大家好，我是来自于中国科学院国家天文台的苟利军。上一讲我们回顾了中国航天所取得的一系列成就，这一讲我们就聊一聊大家非常感兴趣的一个话题：地外文明的探测。

“人类在宇宙中是否孤独”可以说是过去几十年中大家非常关心的一个问题。不过在更早的时候，人们肯定相信在地球之外的其他星球上是有生命的。比如距离我们最近的月球上就有着生命，中国的神话故事中有着嫦娥，欧洲的神话故事中有月亮女神赛勒涅。

▲月球表面，美国阿波罗计划宇航员拍摄，图来自NASA

不过，随着后来望远镜的出现，人们看到了月球并非之前想象得那样光洁无瑕，而是看到了充满大小不一、坑坑洼洼的环形山的时候，对于月球上有月亮女神的想法就开始破灭了。不过到了近代，19世纪末20世纪初，随着望远镜越来越大，天文学家利用火星大冲的机会，发现火星表面存在很多线条状的东西，弯弯曲曲，纵横交错，被认为是先进的火星生命挖出来的运河，也就借机提出了火星人的说法。在之后一段时间里，关于火星人的说法非常流行。甚至于在1938年10月30日，美国哥伦比亚广播公司的节目报道火星人入侵地球的消息让上百万美国人突然惊慌失措，准备连夜逃离。哥伦比亚广播公司对于火星人这个主题非常喜欢，甚至于在60年代还拍摄了大家非常的喜欢的《火星叔叔马丁》系列剧，讲述了火星人马丁在地球上的经历。正是因为如此，当人类能够发射人造卫星，有能力去探测其他行星的时候，便首先发射了探测器去火星，甚至于比距离更近的金星还要早一些。

从1960年开始，美苏开始各自发射不同的探测器，然而因为实在是需要的时间过长，大约半年左右，所以难度也更大一些。因此一直等到了1964年，第七次火星任务的时候，水手四号才掠飞成功。等待这么长时间的另外一个重要因素就是，地球和火星之间每隔26个月才会迎来一次火星发射窗口，在1960年和1962年失败的情况下只能等待下一次1964年的火星发射窗口。随着掠飞和环绕器的发射成功，人们对于火星环境有了一个更加清晰的认识：火星表面温度很低，平均温度在零下三十度左右，而且火星表面没有生命的存在。

银河系中是否存在高等智能生命？

就在科学家们利用探测器对于火星和其他行星开始探测时，一些科学家开始思索能否定量地估算银河系中是否存在着高等智能生命。1961年，美国天文学家德雷克作为美国国家射电天文台的一名研究人员，他写下了一个非常著名、被广泛使用的德雷克方程，这个方程被用来估算银河中存在着多少个高等智能生命。这个等式是很多因素的乘积，比如为了估算出生命的数目，我们需要知道恒星诞生率，存在于行星之上的生命出现的概率，还要知道行星在一个恒星周围出现的概率等等。总之这个方程可以简单归纳为两个大的因素的乘积：一个是液态水在行星上存在的概率；另外一个是高等智能生命存在并且进行交流的概率。

尽管德雷克方程中的很多因素存在着极大的不确定性，但是我们知道，寻找系外行星是发现系外生命的第一步。发现系外行星的难度是很大的。有一个事例可以清楚地告诉我们这一点：1977年旅行者一号发射升空，1990年在它距离地球60亿公里的地方，它将望远镜指向地球拍下了地球的照片，然而地球在整个照片中就只占据了0.1个像素，非常小，稍不注意就很容易漏掉。尽管60亿公里听起来是一个很远的距离，然而这仅仅是根据太阳风定义的太阳系边界的一半距离。

我们可以想象一下，如果在太阳系之外的地方去看地球，应该很难发现地球。所以我们从太阳系里去寻找其他太阳系中的行星，难度应该也是很大的。所以一直等到上个世纪90年代，天文探测技术的不断成熟，才让我们有机会探测到系外行星。

▲美国阿雷西博望远镜，目前已坍塌

第一个系外行星是在1992年探测到的，是当时世界上最大口径的阿雷西博望远镜发现的，不过这个系外行星和我们所期望的行星系统不同，它中心的恒星是一个致密星，是一个中子星。所以天文学家继续寻找和我们太阳系类似的系统，终于在1995年，距离我们40光年的飞马座51的恒星周围发现了一个系外行星，这个系外行星的质量是木星质量的几倍大， 但是距离中心恒星很近，所以被称为热木星。这次探测具有非常深远的意义，因为类似太阳系系统的发现，为我们打开了探索系外行星以及生命的序幕。这次发现也在2019年被授予诺贝尔物理学奖。

系外行星的探索

截止到目前，我们已经探测到了超过4000颗的系外行星，在这4000多颗中，有10多颗的系外行星是由中国科学界所发现的。在发现了这么多系外行星之后，我们会很自然地想到：哪些行星可以存在生命？为了解答这个问题，科学家就提出了“宜居带”的说法，根据我们对于地球生命的研究，至少现在所认识的生命都需要有液态水的存在，所以必须要让一个星球上有液态水，这就意味着这个行星不能距离中间恒星太近，也不能太远，太近的话，温度过高，太远的话，温度过低，所以只有距离适宜的区域才有可能有液态水，因此才有可能有生命的存在。经过一系列的筛选之后，发现有10多颗和地球相似并且位于宜居区的行星，它们很可能具备了生命存在的基本条件，也可能成为我们未来移居的星球。或许你还会有疑问，为什么一定要有液态水才有生命呢？当然真实情况下不一定需要，但是这种寻找策略是目前最为省时省力的一种方法。

▲2012年，“好奇号”拍到的火星全景图，像素达到13亿（来源：NASA）

在寻找到合适的可能星球之后，另外一个问题就是我们找到系外生命了吗？简单的答案就是还没有。即使在我们曾经认为最有生命存在希望的火星上，也没有探测到生命的存在。不过科学家们的确在火星上探测到了液态水的存在。根据现有观测发现，在几十亿年之前，火星之上很有可能存在着大量液态水，甚至存在着生命，但是因为后来火星磁场消失，水就慢慢地逃逸掉了，火星变成了我们现在所看到的贫瘠的模样。相比较地球而言，火星可谓是非常的危险，因为火星表面大气非常稀薄，只有地球大气的百分之一，所以宇宙射线以及紫外线很容易穿透，这对于生命非常致命。因为大气稀薄，从而导致火星表面的温度很低，对生命的居住也很不利。尽管如此，Space-X的Elon Musk还是准备移民火星，并且在火星上建立一个100万人口的国家。虽然这是一个非常宏大的目标，限于我们的技术，在接下来的几十年之内，我们很难有技术对火星做出一个快速的改变，让火星变得宜居，而在接下来的几十年，甚至上百年中，地球还是人类的天堂。

尽管还没有探测到任何生命存在的直接证据，但是作为科学家，我们还是相信在整个浩瀚的宇宙中存在着高等智能生命。即使高等智能生命存在的概率极低，只要不是0，那么就会有其他的非地球的高等智能生命的存在，只是限于目前的探测技术，我们还没有探测到它们。我们需要更强大的一些工具来探测。最近刚刚建成并且投入使用的“中国天眼”望远镜，它的一个目标就是发现系外生命。

过去百年的宇宙认知

1835年，法国的哲学家孔特说过，“我们有可能确定宇宙中天体的形状、距离、大小和运动轨迹，但我们永远不会知道，到底要用什么方法来研究他们的化学组成或者矿物结构，以及更重要的是，没法知道可能生活在他们表面的任何生命体的特性”。就在孔特说完这段话时间不久，我们已经能够通过一些方式了解到天体的化学组成以及内部结构。而且更为重要的是，我们如今也在逐渐地通过间接的方式，探测到天体表面生命体留下的一些痕迹。前一段时间在金星大气中探测到可能具有生命特征的磷化氢气体，尽管它是否真实存在的话题很有争议，这至少说明我们现在已经具备了探测其他天体表面生命体可能存在的一些方法。

如果孔特能够看到目前我们取得天文成就，肯定会是非常惊叹的。在过去的一百年中，我们的认识发生了翻天覆地的变化，我们不仅仅认识到了宇宙比银河系要大，而且已经探测到几百亿光年之外的宇宙，并且可以追溯到宇宙大爆炸138亿年前，对于整个宇宙演化的历史甚至可以精确到1%的程度。仔细想想，真是觉得不可思议，凭借着诸多科学家的努力，做到了让人不可思议的事情。这或许就是人类智力的伟大之处。在未来，地球肯定有不太适合于人类居住的时候，我们必将要移居到一个新的家园，在我们现在看来这几乎是一个不可能完成的任务。然而想想我们已经取得了这么多不可思议的成就，依靠人类的共同智力，肯定可以完成这一项看似不可能完成的任务，也必将实现像阿西莫夫在基地系列小说中所说的那样：像蒲公英一样，让人类在不同的星球上生存下去，成为一个横跨银河系的多星球的种族。

回顾整个人类文明进化的历史，每一次大的文明飞跃背后都是人类仰望星空的结果。伽利略的望远镜为我们打开了探索宇宙的一扇大门，正是这扇大门的打开，才有了牛顿力学的出现，它也成为后来现代科学发展的基石，从而最终导致了农业社会顺利地向工业文明转变。广义相对论和量子力学在20世纪初的出现，成为现代科技文明的基础。现代科学在飞速发展，量子力学和广义相对论的统一理论是众多物理学家所追求的目标，多维时空是这个理论所关注的。虽然我们已经迈出了地球，然而从宇宙的尺度来看，我们还是局限在地球附近，尽管现在很难预测新的基础理论会给我们的文明带来什么样的影响，但很可能会带来一场巨变，实现人类梦寐以求的星际旅行。

结语

在文明发展过程中，从古至今，人类对苍穹的探索从未停止。中国作为四大文明古国之一，对宇宙的观测和记录也从未中断：从古人用肉眼观测发现星象的规律，到皇家观测体系的建立，再到近代望远镜的传入与天文台的兴起，进而飞向太空的人造卫星、航天飞船，这些都一步步见证了中国的航天成就。

要想了解这一系列中国人的智慧和成果，我们不仅需要查阅资料，读万卷书，还要行万里路，沿着古人的足迹穿越中华大地，穿越古今和山川。2020“寰行中国”别克·中国文化之旅从贵阳出发，开启第七季探索征程，在为期三周、总计近2500公里的行程中，溯源华夏先民宇宙观的形成与变迁，在历史与现实间求索千年华夏文明。通过线上课程和线下探访相结合的形式，我们对中国和世界的天文和航天成果有了更系统、立体、鲜活的认知，也对未来的宇宙新发现有了更多的想象空间。人类对于宇宙的好奇与生俱来，从过去到未来，我们也将秉持着这份好奇，永远不会停止探索的脚步，去拥抱未知，去期待新的发现可能带来的新的文明形态。

一起仰望苍穹

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