我们的坐标，已经被2000多颗星星熟知
<p style="margin:20px 0px">图片来源：OpenSpace/American Museum of Natural History</p><p style="margin:20px 0px">无论是为了寻找外星文明，还是搜索可能的星际殖民地，我们一直都在探测系外行星。但如果将视角倒转过来，茫茫宇宙中，又有哪些地方能发现我们小小地球上的人类文明呢？</p><p style="margin:20px 0px">撰文｜王昱</p><p style="margin:20px 0px">审校｜吴非</p><p style="margin:20px 0px">根据太阳系外行星百科全书（The Extrasolar Planets Encyclopaedia）的统计，截至今天，人类已经发现了 4776 颗系外行星。在未来，人类还将发现更多系外行星。不过却很少有人估计，无垠宇宙中，在哪些地方可以看到我们的小小地球，发现萌芽中的人类文明。</p><p style="margin:20px 0px">上周，丽莎 · 卡尔特内格（Lisa Kaltenegger）和杰奎琳 · 法赫蒂（ Jacqueline K Faherty）在《自然》杂志上发表论文，她们利用盖亚天文卫星（Gaia Astrometry Satellite）的数据，发现从 5000 年前到 5000 年后，在 326 光年（相当于 100 秒差距）的范围内，<strong>有 2034 枚天体所在的位置能通过凌星法发现地球</strong>。</p><p style="margin:20px 0px"><strong><strong>凌星法</strong></strong></p><p style="margin:20px 0px">如果存在地外文明，我们通常估计他们的技术水平至少和我们平齐。那么，他们用凌星法来寻找地球也是预料之内的事。</p><p style="margin:20px 0px">上世纪 90 年代至今发现的系外行星数量统计（数据来源：The Extrasolar Planets Encyclopaedia）</p><p style="margin:20px 0px">如果系外行星绕转恒星的平面侧对我们，那么当系外行星转到恒星面前时，就会挡住一部分星光，造成亮度下降，从而我们就能发现那颗系外行星。1999 年，天文学家杰弗里 · 马西（Geoffrey Marcy）首次用这种方法发现了系外行星 HD 209458 b。随后的 20 多年中，<strong>凌星法成为了人类寻找系外行星的主要手段</strong>，人类目前确认的 4776 颗系外行星中，有 3426 颗是通过凌星法发现的。</p><p style="margin:20px 0px">凌星法示意图。在行星转到恒星前时，会挡住星光，使我们监测到的亮度变暗。（图片来源：Wikipedia）</p><p style="margin:20px 0px">用凌星法寻找系外行星存在一个显著的优势：当行星遮挡恒星时，恒星发出的光会穿透行星大气层，从而对恒星光谱产生一定改变，<strong>我们由此能分析行星大气所含的元素种类</strong>。如果考虑到这一点，其他文明可能在超过 20 亿年前的 " 大氧化事件 " 发生时，就能发现地球大气中突然出现了大量不稳定的氧气，<strong>从而推断出地球上有生命在进行光合作用</strong>。当然，这仅仅是能确定地球上存在生命而已。如果想发现地球上的人类文明，还是要在最近的 1 万年间观测到地球。</p><p style="margin:20px 0px">这种方法也存在一个巨大的限制，它要求系外行星的公转平面侧对我们，否则系外行星就不会遮挡它的宿主恒星。反过来，<strong>如果想让其他星能看到地球，那么这些星就必须处在黄道平面（地球绕太阳公转的平面）附近</strong>。而这个区域在星空中的投影，就被称为地球凌日区（Earth transit zone，ETZ），大约只有 0.5° 宽。只有在地球凌日区内，才有机会能用凌星法发现地球。</p><p style="margin:20px 0px">凌星法示意图，只有在 ETZ 范围内才能用凌星法看到地球，ETZ 约为 0.5° （图片来源：Astrobiology 2016 16:4, 259-270）</p><p style="margin:20px 0px"><strong><strong>在哪里能看到地球？</strong></strong></p><p style="margin:20px 0px">虽然在人一生的时间尺度内，星空似乎都是一成不变的，但<strong>如果将时间拉长，夜空中的天体都是在不断运动的</strong>。论文公布的 2034 枚天体中，有 1402 枚正处在地球凌日区内，有 313 枚天体已经离开了地球凌日区，而剩余的 319 枚将会在未来 5000 年内进入地球凌日区。</p><p style="margin:20px 0px">白色区域为地球凌日区在星空中的范围，右图为左图框的局部放大（图片来源：Astrobiology 2016 16:4, 259-270）</p><p style="margin:20px 0px"><strong>这些天体的种类非常丰富</strong>，其中有 109 颗白矮星、8 颗褐矮星和有 1917 颗恒星，其中有 194 颗是类似于太阳的 G 型恒星。现在处在地球凌日区的 1402 枚天体中，有 128 颗 G 型恒星。现在，科学家已经开始对这 1402 枚天体附近可能存在的地外文明展开针对性搜索。</p><p style="margin:20px 0px">在这些天体中，有 17 颗已经被探明的系外行星分布在 7 颗恒星周围。其中最引人注目的是 Trappist-1，<strong>它距离地球 40.66 光年，拥有 7 颗地球大小的行星，其中四颗都处在宜居带中</strong>。1642 年后，Trappist-1 系统将进入地球凌日区，如果那里存在文明，那时他们就能用凌日法发现地球。</p><p style="margin:20px 0px">不过，如果考虑到人类在 100 年前就开始向宇宙中发射电磁波，那么<strong>Trappist-1 所处的位置早已被人类发射的电磁波淹没了</strong>。人类向宇宙中发射的电磁波在宇宙中形成了一个半径 100 光年的球面，在其中有 75 颗恒星能用凌星法发现地球。</p><p style="margin:20px 0px"><strong><strong>外星人发现我们了吗？</strong></strong></p><p style="margin:20px 0px">论文使用的是盖亚天文卫星的数据。它是欧洲航天局于 2013 发射的空间望远镜，在拉格朗日 L2 点不断观测星空。在这里望远镜能尽可能避免地球的影响，不断检测星空中的任意天体。<strong>仅仅是盖亚天文卫星最近一次释放的数据，就包含了 1 811 709 771 个目标</strong>，每一个都可能是一个或多个天体。而在 326 光年的较近范围内，就有 331 312 枚天体，其中 92% 是恒星。</p><p style="margin:20px 0px">盖亚天文卫星（图片来源：Wikipedia）</p><p style="margin:20px 0px">相较而言，<strong>2034 并不是一个很大的数字</strong>。毕竟地球凌日区在天空中的投影只不过窄窄的一圈。对于那些处在地球凌日区内，又处在 100 光年之内能收到人类电磁波的恒星系，论文作者根据统计经验估计，那里<strong>大约分布着 29 个宜居岩质行星</strong>。</p><p style="margin:20px 0px">不过，天文学家口中的 " 宜居 " 并不一定真的适合人类生存。目前，天文学家们还没有就宜居带达成共识，按照有些宜居带的计算方法，<strong>炽热如金星、荒凉如火星，都可能被算作宜居行星</strong>。更何况，就算行星的温度真的宜居，行星上是否含有水也是未知数，出现生命、产生文明的概率就更低了。所以，这 29 颗行星上没有文明发现我们也是情理之中的事。作者也在论文最后写道："<strong>对于和地球文明技术水平相近的文明而言，地球还需要相当长的时间才能引起他们的兴趣。</strong>"</p><p style="margin:20px 0px">不过，如果不将这些行星看作寻找外星人的去处，而是看作未来的星际殖民地，这些行星则是极佳的去处。它们处在黄道平面附近，这意味着<strong>人类可以利用地球公转和太阳系内的引力弹弓效应抵达那里</strong>，大幅度减少对燃料的需求。更何况，在现有物理水平限制下，人类在开启向星辰大海的征途后，往往需要几代人才能到达这些殖民地。如果以这些星球为落脚点，则那些星际拓荒者的后代们，就能在无尽的茫茫星海中，再瞥一眼这个孕育了他们祖先的星球。</p><br>免责声明：如果本文章内容侵犯了您的权益，请联系我们，我们会及时处理，谢谢合作！
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