跳转到内容

维基少年:太阳系/外太空有生命吗?

来自维基教科书,开放书籍,开放世界

简短的答案是“没有人知道” - 但试图根据我们确实知道的来进行一些猜测是很有趣的!

试图进行良好猜测的科学家使用了一个名为“德雷克方程”的方程,该方程以弗兰克·德雷克博士的名字命名,他是大约 40 年前第一个尝试解决这个问题的人。这个想法是,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类似于地球 - 那么你就可以很好地估计出宇宙中存在多少生命。

我们可以尝试自己做到这一点。

宇宙中有多少颗恒星?

[编辑 | 编辑源代码]

当你在一个非常黑暗的夜晚仰望天空时 - 远离城市和道路的灯光,你可以看到大约五千颗恒星和四五颗行星。但几乎所有在那里的恒星和行星都非常遥远,而且太暗了,无法看到。

我们知道,有八颗行星绕太阳运行,我们的太阳与我们银河系中的其他恒星非常相似。我们的银河系(我们称之为“银河系”,因为它看起来像一滴牛奶洒在夜空中)大约有 3000 亿颗恒星。但银河系是一个相当小的星系,还有许多其他星系。

利用我们最好的望远镜,我们可以看到大约 1000 亿个星系。有 1000 亿个星系 - 每个星系都有数百甚至数千亿颗恒星 - 天文学家计算出在我们能看到的宇宙部分大约有 50 万亿亿颗恒星!这是一个很大的数字。用数字写出来是 50,000,000,000,000,000,000,000 颗恒星!

所有这些恒星都有行星吗?

[编辑 | 编辑源代码]

嗯,很难确定 - 但天文学家仔细观察了我们附近的一些恒星,虽然围绕其他恒星运行的行星太小了,无法用我们最好的望远镜看到,但我们有时可以看到从恒星发出的光线发生轻微的摆动,这是由一颗或多颗绕恒星运行的行星的引力引起的。

了解这一点后,我们发现许多附近的恒星至少有几颗行星,这些行星足够大,足以让恒星的光线发生足够的摆动,以便我们知道它们的存在。可能还有其他行星太小,无法产生足够大的摆动让我们测量 - 所以我们不知道到底应该期待多少颗行星。但看来宇宙中可能存在比恒星更多的行星,所以可能有 50,000,000,000,000,000,000,000 个行星可以开始生命。这是一个很大的地方,我们还没有计算卫星、小行星、彗星和尘埃云!

这些行星中生命真正诞生的频率是多少?

[编辑 | 编辑源代码]

这是我们只能猜测的事情。我们知道生命曾经在一个星球上形成,因为我们就是那个生命,我们生活在这个星球上 - 但是我们怎么知道地球是否只是一个非常特别的地方,或者大多数天空中的恒星周围都有地球一样的行星?不幸的是,我们不知道。

  • 许多行星可能太热了 - 就像我们太阳系中的金星和水星一样。生命无法在那里生存,因为生命所需的化学物质在东西太热时无法正常工作。
  • 其他行星可能太冷了 - 所以没有足够的阳光供植物和动物用作能量。我们太阳系的外部行星 - 冥王星和海王星 - 一定太冷了,生命无法在那里存在。
  • 有可能行星可能没有正确的生命赋予化学物质混合物。我们的月球上没有生命,因为它没有大气层 - 白天太热,晚上太冷。
  • 其他行星可能会形成,然后在生命有时间形成之前被摧毁 - 在另一些行星上,生命可能在很久以前形成,然后由于某种原因灭绝,

但有大量的行星可供选择。下次你在海滩或有沙地的游乐场时,拿一把沙子。一把沙子中有非常多的微小沙粒 - 但恒星和行星比世界上所有海滩上的沙粒还要多!当然,它们不可能都太热、太冷、太干或太有毒?

但我们人类还没有仔细地观察过足够多的可能存在生命的地方,无法真正确定生命需要什么。我们发现了生活在水下火山附近沸水中细菌。有微小的蠕虫生活在南极附近的冰中。在最深的矿井中,人们发现了生活在岩石内部的细菌。地球上几乎没有生命无法生存的地方。

看来,生命可以在一些相当恶劣的地方生存,甚至繁衍生息 - 这表明,一个行星不必是人类舒适的地方才能发展生命。然而,除了人类偶然带来的东西外,月球上似乎没有本土生命,我们的人工任务也没有在火星、金星或我们仔细观察过的任何彗星上发现生命。

宇宙中有 50 万亿亿颗行星,即使每颗行星只有万亿分之一的机会有生命,宇宙中也可能有数十亿个星球充满了生命。但如果可能性这么低,那么我们可能在我们自己的星系中是孤独的,最近的其他生物生活在数亿光年之外。即使每个星球的生命几率只有百万分之一,我们人类和我们的机器人可能也必须旅行数千年,搜索数百万个星球和卫星,才能找到它们。

那么有多少外星人?

[编辑 | 编辑源代码]

这就是德雷克方程发挥作用的地方

R* × fp × ne × fl × fi × fc × L = 我们可以在我们的星系中与之交谈的外星文明数量

这个方程看起来可能很复杂,但当你理解它时实际上很简单。

R* 是每年出现的恒星数量。所以,例如,如果每年有 10 颗恒星诞生,那么你就可以划掉 R* 并改写成 '10'。

fp 是恒星有行星的几率。如果平均而言,每颗新恒星有 1/2 的几率有一颗行星,那么替换 fp 的数字将是 0.5 (1÷2)。

ne 是每个太阳系中可以有生命的行星数量。在我们自己的太阳系中,ne 将是 1,因为我们只知道有一个有生命的星球,地球。

fl 是这些行星有生命的几率。如果所有可能存在生命的行星都存在生命,那么 1 将代替 fl

fi 代表这些星球上存在智慧生命的可能性。如果生命存在的概率是百分之一,那么 fi 就等于 0.01,也就是 1 ÷ 100。

fc 代表这些智慧生命能够与我们交流的可能性。这个数字可能是 1(100%),因为如果它们是智慧生命,最终会找到与其他星球交流的方式。

最后,L 代表每个外星文明的寿命(或与我们交流的时长),以年为单位。虽然没有人知道这个值的实际情况,但弗兰克·德雷克推测为 10,000 年。

现在,我们将这些数字乘在一起。10 × 0.5 × 1 × 1 × 0.01 × 1 × 10000 = 500 个外星文明存在于我们的银河系中。不过,这些数值只是猜测,其他猜测的范围从我们银河系中只有 1 个文明到数千个文明不等。

小绿人

[编辑 | 编辑源代码]

宇宙中存在如此多的星球,是否意味着我们应该期待小绿人很快就会从他们的飞碟中跳出来呢?嗯,也许不会。对于生活在银河系之外的其他星系的生物来说,如果他们注意到我们在这里,并决定来拜访我们,即使以光速旅行,他们仍然需要 3 亿年才能到达这里!他们不可能在数百万年前就出发来拜访我们,因为人类还没有存在那么长时间。

如果我们要被外星人拜访,他们必须生活在一颗附近的恒星上,并且知道如何以非常快的速度飞行才能到达这里。这意味着,如果我们要遇到外星文明,它们必须来自距离我们合理旅行时间范围内的少数恒星中。生命必须非常普遍,才能有足够接近我们进行面对面接触的智慧生物。

SETI - 搜索地外文明计划

[编辑 | 编辑源代码]

一群科学家正在通过收听无线电信号,寻找我们银河系中其他智慧生命。他们使用大型射电望远镜,扫描恒星,寻找那些具有有趣模式的无线电信号,这些信号不会来自自然无线电源。到目前为止,他们还没有发现任何东西——但这可能意味着他们需要继续寻找——或者可能是外星人没有向我们的方向发射任何具有足够功率的信号,以至于 SETI 的灵敏射电望远镜能够接收。

宇宙胚种说 - 来自太空的生命?

[编辑 | 编辑源代码]

另一种可能性是,生命根本没有在地球上出现。如果生命在整个宇宙中非常普遍,那么生命可能是在其他地方发展起来后到达地球的。我们知道在地球上发现的陨石来自月球和火星——也可能来自其他行星。我们也知道,以岩石和冰的小碎片形式的太空碎片一直不断地降落到地球上。如果生命在这些碎片中存在,而地球还很年轻,那么我们地球人最初来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于火星,而我们是入侵者!

那么答案是什么?

[编辑 | 编辑源代码]

我们仍然无法确定地球之外是否存在生命,即使生命在宇宙中很常见,我们也不知道是否能够找到它。

寻找地球以外的生命是一件非常新鲜的事情。人类只搜索了大约 40 年——而我们只在最有可能的地方寻找了 10 年。如果我们要找到地球以外生命的迹象,这很可能在你的一生中发生。你可能有一天会成为第一个遇到外星生命或通过 SETI 听到来自另一个世界的信息的人类!

华夏公益教科书