找不到外星文明?美国打算发激光引外星人主动上门

你来啊!

根据科学家进行的一项新研究,如果宇宙的其它角落存在智能生命,激光可以充当地球的“门廊灯”,以引起外星天文学家的注意。研究指出如果1到2兆瓦的高能激光通过一架30-45米口径的望远镜聚焦并射向太空,所产生的红外辐射束能够从太阳的红外信号中“脱颖而出”,吸引外星天文学家的目光,让他们意识到地球的存在。

科学家指出当前的激光技术能够向太空发射强大的光束,足以引起2万光年外外星人的注意

如果宇宙的其它角落存在智能生物,他们能够知道我们的存在吗?麻省理工学院进行的一项新研究指出,现有的激光技术可以充当地球的“门廊灯”。这盏灯的亮度足以引起2万光年外外星天文学家的注意。研究论文刊登在《天体物理学杂志》上。

论文作者詹姆斯·克拉克称这是一项“可行性研究”。根据他们的研究发现,如果1到2兆瓦的高能激光通过一架30-45米口径的望远镜聚焦并射向太空,所产生的红外辐射束能够从太阳的红外信号中“脱颖而出”,吸引外星天文学家的目光。

比邻星b艺术概念图,所环绕的半人马座比邻星是距离太阳最近的恒星。这颗行星距地球大约4.2光年,是已知距太阳系最近的系外行星

研究指出如果外星天文学家对我们所在的银河系区域进行观测,他们能够探测到这种信号,尤其是对那些栖身附近恒星系统的星球,例如比邻星周围的行星或者TRAPPIST-1系统。比邻星是距地球最近的恒星,TRAPPIST-1距地球大约40光年,周围环绕7颗行星,其中有3颗可能具有适居性。

研究发现如果临近恒星系统能够探测到这样的信号,我们可以借助同等强度的激光,以类似于莫尔斯电码的脉冲形式传送简短信息。克拉克表示:“如果我们想与外星人交流,我们可以利用激光发送数据速率在每秒几百比特左右的信息。这些信息只需短短几年时间便可抵达。”克拉克是麻省理工学院航空航天工程系的一名研究生。

TRAPPIST-1七行星系统艺术概念图

吸引外星人注意的激光“门廊灯”听起来有些不可思议,但克拉克指出只需借助现有的技术外加近期内研发的技术,我们便能够做到这一点。他说:“这是一项富有挑战性的计划,但并不是一项不可能完成的任务。当前研制的激光器和望远镜能够产生一个可探测信号,让观测太阳系的外星天文学家探测到并且从光谱中捕捉到不同寻常的信息。我不知道外星智能生命的第一判断,但这样的信号一定能引起他们的关注。”

克拉克的导师是副教授科里·卡霍伊。作为毕业设计的一部分,克拉克开始研究“行星灯塔”的可行性。他说:“我希望确定一点,即能否利用当前研制的望远镜和激光器打造一个可以被外星球探测到的灯塔。”

比邻星b艺术概念图

首先,克拉克提出一个采用大型红外激光和望远镜的简单概念设计,望远镜用于进一步增强激光的强度。他希望产生一个强大的红外信号,强度至少达到太阳天然红外辐射的10倍。他认为这样的强烈信号足以从太阳自身的红外信号中脱颖而出,最终让外星人的巡天计划观测到。

克拉克对不同功率激光和不同口径望远镜的组合进行了分析。分析结果显示如果让2兆瓦的高能激光通过一架30米口径的望远镜聚焦并射向太空,所产生的信号很容易被比邻星b的天文学家探测到。比邻星b距地球4光年,所环绕的比邻星是我们最近的恒星邻居。类似地,1兆瓦激光和45米口径望远镜产生的信号能够被TRAPPIST-1行星系统的天文学家探测到。克拉克指出任何一个组合都能产生可以从2万光年外探测到的信号。

巨型麦哲伦望远镜艺术概念图

两种设想所需的激光和望远镜技术都处在研发之中,又或者都可在近期内成为现实。1到2兆瓦的激光功率与美国空军机载激光系统相当。按照原定计划,这个激光系统将搭乘军用喷气机,用于从空中拦截弹道导弹。

虽然30米口径的望远镜让地球上现有的任何望远镜相形见绌,但制造这种巨型望远镜的计划已经在实施当中——包括24米口径的巨型麦哲伦望远镜和39米口径的欧洲极大望远镜——将在不久的将来投入使用。在智利,巨型麦哲伦望远镜和欧洲极大望远镜项目已经破土动工。

艺术概念图,巨型麦哲伦望远镜的7个巨型反射镜

根据克拉克的设想,与这些巨型望远镜一样,激光灯塔也应建在山顶,以便将大气层对激光的影响降至最低。射向太空过程中,激光必须刺透地球大气层。克拉克承认兆瓦级激光会带来一些安全问题。这种激光束的通量密度达到每平方米800瓦左右,与阳光接近,后者在1300瓦左右。虽然这种激光束不可见,但如果直视,仍能损伤人类的视力。如果飞船在兆瓦级激光束前方穿过,飞船上的成像设备可能遭到破坏。

欧洲极大望远镜,可对比邻星b进行直接成像

克拉克表示:“如果我们希望在没有人居住或者航天器环绕的地区打造这样的系统,月球远侧无疑是一个更安全的选择。总之,这只是一项可行性研究。究竟是一个好想法还是一个馊主意,仍有待讨论。”

在证明打造行星灯塔具有可行性后,克拉克又进行进一步研究。如果银河系内其它星球的天文学家也打造这样的红外灯塔,当前的成像技术能否探测到?根据他的研究,只有观测方向正确,1米或者更大口径的望远镜才能探测到这样的信号。他说:“望远镜巡天计划观测到外星激光的可能性微乎其微,除非我们将观测对象仅限于距地球最近的恒星。”

欧洲极大望远镜与维也纳圣斯蒂芬大教堂对比

克拉克希望这项研究能够鼓励工程师和科学家研发更先进的红外成像技术,不仅能够捕捉到外星天文学家打造的激光灯塔,同时也能识别遥远行星大气层的气体,以便确定是否存在生命。他说:“即使存在外星人并且打造了激光灯塔,借助当前的观测方式和设备,我们可能也没有那么好的运气,能够对这种灯塔进行成像。对系外行星的红外光谱进行研究以搜寻气体痕迹,我们能够推断出是否存在生命。随着全天域观测的覆盖面越来越大,速度越来越快,如果外星人给外界打电话,我们要比以往更有可能探测到它们的存在。”