近日，在一篇發(fā)表于《天體物理學(xué)》雜志上的論文中，英國諾丁漢大學(xué)的天體物理學(xué)家湯姆·韋斯特比和克里斯托弗·J·康塞利斯估算出了銀河系中地外文明的數(shù)量：銀河系中可能存在至少36個(gè)與地球文明類似的、具有無線電交流能力的外星文明。
宇宙中是否存在地外文明一直是一個(gè)熱門話題，有人對此堅(jiān)信不疑，也有人對此保持懷疑。那么對于天文學(xué)家呢?他們是否相信地外文明的存在?是否已經(jīng)擁有更加科學(xué)的“證據(jù)”?
人類為何并不孤單?
要從“哥白尼原理”說起
天文學(xué)中有個(gè)著名的“哥白尼原理”——地球在宇宙中的位置并無任何特殊。有時(shí)也表述為，宇宙中任何一個(gè)地方的觀測者都會(huì)看到和我們所見同樣的大尺度結(jié)構(gòu)圖像，這已經(jīng)被眾多天文觀測所證實(shí)。更進(jìn)一步，有人認(rèn)為生命在宇宙中也并不特殊，既“天體生物學(xué)哥白尼原理”。盡管到目前為止人們還沒有真正找到系外生命，但眾多天文學(xué)家都對這一“原理”持肯定態(tài)度。因?yàn)樗玫皆絹碓蕉嚅g接觀測數(shù)據(jù)的支持。
通過天文觀測人們發(fā)現(xiàn)，僅銀河系中就有至少兩千億顆恒星，而宇宙中的星系總數(shù)則是在幾千億顆以上!其中的行星也絕不罕見，從1995年人類發(fā)現(xiàn)第一顆系外行星起，到現(xiàn)在短短20多年，就已發(fā)現(xiàn)了4100多顆。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，人們根據(jù)概率論已經(jīng)可以相當(dāng)有把握地估算出，銀河系內(nèi)恒星周圍的宜居帶中存在類地行星的概率約為19%，也就是說像地球這樣的行星在銀河系中至少有400億顆。如果人類文明是唯一的，那么文明存在的概率就只有不到400億分之一，這違背了概率論中的“小概率事件原理”。因此天文學(xué)家才能斷定，我們銀河系中一定還存在其他文明。
當(dāng)然，這里有一個(gè)需要注意的問題，即“天體生物學(xué)哥白尼原理”的直接數(shù)據(jù)來源只有一個(gè)，那就是地球。基于單個(gè)數(shù)據(jù)外推風(fēng)險(xiǎn)很大，因此上述結(jié)論也并不絕對。雖然目前并不能完全確定需要考慮多少參量，不過從概率上來說，小概率抵不過大基數(shù)，天文學(xué)家才會(huì)有把握地認(rèn)為它是正確的。
36個(gè)類地文明?
有這3個(gè)限定條件
因?yàn)橹挥械厍蜻@一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，英國諾丁漢大學(xué)天體物理學(xué)家湯姆·韋斯特比和克里斯托弗·J·康塞利斯就以地球的形成環(huán)境和歷史來限制地外文明的形成條件，并推斷“可交流文明”(掌握了無線電通信技術(shù)的文明)的數(shù)量。
首先，因?yàn)榈厍蛭拿鞯恼Q生時(shí)間應(yīng)該在50億年左右，所以系外文明所在的母恒星年齡必須要大于50億年。其次，它應(yīng)該誕生在像地球這么大、位于恒星周圍宜居帶內(nèi)的巖質(zhì)行星上。第三，這個(gè)恒星系統(tǒng)要擁有足夠的重元素，例如鐵、銅等金屬元素，否則將無法發(fā)展出類地文明。
因此，他們給出了計(jì)算銀河系中可交流文明數(shù)量的方法——N=N*·fL·fHZ·fm·(L/t′)。其中，N*是銀河系內(nèi)恒星的總數(shù);fL是年齡在50億年以上的恒星比例;fHZ是擁有合適的行星系統(tǒng)的恒星比例;fm是具有足夠多金屬元素的恒星比例;L是可交流文明的平均壽命，即自文明有能力進(jìn)行無線電通訊之日起到它滅亡的平均時(shí)間;t′是(智慧)生命演化的平均可用時(shí)間。以地球?yàn)槔?，可以估算為從恒星形成之?0億年起到今天的這段時(shí)間的平均值。例如，對一個(gè)當(dāng)前年齡為80億年的類地行星系統(tǒng)，其生命演化可用時(shí)間就是30億年。
根據(jù)最新的觀測數(shù)據(jù)，并將限制條件按照強(qiáng)弱分成12個(gè)等級，他們得到了如下結(jié)論：銀河系中像地球這樣的文明有36個(gè)。
進(jìn)化了50億年的外星人?
仍有很大不確定性
研究人員認(rèn)為他們給出了銀河系中類地球文明的數(shù)量下限，而且還進(jìn)一步計(jì)算出，距離我們最近的類地球文明，應(yīng)不超過17000光年。不過文中給出的公式，讓人不禁產(chǎn)生疑問：和德雷克公式相比，這個(gè)公式里有些參量可能并不獨(dú)立。例如銀河系里恒星的平均金屬豐度和平均年齡，即fL和fm可能就不是獨(dú)立變量，雖然相關(guān)性很小，對結(jié)果可能沒有影響;同樣fHZ也未必和其他參量無關(guān)，直接將它們的概率相乘或許并不完全準(zhǔn)確，研究人員也并未對此在文中進(jìn)行進(jìn)一步的分析。此外，文中顯示t′=48±5.5億年，這意味著在銀河系中的類地行星上誕生的文明，他們的平均演化時(shí)間已有將近50億年。如果真是如此，那么銀河系中將有大量地外文明已經(jīng)比我們多進(jìn)化了幾十億年!他們的文明程度將難以想象。
總之，估算有多少外星文明仍然存在很大的不確定性，今后人們必將隨著觀測數(shù)據(jù)的增加而給出更精確的估計(jì)。(李 鑒 作者系北京天文館研究員)
