的计划，以寻找外星人。
　　Breakthrough 旗下的项目包括耗资 1 亿美元的Breakthrough Listen SETI 活动和耗资 1 亿美元的Breakthrough Starshot，旨在开发以大约 20% 的光速向附近的系外行星系统发送微型机器人探测器所需的技术。还有突破性消息，旨在帮助人类制作最好的消息发送到宇宙中，并鼓励关于 SETI 的辩论和对话。科学界内部对 SETI 存在相当多的争论。 包括已故物理学家斯蒂芬霍金在内的一些人认为，向外星人宣传我们的存在是不明智的，外星人的本质和意图对我们来说完全是个谜。毕竟，这些生物可能会在收到我们的地址后掠夺我们的星球。但其他研究人员认为，任何先进到足以前往地球奴役或吃掉我们的生物无论如何都会知道我们在这里。Breakthrough Message 承诺在这场辩论结束之前不会实际广播任何 SETI 信号。但人类已经多次发出信息，最著名的是 1974 年的阿雷西博信息。而那些只是有意的、定向的信件；我们在任何时候都在向各个方向泄漏无线电信号，为任何接近它们的人提供宇宙信息。
　　在火星上寻找生命
　　大约在 SETI 离开地面的同时，行星科学家开始对外星世界进行第一次仔细观察。1964 年，水手 4号飞越火星，传回了这颗红色星球的第一张近距离照片。这些照片揭示了一个干燥、坑坑洼洼且看似荒凉的世界，迫使许多科学家重新调整以前对火星宜居性的乐观看法。（在 19 世纪之交，天文学家珀西瓦尔·洛厄尔（Percival Lowell）曾著名地点燃了火星支持生命的希望，他声称火星上的通道实际上是由智能生物建造的运河。）但乐观主义者在 1969 年得到了一些好消息，在水手 9 号到达环绕火星的轨道后，成为第一个在此过程中环绕另一颗行星的航天器。这次探测发现了河道和火星表面过去液态水活动的其他证据。这些发现帮助美国宇航局开发了两个雄心勃勃的火星生命狩猎任务，即维京 1 号和 2 号，它们于 1975 年相隔几周发射。相同的维京登陆器每人都进行了四项生物学实验，以在红色泥土中寻找微生物生命的迹象。其中一项名为标记释放 (LR) 的实验返回的数据与微生物生命的证据一致。事实上，LR 首席研究员吉尔莱文认为（并且今天继续争论）维京人发现了火星生命的证据。然而，大多数研究数据的科学家不同意莱文的观点，认为这些数据可以用非生物（非生命）化学反应来解释。维京人的结果给了美国宇航局和天体生物学家一些宝贵的教训——主要是他们对火星的了解不够，无法在那里进行适当的生命狩猎。因此，航天局最终开始了一项长期的＂跟随水＂探索战略，寻求更多地了解这颗红色星球上的古代环境条件以及它们如何随时间变化。在过去的几十年里，这一战略为我们提供了许多重要的火星任务，包括轨道飞行器火星奥德赛、火星侦察轨道飞行器和火星大气和挥发性演化 (MAVEN)；漫游者精神、机遇和好奇心；和凤凰号着陆器。
　　这些机器人探险家的工作做得很好，找到了大量证据表明古代火星非常潮湿，并帮助科学家更好地了解这颗红色星球为何、如何以及何时转变为今天这样的干旱沙漠世界。好奇号将这项工作进行得最远，发现它的着陆点，即 96 英里宽（154 公里）的盖尔陨石坑，在数十亿年前就拥有一个长寿命的湖泊和河流系统，该系统本可以支持类似地球的生命.与此同时，一些科学家继续寻找火星生命，专注于可能偶然落入地球的外星人。亿万年来，数十亿颗红色星球的岩石在被强大的小行星或彗星撞击后进入太空。许多地球物质也最终到达了火星，但分类帐显然是不平衡的；太阳强大的引力将更多的东西向内拉向地球。（顺便说一句，这种广泛的岩石交换使一些科学家假设生命实际上首先出现在火星上，然后才到达地球。）
　　1996 年，研究人员宣布他们在一颗这样的火星陨石中发现了潜在的生命迹象，该陨石被称为艾伦山 84001 (ALH84001)。这是一件大事。结果发表在著名的《科学》杂志上，比尔·克林顿总统在白宫草坪上召开了新闻发布会，讨论了这一消息。ALH84001 的故事最终走上了维京之路。其他科学家选择了这一说法，并一致认为陨石证据充其量是模棱两可的。但是，与 Levin 一样，ALH84001 团队坚持其发现，并在今天继续这样做。
　　海洋卫星
　　当然，美国宇航局和更广泛的探索，这些年来并不仅仅关注火星。在卡西尼-惠更斯使命，这在2017年9月结束，转化科学家对土星系统的理解和我们的太阳系的潜力。该任务发现土星最大的卫星土卫六有一个基于碳氢化合物的天气系统，寒冷的卫星表面有液态乙烷和甲烷的湖泊和海洋。生命可以在这些海洋中游泳，尽管它必须与我们在地球上所知道的生命大不相同。
　　卡西尼号轨道飞行器发现了从另一个土星卫星——冰封土卫二的南极喷发的间歇泉。这一发现以及卡西尼号的其他观测结果表明，土卫二在其壳下有一大片咸水海洋。间歇泉会产生巨大的水冰和其他物质羽流，这些云团非常庞大，以至于形成了土星的 E 环。卡西尼号多次飞越这个羽流，收集样本，科学家们分析这些样本以寻找有关月球地下环境的线索。研究人员发现了含碳有机化合物和游离氢，后者表明土卫二埋藏的海洋中存在热液系统。海底热液喷口是地球上生命起源的一种普遍引用的环境。（卡西尼号没有在这种羽流物质中寻找生命迹象；航天器没有配备这样做的能力，因为在任务启动之前没有人知道羽流。）科学家们已经意识到，在太阳系外，埋藏的海洋相对普遍。多颗冰雪覆盖的木星卫星似乎拥有这些海洋——木卫三、卡利斯托，以及最有趣的是木卫二。木卫二巨大的地下海似乎与月球的岩石核心接触，就像土卫二的海洋一样，使得一系列复杂的化学反应成为可能，理论上可能会导致生命的产生。（科学家认为木卫三和卡利斯托的海洋更无聊，夹在冰层之间。）
　　泰坦似乎也埋藏着咸水海洋，这意味着月球可能有两种截然不同的潜在宜居环境。美国宇航局新视野号航天器的观测表明，冥王星表面下也可能存在液态水。而这样的例子不胜枚举。事实上，外太阳系丰富的水世界表明寻找＂地球 2.0＂可能不是最好的寻找生命的策略；宇宙中大部分可居住的不动产可能都被冰层掩埋。
　　系外行星上的生命？
　　这些关于我们天体后院的启示与关于整个宇宙的重大新闻同时发生。在过去十年左右的时间里，正如阿那克西曼德和伊壁鸠鲁在许多世纪前所推测的那样，我们了解到我们的银河系充满了潜在的支持生命的世界。这些知识大部分来自美国宇航局开创性的开普勒太空望远镜，该望远镜于 2009 年至 2018 年 11 月运行。迄今为止，在 4,400 颗已确认的系外行星发现中，开普勒占近三分之二，任务数据显示，行星数量超过了我们银河系中的恒星。
　　其中许多行星与地球的相似之处可能不止于此。开普勒发现，至少 20% 的银河系恒星可能在其宜居带内拥有岩石行星，这是液态水可以在地球表面持续存在的轨道距离范围。这些潜在的宜居世界中的一些距离宇宙万物仅一箭之遥。例如，离太阳最近的恒星——比邻星，距离我们大约 4.2 光年——在宜居带内拥有一颗大约地球大小的行星。（这个被称为比邻星 b 的世界是突破性星际射击的主要目标。）距离我们 39 光年的TRAPPIST-1 系统拥有七个岩石世界，其中三个可能能够支持我们所知道的生命存在. 然而，Proxima Centauri 和 TRAPPIST-1 都是红矮星，占银河系恒星数量的 70%。红矮星是小而非常活跃的恒星，它们强烈的耀斑可能会严重影响行星的宜居性。
　　开普勒的遗产正在由其他系外行星任务继承，例如美国宇航局的过境系外行星测量卫星（TESS），预计将发现数千个环绕附近恒星的外星世界，以及欧空局的 CHEOPS 探测器，其旨在表征其中一些邻近世界的特征。
　　火星漫游者毅力、詹姆斯·韦伯等大量的系外行星发现，以及离家更近的发现，已经将天体生物学从科学边缘带入了主流。正如一些当前和即将到来的任务所显示的那样，美国宇航局最近公开将寻找外星生命列为优先事项。例如，在 2020 年 7 月，该机构发射了毅力漫游车，它于 2021 年 2 月着陆，以寻找古代火星生命的迹象并收集样本以最终返回地球。寻找长期死亡微生物的证据预计是一项非常棘手的任务，理想情况下，由科学家团队在设备齐全的实验室中进行，研究专门挑选出具有生命保护潜力的原始火星碎片。（欧洲航天局也计划在 2020 年 7 月发射自己的火星探测器，名为罗莎琳德·富兰克林，但技术问题将发射推回到下一个窗口，即 2024 年秋季。）
　　2024 年，美国宇航局的欧罗巴快船任务计划向木星系统发射。快船将围绕这颗气态巨行星运行，但会在木卫二上进行数十次飞越，以描绘月球的地下海洋，并为未来的生命狩猎着陆器寻找良好的着陆点，以及其他任务。
　　2027 年，美国宇航局计划发射蜻蜓号探测器，这是一个将飞越泰坦厚厚、烟雾缭绕的天空的探测器。Dragonfly 的主要目标包括研究复杂的化学物质，为生命的出现奠定基础并评估泰坦的宜居性，但旋翼机还将寻找生物特征。
　　该机构还将很快开始在更远的地方寻找外星人。美国宇航局耗资 97 亿美元的詹姆斯韦伯太空望远镜计划于 2021 年 10 月发射，它是标志性的哈勃太空望远镜的继任者，它经常被推迟。
　　强大的新望远镜升空后要做的许多事情之一就是探测附近系外行星的大气层以寻找潜在的生物特征——氧气和甲烷等气体，它们同时存在于世界空气中将为生命提供强有力的证据。
　　如果一切按计划进行，三台备受期待的巨型望远镜将在 2020 年代中后期开始在地面上进行类似的工作。如果望远镜团队和当地社区能够达成协议，巨型麦哲伦望远镜和超大望远镜将在智利山区进行观测，而三十米望远镜将位于夏威夷的莫纳基亚火山顶上。SETI 活动也可能会很快增加，而不仅仅是因为突破聆听。有史以来最大的射电望远镜，即中国的五百米口径球面射电望远镜 (FAST)，于 2020 年初全面上线，搜索技术是其众多费用之一。当然，这只是即将到来的寻找生命活动的部分清单。由于建造和发射航天器的成本持续下降，完整的清单最终可能会变得光彩夺目。这种趋势最终可能使天体生物学任务对从大学团体到普通公民的各种感兴趣的团体变得可行。事实上，米尔纳已经考虑过向土卫二或欧罗巴发起一次生命狩猎任务。一些外星人搜索将继续发生在地球研究中，它不仅涉及对火星陨石的检查。我们一直在寻找地球上的＂影子生物圈＂：一棵完整的生命之树，与包括细菌、蝙蝠、鸟类以及我们目前认为活着的其他一切生命之树分开。
　　仔细想想，这种追求并没有那么疯狂。毕竟，生命在大约 40 亿年前出现在地球上——考虑到我们的星球仅在 45 亿年前形成，并且在此后很长一段时间内仍然炎热和不适宜居住，这一点非常快。因此，生命的出现似乎并不神奇，这反过来又意味着它可能在这里发生过不止一次。
　　费米悖论
　　鉴于潜在可居住的房地产数量惊人——这仅适用于类似地球的生命，更不用说可以支持各种＂奇怪生命＂的环境了——为什么我们还没有发现 ET 呢？诺贝尔奖获得者物理学家恩里科·费米 (Enrico Fermi) 在 1950 年提出了这个问题，特别是指有智慧的外星人。七年后，费米悖论的答案仍然难以捉摸。然而，＂答案＂可能是一个更好的表述，因为多种因素可能共同阻止我们找到智能外星人。其中最重要的是浩瀚的空间，这使得两个文明很难接触到基地。考虑一下：比邻星 b 距离我们只有 4.2 光年，位于一个 100,000 光年宽的星系中。但是 4.2 光年大约是 26 万亿英里（42 万亿公里），人类目前的航天器需要数万年才能跨越这个范围。与聪明的外星人接触也需要时间和气质的调整；他们的文明必须与我们的文明同步发展，这在一个 138.2 亿年的宇宙中绝非易事。并且 ET 必须想要伸出援手。这也不是给定的；正如经济产业省悲观主义者所指出的那样，一些外星人可能想要保持沉默的原因有很多。 或者也许智慧在整个宇宙中都是罕见的，即使生命不是。毕竟地球已经有人居住了大约 40 亿年，但我们发射无线电波的时间只有一个世纪左右，直到 1957 年才发射航天器。而且很难找到遥远的微生物，它们可能还没有发明收音机。我们的技术青年可能是最重要的因素：毕竟，我们才刚刚开始寻找我们的宇宙邻居。而这种搜索大多是停止和随意的，由专门的研究人员组成的小团队进行，他们不得不筹集资金来保持灯亮。
　　但这种情况正在发生变化，正如目前正在开发的令人兴奋的新任务和仪器所显示的那样。所以我们可能很快就会开始得到一些答案。