維基少年:太陽系/外太空有生命嗎?
簡短的答案是“沒有人知道” - 但試圖根據我們確實知道的來進行一些猜測是很有趣的!
試圖進行良好猜測的科學家使用了一個名為“德雷克方程”的方程,該方程以弗蘭克·德雷克博士的名字命名,他是大約 40 年前第一個嘗試解決這個問題的人。這個想法是,如果你知道生命在地球上形成的可能性有多大 - 如果你知道有多少行星或多或少類似於地球 - 那麼你就可以很好地估計出宇宙中存在多少生命。
我們可以嘗試自己做到這一點。
當你在一個非常黑暗的夜晚仰望天空時 - 遠離城市和道路的燈光,你可以看到大約五千顆恆星和四五顆行星。但幾乎所有在那裡的恆星和行星都非常遙遠,而且太暗了,無法看到。
我們知道,有八顆行星繞太陽執行,我們的太陽與我們銀河系中的其他恆星非常相似。我們的銀河系(我們稱之為“銀河系”,因為它看起來像一滴牛奶灑在夜空中)大約有 3000 億顆恆星。但銀河系是一個相當小的星系,還有許多其他星系。
利用我們最好的望遠鏡,我們可以看到大約 1000 億個星系。有 1000 億個星系 - 每個星系都有數百甚至數千億顆恆星 - 天文學家計算出在我們能看到的宇宙部分大約有 50 萬億億顆恆星!這是一個很大的數字。用數字寫出來是 50,000,000,000,000,000,000,000 顆恆星!
嗯,很難確定 - 但天文學家仔細觀察了我們附近的一些恆星,雖然圍繞其他恆星執行的行星太小了,無法用我們最好的望遠鏡看到,但我們有時可以看到從恆星發出的光線發生輕微的擺動,這是由一顆或多顆繞恆星執行的行星的引力引起的。
瞭解這一點後,我們發現許多附近的恆星至少有幾顆行星,這些行星足夠大,足以讓恆星的光線發生足夠的擺動,以便我們知道它們的存在。可能還有其他行星太小,無法產生足夠大的擺動讓我們測量 - 所以我們不知道到底應該期待多少顆行星。但看來宇宙中可能存在比恆星更多的行星,所以可能有 50,000,000,000,000,000,000,000 個行星可以開始生命。這是一個很大的地方,我們還沒有計算衛星、小行星、彗星和塵埃雲!
這是我們只能猜測的事情。我們知道生命曾經在一個星球上形成,因為我們就是那個生命,我們生活在這個星球上 - 但是我們怎麼知道地球是否只是一個非常特別的地方,或者大多數天空中的恆星周圍都有地球一樣的行星?不幸的是,我們不知道。
- 許多行星可能太熱了 - 就像我們太陽系中的金星和水星一樣。生命無法在那裡生存,因為生命所需的化學物質在東西太熱時無法正常工作。
- 其他行星可能太冷了 - 所以沒有足夠的陽光供植物和動物用作能量。我們太陽系的外部行星 - 冥王星和海王星 - 一定太冷了,生命無法在那裡存在。
- 有可能行星可能沒有正確的生命賦予化學物質混合物。我們的月球上沒有生命,因為它沒有大氣層 - 白天太熱,晚上太冷。
- 其他行星可能會形成,然後在生命有時間形成之前被摧毀 - 在另一些行星上,生命可能在很久以前形成,然後由於某種原因滅絕,
但有大量的行星可供選擇。下次你在海灘或有沙地的遊樂場時,拿一把沙子。一把沙子中有非常多的微小沙粒 - 但恆星和行星比世界上所有海灘上的沙粒還要多!當然,它們不可能都太熱、太冷、太乾或太有毒?
但我們人類還沒有仔細地觀察過足夠多的可能存在生命的地方,無法真正確定生命需要什麼。我們發現了生活在水下火山附近沸水中細菌。有微小的蠕蟲生活在南極附近的冰中。在最深的礦井中,人們發現了生活在岩石內部的細菌。地球上幾乎沒有生命無法生存的地方。
看來,生命可以在一些相當惡劣的地方生存,甚至繁衍生息 - 這表明,一個行星不必是人類舒適的地方才能發展生命。然而,除了人類偶然帶來的東西外,月球上似乎沒有本土生命,我們的人工任務也沒有在火星、金星或我們仔細觀察過的任何彗星上發現生命。
宇宙中有 50 萬億億顆行星,即使每顆行星只有萬億分之一的機會有生命,宇宙中也可能有數十億個星球充滿了生命。但如果可能性這麼低,那麼我們可能在我們自己的星系中是孤獨的,最近的其他生物生活在數億光年之外。即使每個星球的生命機率只有百萬分之一,我們人類和我們的機器人可能也必須旅行數千年,搜尋數百萬個星球和衛星,才能找到它們。
這就是德雷克方程發揮作用的地方
R* × fp × ne × fl × fi × fc × L = 我們可以在我們的星系中與之交談的外星文明數量
這個方程看起來可能很複雜,但當你理解它時實際上很簡單。
R* 是每年出現的恆星數量。所以,例如,如果每年有 10 顆恆星誕生,那麼你就可以劃掉 R* 並改寫成 '10'。
fp 是恆星有行星的機率。如果平均而言,每顆新恆星有 1/2 的機率有一顆行星,那麼替換 fp 的數字將是 0.5 (1÷2)。
ne 是每個太陽系中可以有生命的行星數量。在我們自己的太陽系中,ne 將是 1,因為我們只知道有一個有生命的星球,地球。
fl 是這些行星有生命的機率。如果所有可能存在生命的行星都存在生命,那麼 1 將代替 fl
fi 代表這些星球上存在智慧生命的可能性。如果生命存在的機率是百分之一,那麼 fi 就等於 0.01,也就是 1 ÷ 100。
fc 代表這些智慧生命能夠與我們交流的可能性。這個數字可能是 1(100%),因為如果它們是智慧生命,最終會找到與其他星球交流的方式。
最後,L 代表每個外星文明的壽命(或與我們交流的時長),以年為單位。雖然沒有人知道這個值的實際情況,但弗蘭克·德雷克推測為 10,000 年。
現在,我們將這些數字乘在一起。10 × 0.5 × 1 × 1 × 0.01 × 1 × 10000 = 500 個外星文明存在於我們的銀河系中。不過,這些數值只是猜測,其他猜測的範圍從我們銀河系中只有 1 個文明到數千個文明不等。
宇宙中存在如此多的星球,是否意味著我們應該期待小綠人很快就會從他們的飛碟中跳出來呢?嗯,也許不會。對於生活在銀河系之外的其他星系的生物來說,如果他們注意到我們在這裡,並決定來拜訪我們,即使以光速旅行,他們仍然需要 3 億年才能到達這裡!他們不可能在數百萬年前就出發來拜訪我們,因為人類還沒有存在那麼長時間。
如果我們要被外星人拜訪,他們必須生活在一顆附近的恆星上,並且知道如何以非常快的速度飛行才能到達這裡。這意味著,如果我們要遇到外星文明,它們必須來自距離我們合理旅行時間範圍內的少數恆星中。生命必須非常普遍,才能有足夠接近我們進行面對面接觸的智慧生物。
一群科學家正在透過收聽無線電訊號,尋找我們銀河系中其他智慧生命。他們使用大型射電望遠鏡,掃描恆星,尋找那些具有有趣模式的無線電訊號,這些訊號不會來自自然無線電源。到目前為止,他們還沒有發現任何東西——但這可能意味著他們需要繼續尋找——或者可能是外星人沒有向我們的方向發射任何具有足夠功率的訊號,以至於 SETI 的靈敏射電望遠鏡能夠接收。
另一種可能性是,生命根本沒有在地球上出現。如果生命在整個宇宙中非常普遍,那麼生命可能是在其他地方發展起來後到達地球的。我們知道在地球上發現的隕石來自月球和火星——也可能來自其他行星。我們也知道,以岩石和冰的小碎片形式的太空碎片一直不斷地降落到地球上。如果生命在這些碎片中存在,而地球還很年輕,那麼我們地球人最初來自其他星球的可能性很大。可能是地球上的所有生命都起源於火星,而我們是入侵者!
我們仍然無法確定地球之外是否存在生命,即使生命在宇宙中很常見,我們也不知道是否能夠找到它。
尋找地球以外的生命是一件非常新鮮的事情。人類只搜尋了大約 40 年——而我們只在最有可能的地方尋找了 10 年。如果我們要找到地球以外生命的跡象,這很可能在你的一生中發生。你可能有一天會成為第一個遇到外星生命或透過 SETI 聽到來自另一個世界的資訊的人類!