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原文作者：Sarah Wild

翻譯：尹天任

校對：王婧彧 陳浩

審閱：李宜驊

美編：李鳴晨

后臺：李子琦

這是一幅系外恒星系統內系外行星的示意圖。新研究表明，外星智慧文明發出的無線電輻射會被其宿主恒星釋放的等離子體改變形態，這意味著科學家很可能正在錯失地外智慧生命存在的證據。(Image credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, K. Miller (Caltech/IPAC))

幾十年來，人類一直在搜尋宇宙，試圖捕捉外星文明發出的無線電信號 —— 可到目前為止，外星來客始終沒有發來聯絡。但一項新研究表明，這不代表宇宙中不存在智慧生命。真正阻礙我們收到外星科技信號的另有其因：研究認為，系外行星周邊的空間天氣，會讓人類無法偵測到外星文明發出的技術輻射信號。

這項研究于 3 月 5 日發表在《The Astrophysical Journal》上，為費米悖論提供了一種合理解釋。費米悖論的核心疑問是：宇宙如此廣袤，存在大量適宜生命生存的行星，人類卻從未探測到任何來自外星的人工技術信號。1950 年，物理學家恩里科?費米提出了那個著名的問題：“大家都在哪兒？”

在本次新研究中，科研人員發現，行星所屬恒星產生的空間天氣，會拓寬理論上存在的外星技術信號，把信號能量分散到更寬的頻段，大幅增加探測難度。

搜尋地外文明研究所（SETI）的天文學家、論文第一作者Vishal Gajjar在一份聲明中表示：“即便外星信號真實存在，一旦被母星系的空間環境展寬到更寬頻段，信號強度就會低于地球上設備的探測下限。這或許能解釋，為什么我們搜尋外星技術信號時始終一片寂靜。”

天文學家尋找外星生命的主流思路之一，是捕捉極窄頻段無線電信號。這類信號在無線輻射信號在圖譜上會呈現尖銳峰值，通常僅覆蓋幾赫茲的頻段。

都柏林圣三一學院天文學家Evan Keane并未參與本次研究，他向《Live Science》雜志解釋：“自然界不會自發產生這種信號。只要觀測到極窄帶輻射，就說明信號來源可能就是我們感興趣的人工技術信號。” 舉個例子，人類能輕易捕捉火星漫游車發出的窄帶人工信號，可至今沒有發現任何明確來自非人類文明的同類信號。

被扭曲的外星信號

這項新研究提出，天文學家此前可能找錯了信號形態。研究證實，外星信號會被其母星系周邊的恒星空間天氣扭曲，這也是人類遲遲探測不到它們的關鍵原因。

空間天氣指恒星釋放帶電粒子、輻射、日冕物質拋射（巨型等離子團），從而引發的星際環境變化。不只是太陽，其他恒星周邊同樣會形成各自的空間天氣。

Gajjar與 SETI 同事Grayce Brown梳理了歷史上地球與各類航天器的通訊數據，包括上世紀 60 年代掠過火星的水手 4 號探測器、1977 年升空、穿越太陽系飛向深空的海盜號探測器。他們整理出規模空前的信號展寬案例數據庫，以此推演其他類太陽恒星對系外行星周邊環境的影響，進而計算出：如果某顆系外行星發出窄帶人工信號，它抵達地球時會變成什么樣。

示意圖顯示：行星發出的無線電信號原本是清晰尖銳的窄脈沖（圖左白色波形），但恒星等離子風會將信號擴散、拉伸，最終變成更寬、更微弱的輻射（圖右綠色波形）。該研究認為，如果射電天文學家只重點搜尋尖銳的窄脈沖，很容易錯過被展寬后的外星信號。(Image credit: Vishal Gajjar)

隨后研究團隊把研究重點放在紅矮星上，也是銀河系中最常見的恒星類型，銀河系四分之三的恒星都是紅矮星，部分自宇宙早期便已誕生，擁有足夠漫長的時間演化出高科技智慧文明。

人類目前還沒有實測過這類恒星周邊的空間天氣，因此Gajjar和Brown建立模型，模擬系外行星發出的窄帶人工信號穿越星際等離子體時會發生什么。結果發現，這類行星發出的窄帶信號極易被空間天氣扭曲分散，探測難度進一步上升。

論文作者還搭建了一套計算模型框架，只要輸入信號頻率、系外行星環繞的恒星類型，就能估算信號會被展寬到什么程度。

這套模型無法徹底解開費米悖論，但為宇宙 “無聲” 現象提供了一種可行解釋。研究人員在論文中寫道：“費米悖論不能簡單解釋為不存在外星信號發射，同時也反映出人類探測手段存在局限 —— 我們預設的信號形態，和真實抵達地球的外星信號形態完全不符。”

地外文明搜尋領域的一大突破

英國曼徹斯特大學天體物理學家Michael Garrett沒有參與本次研究，但他對這項成果給予高度肯定。

他告訴《Live Science》：“這份研究成果扎實可靠，值得所有地外文明搜尋團隊、信號處理研究人員重視。論文一大亮點是依托真實觀測數據，整合了數十年航天器傳回的實測信息。”

不過他也指出，該研究僅聚焦窄帶無線電信號，這只是探測外星文明的其中一種思路。Garrett本人的研究方向，則是探索高科技文明大量設備同時外泄、覆蓋寬頻段的綜合無線電輻射。

牛津突破聆聽項目 (Breakthrough Listen Oxford Hub) 負責人Andrew Siemion雖未參與本次研究，但長期和 SETI 研究所合作。他評價，這是首篇專門分析系外行星周邊環境、以及該環境如何影響信號探測成功率的論文。

他表示：“這項研究給出一套完整、清晰的物理機制，未來若觀測到疑似外星信號，能以此判斷它是否來自遙遠行星系統。”

論文作者建議，未來的地外文明搜尋工作，尤其是新一代的平方公里陣列低頻射電望遠鏡（SKA-Low）這類高靈敏度設備開展觀測時，必須將 “信號展寬效應” 納入考量。

責任編輯：楊宜修

牧夫新媒體編輯部

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Proxima b，最近的系外行星

Credit: NASA

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