“奥兹玛”计划:探索地外文明的旗手

【代号名称】“奥兹玛”计划

【规范称法】被动式“寻找遥远地外文明之音”

【发起国】美国

【发起者】康耐尔大学射电天文学家法兰克·德雷克

【时间】1960年4月11日-70年代初

【目的】搜索、收听“外星人”的来电


【简述】

“奥兹玛”计划是人类开始尝试接收地外文明世界发出的无线电信号,并通过获得的大量信息,不断寻找可能存在地外文明的位置。

“奥兹玛”计划的观测地点设在美国西弗吉尼亚州西部绿岸镇附近的国家射电天文台,由美国射电天文学家康耐尔大学的天文学家法兰克·德雷克负责组织。

法兰克·德雷克先生

【背景】

1、“绿岸公式”

德雷克是地外文明研究的尖端人物,曾经在1960年代将研究成果推导出著名的“绿岸公式”:

德雷克先生当初的“绿岸公式”手书

让我们来还原“绿岸公式”的准确表达式:

N=R*×Fp×Ne×F1×Fi×Fc×L

“绿岸公式”是德雷克于提出的一条用来推测“可能与人类接触的银河系内外星球高智文明的数量”之公式。“绿岸公式”共有7个变量,其含义分别是:

N——银河系中的文明数量;

R*——每年银河系中诞生的恒星数;

Fp——拥有行星的恒星比率;

Ne——行星系中的类地行星平均数;

Fl——类地行星中具有生命的行星比率;

Fi——演化出智能生命的比率;

Fc——能够进行星际无线电通讯的智能生命比率;

L——通讯文明的平均生命。

“绿岸公式”因德雷克在绿岸镇提出故而得名,又被称为“德雷克方程式”(Drake equation),又称“萨根公式”(Sagan equation)、“格林班克公式”(Green Bank equation)。“奥兹玛”计划的产生,在某种程度上,是“绿岸公式”与人类好奇心形结合的产物。

2、“奥兹玛”计划的数学基础

根据该方程式,美国天文学家卡尔·萨根估计,银河系中存在的文明大概有100万个,而德雷克本人的估计数是大约10万个。根据上述各项因素的估计值,可以算出,银河系中可能拥有高技术文明的天体是2484颗。然而,每个要素目前都还没有具体的数值。代入的数值不同,结果也会大相径庭。假如银河系中一共有1000亿颗行星,其中具备生命诞生条件的占1/1000,然而这些星球中,只有1/100实际上诞生出了生命。这么算下来银河系中约有100万颗行星存在生命。然而,即使这100万颗行星上的生命体都已进化为我们人类这样高级的生命体,而且还掌握着与其他星球进行通信的技术,人类和外星人相遇的概率还是很低。从概率学上说,在银河系中,存在和人类一样有智慧的生命体的行星就有100万个。即使这100万颗行星均匀地分布在银河系中,其中距离最近的行星离地球也有500光年。这就是说,以光的速度行进,从地球要走500年才能到达该行星。此外,除了距离上的阻碍外,生命体的存在时间上也有差异。

德雷克的坚定支持者,美国著名科学家、科普作家卡尔·萨根

“绿岸公式”一共有7个变量,分别为银河系内恒星形成速率、恒星周围存在行星的可能性、可居住带上存在岩质行星的概率、行星可演化出生命的概率、行星生命演化至高级文明的概率、外星高级文明可发展出星际通讯技术的概率、银河系内可能与我们发生联系的高级文明数量。但其中有一个变量在当时还不得而知,即系外恒星存在行星的可能性有多少。这个最关键的变量,还在随着人类天文观测技术的不断提升与积累,也在不断地变化。

正是有这二人的“理论”作为依据,德雷克教授才大胆发起了这项计划。

【行动经过】

1960年4月11日,“奥兹玛”计划正式登上历史舞台。

它以“绿岸”望远镜对准了遥远的星空,试图根据测算和现代天文学的研究成果,去发现心慕中的答案。

遗憾的是,过去的近60年内,系外行星的发现报告很多,但至今没有任何外星生命结果,更遑论外星文明。

“开普勒”望远镜的发现占据了相当大的比例,该探测器自2009年发射后,已经发现130多个系外行星世界,显然系外行星在恒星周围是普遍存在的。对此,麻省理工学院的研究人员萨拉·西格认为对“绿岸公式”进行修改的时机已经成熟。

2013年5月,在马萨诸塞州举行的会议上,西格提出了该议案,并作了题为“后开普勒时代系外行星探索”的报告。虽然开普勒望远镜出现了故障,但是该探测器在4年时间内的观测数据库十分庞大,其中可能包含了恒星周围可居住带上岩质行星的信号,可揭示银河系庞大红矮星周围的宇宙文明。

根据开普勒望远镜已经发现的系外行星世界,等待确认的数量达到3000颗左右。也就是说,3000颗左右的“地球”等待科学家们确认是否有人。

为“奥兹玛”计划立下不世功勋的“开普勒”望远镜

3、接收信号的频率

德雷克使用直径85英尺(26米)的射电望远镜,以频率1.420G赫兹的电波观察天苑4和天仓5,这两颗都是在太阳系附近,并且似乎是有适于生物居住的行星;接收器的波长调整在21厘米的附近;扫描的带宽是40万赫兹,而每一台接收机单带宽是100赫兹,获得的资料以磁带保存以供事后的分析。

26米的射电望远镜,选择21厘米的波长来接收外界信号——无线电信号的波长有无穷多个,我们怎么知道宇宙人用的是哪个波长呢?为什么要作这样的选择呢?

科学家们的逻辑是:任何无线电波的发射都只能用某个波长!因为宇宙中最多的元素是“氢”,因此任何智慧生物都会对氢加以透彻的研究。21厘米波长是氢原子发出的微波的波长,它可能是被宇宙间一切智慧生物最早认识和运用的物理知识。因此,这种波长被认为是试图跨越星际进行无线电通讯的生物所熟悉的,并被作为一种宇宙通讯的标准。

不知道这是不是科学家们注定犯下的“地球沙文主义”毛病,虽然听起来他们振振有词。

位于美国弗吉尼亚州绿岸镇的“ 绿岸”天文望远镜

4、监测成果

1960年4月8日,童心未泯的科学家们首先将射电天线对准了类似太阳的恒星鲸鱼座て星,它距地球11.9光年,结果是一无所获,不过这天曾经侦测到一个信号,正当科学家们心境荡漾的时候,信号被确认是来自在高空飞过的飞机;不出所料的出师不利后,几天之后他们又把天线对准了距地球l0.7光年的另一个目标波江座ε星,这是两颗与太阳十分相像的恒星,所以当时人们对于它们寄予厚望,希冀能够有幸听到“宇宙人”的喁喁而语……最初收到了一个每秒8个脉冲的强天线电信号,10天之后此信号又出现了——不过这并不是人们期待的“外星人”电报信号;“奥兹玛”计划在3个月中,累计“监听”150小时,最终未获得任何成功的结果;在4个月断断续续的观测,累积了超过150小时的讯息,但没有发现可供辨识的讯号;工作了近200个小时后,他们也的确发现了8个很强的信号,当时有些人还因此激动不已,可是深入研究以后却让人气馁,原来它们都来自地球上。

虽然“奥兹玛”计划没有获得拿得出手的成果,但此举却使美国的科学家们脑洞大开,一个含有“奥兹玛”计划与另外3个计划的更加庞大的“搜寻地外文明”计划(SETI)很快开始孕育。当然这是后话。

1977年8月16日,事态突然出现了一个令人惊爆的场面:“搜寻地外文明”计划的一个子项目“巨耳”计划,使用俄亥俄州立大学“巨耳”无线电望远镜从人马座收到一个非常强而短暂、但不可思议的讯号,持续72秒。72秒这么长的时间,加上讯号强度强到明显的不自然,因此当场让监测人员写出了“ Wow!” 这几个字。这段“Wow !”(哇)讯号就此成名。

操作员埃曼在电脑打印机的报表上圈出了这个讯号,并在旁边写上了“Wow!”,而这个注记就成为这个讯号的名称

科学家们认为“哇”信号是迄今唯一被发现的最有可能来源于外星文明的信息。

无疑,这是非常振奋人心的发现!

但是,这也是非常让人气馁的发现。

因为从这72秒之后,就没有再发现任何天外讯号,不论后续数十年如何努力搜寻都一样。

【后续】

美国人决定代表地球人主动去登门拜访外星人。“奥兹玛”计划由此产生了四个子项目:“先驱者”(也译作“先锋”)10号和11号、“旅行者”1号和2号,在70年代中后期先后升空,都在完成对太阳系内的探测任务后,带着各自不同的人类信息,作为人类文明的使者,漫游在恒星际空间。如果巧遇人类的知音,他们将从探测器中了解人类的活动,确定进一步交往的可能。由此可见,探索地外文明是一项综合性的科学使命,过于乐观是不现实的,过于悲观也是没有根据的。

“先驱者”10号


“先驱者”11号


“旅行者”1号


“旅行者”2号

1977年,“奥兹玛”计划达到了高峰。在这一年,德雷克成功游说美国国家航空航天局(NASA),在“旅行者”2号探测器上配带了一张镀金铜板声像盘片,盘片的一面有关于地球的信息,另一面则录制了流行音乐和古典音乐。这是唯一一次将物理信息发向太空深处。

镀金铜板声像盘片

随着四艘宇宙飞船距离地球越来越远, “奥兹玛”计划也在70年代初期进入历史。

【关 联 性】

1、“奥兹玛”计划实施后,“奥兹玛”Ⅱ计划”(1972年)、“大耳朵”计划(1973年)、“独眼神”计划(又译作“独眼巨人”计划,1974年)、“锡兰”项目(又译作“斯里兰卡”项目,1979年)、“在家搜寻外星生命”计划(1984年)、“米塔”计划(1985年)、“太空多通道分析”计划(1985年)、“哥伦布光学”计划(1990年)、“高分辨率微波巡天”计划(1992年)、“凤凰”计划(也译作“菲尼克斯”项目,1993年至今)、“十亿频道级地外检测”项目(1995年)、“阿耳戈斯”项目(1996年)、“南半球”项目(1998年)、“达尔文”计划(2007年)、“开普勒”计划(2008年)、“多萝西”计划(2012年)等应运而生了——这些计划的精彩之处,“历史脉动”将逐一展开。

1972年,规模更大的“奥兹玛”Ⅱ计划又开始启动,由美国两个大学牵头,由本杰明·萨克曼和派翠克·帕默共同执行的,在同一个天文台,花了四年(1973-1976)的时间,断断续续对700颗距离在80光年之内的恒星进行联测,他们使用了最灵敏的接收机开通了384个频道。几个月后,他们也曾筛选出了若干一时无法解释的“自转突变”信号,引起了一些人的极大兴趣。

“奥兹玛”计划、“独眼神”计划、“太空多通道分析”计划和“凤凰”计划组成了举世闻名的“地外文明探索”计划(SETI),“地外文明探索”计划于1993年就在这项政府计划因耗资甚巨又没有结果而被终止时。

美国加州SETI 研究所在民间资助下又启动了同样目标的“凤凰”计划,开始对1000颗类太阳恒星进行搜索。

90年代初,美国国家航天局开始支持一项更加庞大的“搜索地外智慧生命”计划。

未来,尚看不到人类探索未知文明兴趣的终点。而这一切,都由“奥兹玛”计划而起。

2、2009年,英国沃里克大学教师、 30岁的单身汉彼得·巴克斯在发表的论文《为何我没有女朋友》中,利用“绿岸公式”算出了找到适合人生伴侣的几率只有0.0000034%,也就是约28.5万分之一。

巴克斯以本人为例套用这一公式:他的择偶范围是年龄在24岁至34岁之间、居住在伦敦的单身女性。根据公式计算,全英国3000万名女性中只有26人可能成为他的女朋友。

巴克斯在计算时还考虑了“公式”以外的3个因素:只有1/20的女性会对他有好感,只有一半女性是单身,他只能和其中的1/10相处融洽。

彼得·巴克斯计算自己相亲的成功率犹如寻找外星人的几率

【影 响】

“奥兹玛”计划开创了人类寻找地外智慧生命的新纪元。从此,各种光怪陆离的地外文明探索计划如火山一样喷发。

【评 论】

科学家们承认,这样观测的效果跟乱找一气没什么分别,然而谁也不知道智慧信号会从哪边来。迄今无结果,只证明了地球人类寻找同伴的探索精神。

“奥兹玛”计划让人感觉很刺激,实际非常枯燥,人类苦苦等候的那个警示音从未响起——当然,除了让科学家和爱好者失望以外,也让无数对可能存在的“外来灾祸”忧心忡忡的人们的心情得以舒缓。

【代号来源】

“奥兹”,是美国童话作家莱曼·弗朗克·鲍莫名著《绿野仙踪》中的一个非常遥远、奇异和难以到达的地方,在那里有一个翡翠城,居住着一位名叫“奥兹玛”的公主。


哈哈!这个才是奥兹玛公主

之所以以此命名这个行动,展示了德雷克教授对待外星文明的美好向往。

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