那天晚上我用望远镜看木星,突然想到一个问题
我家阳台朝南,光污染不算太严重,上个月买了一台入门级的天文望远镜,本来是想给儿子培养点科学兴趣,结果这小子看了两次就跑去玩平板了,倒是我自己上了瘾,有天晚上调好焦距,木星带着它的四颗伽利略卫星清清楚楚地出现在目镜里,像个小太阳系模型挂在那,我盯着看了大概十分钟,脑子里突然蹦出一个问题——银河系里到底有多少个“太阳系”?
这个问题看着简单,回答起来需要一层一层剥开,我先去查了最近的天文学文献,哈佛-史密松森天体物理中心2023年有一组数据挺扎实的,结合开普勒太空望远镜和盖亚卫星的观测结果,科学家现在估算银河系里的恒星数量在1000亿到4000亿颗之间,这个范围本身就有意思,差了三倍,说明我们其实连自己家有多少“太阳”都没数清楚,更不用说绕着它们转的行星了。
从一颗恒星到一整个星系,数字是怎么算出来的
天文学家用的方法其实挺朴实,开普勒望远镜盯着一小块天区连续看了好几年,数那些恒星亮度周期性变暗的次数——行星从前面经过就会挡一点光,叫凌星法,根据那小块天区的统计比例,再外推到整个银河系,最新一批数据给出的结论是:平均每颗恒星至少有一颗行星,这个“至少”很重要,因为小质量行星(像地球这么大的)在凌星法里很难被探测到,漏掉的比例可能相当大。
有一篇挺有名的论文,是宾夕法尼亚州立大学的Ford团队2022年发表的,他们用贝叶斯模型推算,银河系里处于“宜居带”的岩质行星数量大概在3亿到60亿颗之间,宜居带的意思就是离恒星不远不近,表面温度允许液态水存在,3亿到60亿,这个跨度大得离谱,但即使取下限,也是一个让人头皮发麻的数字。
| 参数 | 估算值 | 数据来源 |
| 银河系恒星总数 | 1000亿–4000亿 | 盖亚卫星DR3(2022) |
| 平均每颗恒星的行星数 | ≥1 | 开普勒任务统计 |
| 宜居带岩质行星总数 | 3亿–60亿 | Ford et al.(2022) |
| 拥有类地行星的恒星比例 | 7%–22% | NASA Exoplanet Archive |
那么问题来了——外星人在哪?
费米悖论大家都熟,就是那个“既然概率上外星文明应该到处都是,那他们为什么还没来找我们喝茶”的灵魂拷问,我第一次认真琢磨这个问题的时候,感觉有点后背发凉,后来慢慢看了一些文献,发现可能的原因比我想象的要丰富得多,而且都挺生活化的。
最直观的一类解释叫大过滤器,意思是从生命诞生到发展出星际航行能力,中间有一道或者几道几乎过不去的坎,可能是生命起源本身就极其罕见——地球花了将近10亿年才从化学汤里搞出第一个能自我复制的细胞,这个过程可能需要的条件苛刻到令人发指,也可能是技术文明的平均寿命太短,牛津大学人类未来研究所的Bostrom提出过一个观点:一个文明一旦掌握了无线电技术,再往前走一步就是核武器,然后可能一两百年就把自己折腾没了,我们人类从1895年马可尼发第一个无线电信号到现在,也才一百多年,已经好几次差点把自己炸回石器时代。
还有一种解释我特别喜欢——他们可能早就来过了,只是我们认不出来,想象一下,一个存在了几亿年的文明,他们的技术形态在我们眼里大概就跟魔法差不多,蚂蚁爬过一块集成电路板,它根本意识不到那是人造物,人类现在最先进的探测器飞了四十多年才刚刚飞出太阳系的边缘,银河系的直径是十万光年,这个尺度差距,用日常经验完全没办法类比,有个天文学家打过这么个比方:如果把整个太阳系缩小成一个硬币大小,那离我们最近的恒星就在两个足球场之外。
太阳系到底有什么特别的
过去大家觉得太阳系就是一个普通的行星系统,但最近十几年的发现让这个看法有点站不住脚,开普勒找到的很多系外行星系统跟太阳系数完全不一样——有的系统里“超级地球”挤在离恒星极近的轨道上,有的气态巨行星轨道偏心率大得惊人,太阳系的行星排列整齐,轨道接近正圆,木星这样的巨行星又恰好守在合适的位置帮忙抵挡小行星撞击,这些条件单独抽出来看都不算罕见,但凑在一起的概率,目前还没有很好的统计结果。
人类对外星人的想象其实也反照了对自己的理解,每次发现一颗新的类地行星,社交媒体上就会炸一波,大家问的都是同一个问题:上面有人吗?这种追问本身就已经说明了点什么——我们大概没法忍受一个没有邻居的宇宙,但不管答案是什么,住在银河系猎户座旋臂边缘这颗不起眼的蓝色小石头上,抬头能看见满天星星,这件事本身就够奇妙的了。
写到这里想起来昨天晚上又看了一眼木星,它已经移到西南方去了,儿子跑过来问我看到外星人没有,我说没看到,但是看到木星上的大红斑今天特别清楚,他说“哦那还行”,然后又跑了,我想想也对,可能有没有外星人这件事,没有眼前这颗行星上正在刮的风暴来得实在。