外星智慧生物存在吗？

环境因生命而改变的地球

据认为，地球是在大约46亿年前在这个宇宙中诞生的。地球诞生后不久，根本没有生命存在，大气层的成分也与现在完全不同。大约 40 亿年前，生命首次出现在地球上。我们仍然不太了解第一个生命是什么样子，但它可能是像细菌一样的单细胞生物。从这些小生物中，诞生了许多生物，并散布到地球各地。

据说人类大约在七百万年前首次出现。此外，现代人类，即智人（Homo sapiens），大约在20万年前出现在地球上。如果我们把从地球诞生到现在的时间换成一年，假设地球诞生于1月1日午夜，那么人类就会在12月31日晚上11点37分左右出现。从地球历史来看，人类可以说是后来者。

地球环境将随着新来者人类的到来而发生巨大变化。然而，如果我们回顾地球的历史，早在人类出现之前，地球就已经发生了重大变化。大约20亿年来，地球大气层含有大量二氧化碳、氮气和水蒸气，而氧气却很少。当然，当时地球上只有厌氧细菌，不需要氧气。然而，随着27至21亿年前蓝藻的出现，这一情况发生了巨大的变化。

[图1]叠层石
澳大利亚最西部鲨鱼湾的叠层石。叠层石是蓝藻活动形成的层状沉积物，是蓝藻繁盛时期留下的痕迹。
©西澳大利亚州政府

蓝藻是第一个通过光合作用产生氧气的生物体，通过大量繁殖，它们持续向地球释放大量氧气。氧气具有与周围物质发生剧烈反应的特性。因此，它很容易损伤细胞，对于早期地球上存在的厌氧菌来说，相当于毒药。随着蓝藻释放的氧气增加了海洋表面和大气中的氧气浓度，迄今为止一直存在的厌氧细菌被剥夺了家园，被迫进入深海。

此后，抗氧生物体出现并遍布地球各地。地球氧气浓度的增加成为新生物创造的驱动力，多细胞生物也出现了。大约4亿年前，许多生物的活动范围从海洋扩展到陆地，极大地改变了陆地面貌。

人类的到来进一步加速了这一变化。通过用灵巧的双手制作工具，并通过语言与人类同胞交流，人类获得了优于其他生物的优势，将活动范围扩大到全球，并生活在不受气候和地形影响的各种地点。随着时间的推移，工具变得越来越复杂，甚至可以影响地球的气候。

据说人类与其他生物的主要区别在于智力。人类通过大脑的极大发展获得了智慧并建立了文明。定义什么是智力是非常困难的。以轮椅上的天才物理学家而闻名的英国史蒂芬·霍金博士（1942-2018）在被问及对地外智慧生命的看法时曾开玩笑说：“地球上有什么东西值得被称为智慧生命吗？”但我们对智慧仍然知之甚少。最近，人们已经清楚，除了人类之外的动物也从事智能活动，但目前的情况是，我们并不完全了解包括人类在内的智能是如何发展的，以及人类的智能是如何维持的。

在这种情况下，在这个宇宙中寻找智慧生命是极其困难的。然而，如果这个宇宙中有无数的行星，其中一些行星是像地球这样的高度智慧生命体的家园，也就不足为奇了。这就是为什么现在许多天文学家相信宇宙中可能存在外星智慧生物的原因。

引起全世界关注的火星争议

从过去到现在，外星智慧生命的搜寻已经进行过多次。智慧生命的第一个证据是在地球的邻近星球火星上。 1877年，意大利天文学家乔瓦尼·夏帕雷利（Giovanni Schiaparelli，1835-1910）观察火星，发现火星被条纹网络覆盖。夏帕瑞丽宣布这些产品线为“金丝雀”。 canali这个词在意大利语中是“沟渠”或“渠道”的意思。斯基亚帕雷利本人似乎并不太关心这些条纹是自然的还是人造的。

火星的条纹，夏帕雷利将其称为金丝雀，后来被翻译成英语“运河”，并被引入世界各地。运河这个词过去指的是人工建造的水道，所以如果火星上有运河，人们就会猜测可能有火星人。美国天文学家珀西瓦尔·洛厄尔（Percival Lowell，1855-1916）坚信这一理论。洛厄尔原本是个富翁，但他对天文学产生了兴趣，并利用自己的财富建造了天文观测站并进行观测。他花了10年时间观察火星，并声称火星上有火星人修建的运河。这一说法使世界各地许多人意识到火星人的存在。

有些人对火星运河理论持肯定态度，而另一些人则反对。主要的反对者是希腊天文学家尤金·安东尼亚迪（Eugène Antoniadi，1870-1944）。在用小型望远镜观察时，他观察到了斯卡瓦莱里声称的条纹，但当他用口径83厘米的大望远镜观察时，却看不到条纹状的结构。他们得出的结论是，火星表面覆盖着许多微小的斑点，通过小型望远镜观察时，这些斑点呈线条状。

此外，1898年，英国小说家赫伯特·乔治·威尔斯（Herbert George Wells，1866-1946）出版了科幻小说《世界大战》，其中火星人攻击地球，一炮而红，火星人的形象在社会上广泛树立。洛厄尔等人倡导的火星运河理论，引发了火星上可能存在外星人的浪漫想法，也让很多人有机会关注火星。

然而，到了 20 世纪 60 年代，当探测器被发射到火星时，情况完全改变了。尽管1964年发射的水手4号以及1969年发射的水手6号和7号成功飞越火星并拍摄了照片，但在任何地方都没有发现运河。此外，1971年5月发射的水手9号于同年11月14日进入绕火星轨道，成为世界上第一颗绕火星运行的卫星。水手9号成功拍摄了约70%的火星表面区域的7300多张图像，并发现了许多火星最具代表性的地貌，如水手峡谷和奥林匹斯山，但没有发现运河等人造结构。这些探索彻底驳斥了火星上的运河说，证明了火星上不存在人类。

[图2]火星车水手9号
世界上第一艘航天器成功进入火星轨道并拍摄了大约 70% 的火星表面。
©NASA/JPL-加州理工学院

[Figure 3] Marines Gorge
一个长约3000公里、宽600公里、深8公里的巨大山谷。
©NASA/JPL-加州理工学院

[图4]奥林匹斯山
太阳系最大的火山，海拔27,000m。
©NASA/JPL-加州理工学院/USGS

飞船上携带的消息

虽然很明显火星人不存在，但这个宇宙中极有可能存在智慧生命形式。带着这样的希望，人们正在尝试向看不见的智慧生命形式发送信息。 1972年和1973年发射的先锋10号和先锋11号行星探测器是人类首次发射到比木星更远的行星的探测器。

这两个探测器装有刻有外星智慧信息的金属板。当时，太阳系中距离地球最远的木星以外的区域，还是一个未知、未知的地方。因此，他们考虑到遇到智慧生命体的可能性，决定制作一块金属板。金属板上装饰有男性和女性人类的图片以及太阳系的位置，试图告诉人们人类的存在。希望如果智慧生命体看到它，他们将能够破译刻在金属板上的信息并了解地球和地球人的存在。

此外，1977 年发射的行星探测器航行者一号和航行者二号也携带了外星智慧生物的信息。 Voyager 上安装的唱片是一块镀金铜板。该记录不仅包含来自世界各地的各种声音、来自世界各地的音乐、问候等音频信息，还包含转换为音频数据的图像信息。除了记录外，航海者号还携带了一张金色圆盘，上面有地球在太空中的位置等信息。该光盘包含有关如何播放以及持续多长时间的说明，以便任何遇到 Voyager 的智能生命体都可以播放该唱片。

[图5]航行者1号图像
©NASA/JPL-加州理工学院

[图6]安装在Voyager上的镀金唱片和金色唱片
©NASA/JPL-加州理工学院

航海家一号和航海家二号也旨在探索比木星更远的行星，航海家二号是世界上第一个接近天王星和海王星的航海家，并成功地将详细信息传输到地球。顺便说一下，航行者二号接近海王星时发送到地球的一些数据是由安装在长野县臼田太空观测站的 64m 抛物面天线接收的。臼田航天中心参加了日美联合无线电科学实验，调查海王星大气层的结构，并成功接收了航行者二号发射的微弱无线电波。它展示了世界上最好的超长距离通信接收能力之一。

先驱者 10 号和 11 号以及航海家 1 号和 2 号正在轨道上逃离太阳系。先驱者 11 号于 1995 年 11 月失去联系，先驱者 10 号最后一次通讯是在 2003 年 1 月 22 日收到的。两艘航天器可能仍在向太阳系外围徘徊。与此同时，旅行者一号于2012年8月25日逃离日光层，旅行者二号于2018年11月5日逃离日光层。太阳发射带电等离子体粒子，称为太阳风，受太阳风影响的区域称为日光层。

[图7]逃离太阳系的人造卫星的轨道和位置（直到1992年）

航行者一号和航行者二号均已离开日光层，但尚未离开太阳系。太阳系的定义尚未明确确定，但说到受太阳引力影响的区域，据说太阳系比日光层大100至1000倍。航海者一号和航海者二号是到达最远的人造物体，但它们仍然没有离开太阳系。这些探测器遇到外星智慧生物的可能性极小。即使我们遇到了，也没有办法把它传送到地球。

[图8]旅行者一号和二号离开日光层的图像
两艘飞船脱离太阳风的影响，进入星际空间^*1
©NASA/JPL-加州理工学院

利用无线电波寻找外星人

即使无法以物理方式传递消息，也可以使用无线电波向远处的智能生命体发送消息。基于这个想法，1974年，波多黎各阿雷西博天文台的巨型射电望远镜向太空中的智慧生命体发送了一种名为“阿雷西博信息”的无线电信号。这条消息的目的是让任何有数学素数知识的人都可以重建图片，通过重建的图片，他们可以了解人类对十进制数的使用、人体的形状、DNA的化学结构、太阳系等。智慧生命体收到这条消息，有可能会发回回复，但迄今为止，四十多年过去了，还没有收到任何智慧生命体的回复。

[图9]阿雷西博天文台
安装了直径约305m的巨大射电望远镜。
©国家科学基金会

[图10]阿雷西博消息
©阿雷西博消息项目

确认外星智慧生命存在的另一种方法是接收智慧生命发射的无线电波。目前，我们使用无线电波进行电视广播、无线通信等。这些人造无线电波被发射到太空中，因此，如果我们有技术在太空中接收地球的无线电波，我们就可以观看地球上播放的电视节目。

如果外星智慧生物以与地球人类似的方式进化，他们可能会使用无线电波进行交流。支配这个宇宙的物理定律在任何地方都是相同的，所以如果你理解物理定律，你最终可能会使用与地球上频率相似的无线电波。基于这个想法，长期以来人们一直在尝试观测来自太空的人造无线电波。尽管还没有从太空观测到人造无线电波的报道，但希望在不久的将来能够探测到这种无线电波。

计划在澳大利亚和南非建造的SKA（平方公里阵列）被认为是最有可能接收来自太空的人造无线电波^*2SKA正在推进一项计划，建造一组所有天线总面积为1平方公里的射电望远镜。他们计划观测不同频段的无线电波：澳大利亚的甚高频（VHF）和南非的超高频（UHF）。 VHF用于空中交通管制通信、FM无线电广播等，UHF用于电视广播、手机等。

[图11]即将在南非建造的SKA射电望远镜的艺术效果图
©SKA

[图12]澳大利亚即将建造的SKA射电望远镜的艺术效果图
©SKA

SKA 是一个非常大的射电望远镜群，因此它将分两个阶段建造。第一阶段SKA1计划于2021年开始建设，2027年左右开始全面运行。一旦SKA1观测开始，将可以确认距地球约50光年范围内是否存在发射人工无线电波的智慧生命体。当第二阶段建设完成并完成全规格SKA时，我们将清楚是否来自比SKA1大数十倍的范围的人造无线电波。

如果SKA能够观测到人造无线电波，将为支持地外智慧生命的存在提供有力的证据。即使无法观测到，也会从科学上证明一定范围内不存在外星智慧生命。如果没有发现外星生命，有些人可能会感到失望。然而，随着观测技术的发展，我们正在进入一个可以科学调查地外生命形式存在的时代。仅这一事实就可以被认为是一个巨大的进步。

虽然据说宇宙某处存在智慧生命，但要获得智慧生命存在的证据并不容易。地球形成后，经过46亿年，人类才出现在地球上。即使其他星球上诞生了智慧生命体，如果它们诞生的时间不同，或者文明发展的时间不同，它们也很可能永远不会注意到彼此。而且，即使智慧生命体在宇宙的某个地方创造了类似于地球人的文明，我们仍然无法注意到他们的存在，因为那个星球距离太远了。即使智慧生命从200光年外的行星发出人造无线电波，也要到200年后才能到达地球。无法保证无线电波会及时到达地球，并且它们可能会非常微弱，以至于地球的技术很难检测到它们。

人类诞生在这个地球上，现在能够观察宇宙，这本身就可以称为一个奇迹。只要想到这样的奇迹正在这个宇宙的某个地方发生，我就兴奋不已。即使找到外星智慧生命存在的证据也可能是奇迹。迄今为止，人类已经接受了许多被认为不可能的挑战，并取得了许多成功。即使一个问题目前看起来很困难，如果你继续尝试，也可能会出现重大突破。外星智慧生命形式的发现可能领先于日常技术的发展。

作家

荒船芳孝(Yoshitaka Arafune)

Science Writer

在东京理科大学就读期间开始担任科普作家。他的研究领域广泛，从宇宙学到日常生活中经历的科学现象，并进行研究和写作活动。我想向尽可能多的人传达科学的乐趣，科学每天都在不断有新的发现。他的主要著作包括《通过五个谜团了解宇宙》（平文社）和《你想告诉人们的关于地球的神秘琐事》（长冈书店）。