人類可能是宇宙中最早的智慧生物之一

哥白尼原理是為了紀(jì)念尼古拉斯·哥白尼（他提出了宇宙的日心說模型）而命名的，它指出地球和人類在宇宙中并不占據(jù)特殊或特權(quán)地位。

從宇宙學(xué)角度來說，這本質(zhì)上意味著地球是常態(tài)的代表，生命很可能存在于整個宇宙中。

雖然我們尋找外星生命（一個被稱為天體生物學(xué)的研究領(lǐng)域）的努力迄今為止尚未取得任何成果，但這些努力的范圍有限。因此，科學(xué)家們被迫根據(jù)已知唯一支持生命的行星——即地球——進(jìn)行推測。

相關(guān)：外星文明可能太先進(jìn)了，我們無法察覺

由于大量的系外行星發(fā)現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)多顆巖石行星在紅矮星的宜居帶 （HZ） 內(nèi)運行。幾十年來，關(guān)于這些系統(tǒng)是否是我們尋找地球以外生命證據(jù)的最佳選擇，一直存在著持續(xù)的爭論。

在最近的研究,David Kipping教授解決了兩個可能意味著人類是一個異常值的關(guān)鍵事實?；谟钪娴哪挲g和太陽相對罕見的性質(zhì)，他得出結(jié)論，研究紅矮行星的天體生物學(xué)家可能看錯了地方。

Kipping 教授是哥倫比亞大學(xué)天文學(xué)副教授，曾任哈佛大學(xué) Carl Sagan 和 Idina Menzel 研究員，也是哥倫比亞大學(xué)酷世界實驗室.

該小組致力于探索太陽系外行星系統(tǒng)，重點關(guān)注潛在宜居（或“冷”）行星，并開發(fā)用于識別潛在技術(shù)活動跡象（又名技術(shù)特征）的新方法和技術(shù)。

正如基平所指出的，地球是“單調(diào)的”，是整個宇宙行星的典型例子，這一觀點已經(jīng)在公眾心理中根深蒂固。這可以歸因于卡爾·薩根和宇宙學(xué)家的影響，其歷史可以追溯到康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基（1857-1935），他關(guān)于太空飛行和外星文明可能性的著作對 20 世紀(jì)的科學(xué)家和工程師產(chǎn)生了重大影響。

但正如基平通過電子郵件告訴《今日宇宙》的那樣，根源更深：

這有著悠久的歷史，源于哥白尼革命。神學(xué)歷來經(jīng)常將人類（以及地球）視為核心重要性，但現(xiàn)代科學(xué)依次貶低了我們的特權(quán)地位，例如意識到地球繞太陽運行，太陽是我們銀河系中數(shù)十億顆恒星之一，我們的銀河系也是數(shù)十億顆恒星之一。

因此，人們傾向于假設(shè)我們的一切都是典型的，因為它似乎是過去四個世紀(jì)天文學(xué)中反復(fù)出現(xiàn)的主題。

通過消除地球作為宇宙的中心，哥白尼引發(fā)了天文學(xué)和人類感知自己在宇宙中的位置的方式的革命。

卡爾·薩根 （Carl Sagan） 在他的開創(chuàng)性論文《唯我論的外星智慧方法》中強調(diào)了這一成就，該論文是為了回應(yīng)哈特和蒂普勒關(guān)于外星人不存在的猜想而寫的。

“科學(xué)進(jìn)步的區(qū)別和勝利之一是我們世界觀的去省化，”他寫道，并引用了多次科學(xué)革命，這些革命表明人類和地球在宇宙中都不是獨一無二或特殊的。

在談到外星生命缺乏證據(jù)的問題時，薩根有句著名的回答：“但缺乏證據(jù)并不代表不存在的證據(jù)。

這種想法為過去六十年來天體生物學(xué)研究和尋找外星智慧體 （SETI） 的每一項努力提供了信息。

然而，正如 Kipping 在他的最新研究中強調(diào)的那樣，有兩個突出的問題對這種觀點構(gòu)成了問題。正如他所解釋的：

我的論文著眼于兩個不可否認(rèn)的不尋常的謎題。大約 80% 的恒星是 M 矮星，這些恒星顯然經(jīng)常在其宜居帶內(nèi)隱藏巖石行星，但我們并不生活在其中，我在之前的一篇論文中稱之為紅天悖論。

其次，宇宙的恒星周期從現(xiàn)在開始一直持續(xù)到 10,000 Gyr，但在這里我們生活在該窗口的前 0.1%，此時宇宙只有 13.8 Gyr。

對于那些樂觀地認(rèn)為外星智慧體（ETI）存在并且人類有朝一日可能與它建立聯(lián)系的人來說，不乏有利的論點。

首先，銀河系擁有 100 到 2000 億顆恒星（盡管一些估計這個數(shù)字更高），這意味著生命出現(xiàn)的機會是無限的。

其次，宇宙本身的年齡（138 億年），這使得我們的太陽系在宇宙中相對較新，因為它形成于大約 46 億年前。在這兩個不可否認(rèn)的事實之間，我們銀河系中存在高級生命的統(tǒng)計可能性非常高。

然而，基平指出，這兩點有其缺陷，現(xiàn)代天文學(xué)已經(jīng)揭示了有關(guān)天體的更詳細(xì)信息，這正在向相反的方向移動。

“是的，太陽是數(shù)十億顆恒星之一，但有幾個特性顯然使它在該樣本中不尋常，”他說。“例如，G 矮星僅占總?cè)丝诘陌俜种畮?，即使在這些恒星中，太陽也有些奇怪，因為它是一個相當(dāng)靜止的單恒星系統(tǒng)，伴隨著兩顆木星大小的行星（只有大約 10% 的太陽類似物有木星）。”

的存在木星以及太陽系外層的其他巨行星，被許多科學(xué)家認(rèn)為是生命存在的先決條件。

由于它們的引力，飛向太陽系內(nèi)部的物體經(jīng)常被捕獲甚至撞擊這些巨星，正如 1994 年撞擊木星的舒梅克-利維 9 號彗星所證明的那樣（這是對太陽系物體之間碰撞的首次直接觀測。

然后是需要考慮的宇宙時間線。雖然幾乎可以肯定，生命的條件和組成部分在地球上出現(xiàn)之前（大約 40 億年前）就已經(jīng)存在數(shù)十億年，但宇宙中的所有恒星都需要數(shù)萬億年才能耗盡燃料并死亡。

雖然像太陽這樣的恒星會更快死亡，但紅矮星預(yù)計將在長達(dá) 10 萬億年的時間內(nèi)保持在主序階段?？紤]到基平提到的“僵化時期”的延長時間線，人類實際上可能還很早——哈佛大學(xué)教授阿維·勒布 （Avi Loeb） 之前曾探討過這種可能性。

唉，在 M 型紅矮星的 HZ 內(nèi)運行的巖石行星是否可以支持生命是一個懸而未決的問題。

雖然一些研究表明，潮汐鎖定的類地行星可以在面向太陽的一側(cè)接收足夠的熱量來維持液態(tài)水和有利于生命的條件，但其他研究表明，M 型恒星的性質(zhì)不利于宜居性。

這包括它們不穩(wěn)定的性質(zhì)（相對于太陽等恒星）、它們形成大質(zhì)量太陽黑子的傾向以及它們?nèi)菀装l(fā)生耀斑活動的方式。

這包括釋放足夠電磁能以剝離行星大氣層的“超級耀斑”，盡管觀測表明這些事件主要局限于兩極。

為了評估 M 型恒星成為天體生物學(xué)家集中精力的好地方的可能性（以及地球可能是一個異常值的可能性），基平對他提出的兩點進(jìn)行了貝葉斯統(tǒng)計分析：G 型恒星的稀有性和宇宙的“恒星周期”。

正如他所解釋的那樣，他的分析表明，人類的存在不能歸因于“運氣或偶然”：

我的論文發(fā)現(xiàn)這種情況的幾率是 1600：1。在科學(xué)中，我們通常說任何高于 10：1 的都是強有力的證據(jù)，而 100：1 是“決定性的”，因此 1600：1 對于運氣支持者來說確實是巨大的可能性。

我探索了兩種可能的解決方案。一是行星對于像我們這樣的觀察者來說是有限的壽命，二是低于一定質(zhì)量的恒星不會產(chǎn)生觀察者。

第二個在解釋數(shù)據(jù)方面做得更好，賠率約為 30：1。結(jié)果是，低于 0.34 太陽質(zhì)量的恒星不會將觀測者發(fā)展到 95% 的置信度，這涵蓋了宇宙中大約 2/3 的恒星。

對于那些希望看到圍繞附近紅矮星運行的許多巖石行星的人來說，這可能是個壞消息。

在距地球 50 光年的范圍內(nèi)，有 30 個系統(tǒng)已確認(rèn)巖石系外行星。其中，有 28 顆是在紅矮星系統(tǒng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的，其中包括太陽系外最近的巖石系外行星 （Proxima b），距離我們約 4.25 光年。

雖然 Breakthrough Starshot 似乎在研發(fā)階段停滯不前，但還有其他努力開發(fā)可以在人類有生之年前往比鄰星的光帆飛船——比如蜂擁而至的比鄰星概念。

盡管如此，這些發(fā)現(xiàn)并沒有否定圍繞 M 型恒星運行的行星上存在生命的可能性，但它們確實以適當(dāng)?shù)膽岩蓱B(tài)度質(zhì)疑這一前景。

與此同時，基平強調(diào)，天體生物學(xué)工作應(yīng)該擴大其關(guān)注范圍，繼續(xù)尋找圍繞類太陽恒星運行的地球類似物。一旦提議宜居世界觀測站（HWO） 進(jìn)入太空，預(yù)計將于 2040 年代中期發(fā)生。正如基平總結(jié)的那樣：

我們有充分的理由對擁有復(fù)雜生命的低質(zhì)量恒星持懷疑態(tài)度，例如它們強烈的耀斑行為。但這在很大程度上仍然是猜測。我的論文沒有包含任何關(guān)于機制的此類推測;它純粹是對我們的存在和恒星數(shù)量/演化的分析。

因此，令人欣慰的是，從完全不同的論點中得出相同的結(jié)果，我認(rèn)為這引起了人們對 SETI 過于強烈地關(guān)注 M 矮星的嚴(yán)重懷疑。

我當(dāng)然不建議他們放棄關(guān)注 M 矮星，但我會鼓勵未來的項目強烈優(yōu)先考慮 G 矮星（就像 HWO 一樣）。

本文最初發(fā)表于今日宇宙.閱讀原文.

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