科学家如何判断他们是否真的发现了外星生命的信号

2014 年，一颗流星进入地球大气层，在太平洋岛国巴布亚新几内亚附近的海洋上空爆炸，可能在海床上散落了微小的碎片。流星在大气层中燃烧并留下微小痕迹并不罕见——美国宇航局估计，每天有近 50 吨的太空岩石坠落地球——但哈佛天体物理学家阿维·莱奥布最近登上头条新闻，他提出这颗特殊的流星（称为 CNEOS 2014-01-08 或 IM1）实际上可能是外星飞船的碎片。

洛布在天体物理学和地外生命搜寻计划（SETI）领域的许多同事都对他的说法持高度怀疑态度。他们还对 CNEOS 2014-01-08 是否真的是星际物体表示怀疑。但洛布的说法以及随之而来的批评提出了重要的问题：当数据通常如此之少、如此遥远或如此模糊时，你如何确定自己是否找到了外星生命的证据？你又如何分享你的发现？

“这是一个大问题，”宾夕法尼亚州立大学天文学教授杰森·赖特说。“我们称这些为 SETI 中的后探测协议。”

20 世纪 60 年代和 70 年代致力于 SETI 的科学家，包括美国的卡尔·萨根和弗兰克·德雷克，以及苏联的尼古拉·卡尔达肖夫和约瑟夫·什克洛夫斯基，制定了一套协议来评估来自外星的潜在无线电信号。

第一步是将声称保密。“当你认为自己可能发现了什么时，你只能与其他科学家分享，而不会公开，”他说。他指出，这在今天听起来可能“非常幼稚”，但在互联网出现之前却很有道理。在分析信号并确保他们没有将地球无线电信号误认为外星人后，“然后你会发布重大声明——你会去联合国，你会去各国政府。”

赖特说，冷战时期 SETI 后探测协议没有预料到的是更多模糊的信号或证据。但早在 20 世纪 70 年代，随着 NASA 维京号火星探测任务上的一系列实验，这些信号或证据就开始出现。

这些测试旨在检测火星上是否存在有机化合物和可能的外星生命，但结果不明确且相互矛盾。海盗 1 号航天器上的一项生物学实验显示，存在有机化合物的结果为阳性，结果为阴性，还有第三个结果尚未确定。这项实验的首席科学家、已故的吉尔伯特·莱文 (Gilbert Levin) 于 2021 年去世，他最近在 2012 年辩称，这项实验实际上发现了火星上的生命迹象。

随后，在 1996 年，由美国国家航空航天局约翰逊航天中心的戴维·麦凯领导的一支科学家小组开始调查一颗来自火星的陨石，该陨石被称为艾伦·希尔斯 84001。小组成员坚信他们在这块陨石中找到了火星生命化石的证据，并将其报告给了比尔·克林顿总统，他在对全国人民的讲话中表示“这表明了生命存在的可能性”。

尽管科学界开始相信麦凯和他的团队犯了错误，但亚利桑那州立大学天体物理学家史蒂芬·德施表示，他们“（在他们发表的第一篇文章中）也负有合理的责任，即使他们清楚地相信自己发现了一些东西”。

自 1996 年宣布以来，科学家们更加认真地思考如何在不同情况下衡量外星生命迹象的证据水平。欧洲航天局的 ExoMars 任务 Rosalind Franklin 是一辆计划于 2028 年发射到火星的火星探测器，它将使用复杂的“生物特征评分”标准，对实验发现外星人迹象的可信度进行排名。

赖特说，评估外星生命证据的关键在于了解混杂因素是什么。换句话说：你可能会发现什么，却误认为是你在寻找的东西？

对于寻找外星通信迹象的天文学家来说，如果你希望窃听外星无线电，你需要排除来自地球的辐射信号。“当他们现在进行 SETI 搜索时，他们呼叫并检测到数以百万计的命中，而这些命中全都来自地面发射器，”赖特说。“排除这些并摆脱它们非常困难。这就像在一个拥挤的房间里，每个人都在同时说话，而你试图听到一个声音。”

对于技术起源的迹象或陨石中生命化石的迹象，混杂因素是那些无需借助外星生命就能产生这些物体的过程。大多数科学家最终得出结论，艾伦山 84001 中看似微生物化石的东西可能是由其他化学或地质过程产生的。

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在巴布亚新几内亚海岸外，勒布和他的研究团队使用磁力滑橇沿着这颗陨石的预期轨迹拖动海床。他们收集了一些小金属球。（该岛国的有关部门表示，这些材料可能是通过非法手段获得的。）这位天文学家在他的博客上宣布，他的团队已经发现了一种不寻常的磁性材料，这种材料由铁、钛和镁的合金组成，这种合金“与已知的人造合金或常见的小行星都不一样”。他问道，这颗小行星是否可能是由某种外星技术制造的。

但 SETI 专家表示，他还必须排除这些小球不是来自海底形成微小金属颗粒的许多其他来源的可能性。

“你必须将它们与更普通的可能性进行对比，包括来自 [非星际] 小行星撞击地球的球体，”德施说，并指出海底被普通陨石的微小碎片覆盖。然后是火山灰和人造球体——“这些东西来自燃煤电厂，也会降落在海底。”

在将可能的生命迹象与更普通的替代品进行比较时，获取科学中最基本的比较形式——对照样本也很重要。例如，自 2021 年登陆火星以来，NASA 的“毅力号”火星车一直在收集岩石和土壤管，这些管将于 2030 年代初返回地球进行分析。

为了确保火星上的生命迹象不是地球带来的污染物，火星车携带了五个“见证管”，里面装有理论上可能污染火星车样本的地球物质。在火星上短暂打开见证管，科学家就能看到火星样本受到陆地污染的情形。

德施表示，在海底搜寻星际陨石的踪迹时，进行相同类型的测量甚至更容易。“去 100 英里外的地方收集那里的东西，看看是否有任何不同，”他说。“如果你在各处都发现相同的物质混合物，那并不是外星人的杰作，这只是自然现象。”

勒布表示，他的团队相信他们发现的球体确实来自流星，而不是其他来源。他在给《大众科学》的电子邮件中写道：“流星路径上的球体的成分与火山灰不同。”“我们的对照样本是在距离流星路径数十公里的地方获得的，发现球体的丰度比流星路径低 10 倍。”

勒布计划在哈佛大学天文台对回收的物质进行进一步的实验室分析。如果历史可以借鉴的话，这种分析将需要极其彻底，因为迄今为止，确认外星生命的模糊迹象已被证明是一项艰巨而未完成的任务。

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但这并不是说没有任何条件可以无可争议地证明外星生命存在。如果智慧的、能够进行太空旅行的外星人真的能够造访地球，他们当然可以实现 20 世纪 50 年代科幻小说的刻板印象，降落在白宫草坪上，要求会见总统。

“另一个例子是发现一个科技产品是星际流星的遗迹，”Leob 写道。“这样的物体可能有一些不为人所知的部件，包括标签：‘在系外行星上制造’。”

然而，赖特认为，更令人信服的可能是探测到无法通过自然方式产生的无线电信号。赖特说：“只有技术才能产生窄带无线电发射”，他指的是以窄带频率编码的无线电传输，这种无线电传输可以有效利用带宽来传输数据。他设想了“许多场景，在这些场景中，我们确信这是技术和太空的产物，但我们确信这不是我们的，因为它不是本地的。” SETI 研究所的艾伦望远镜阵列位于加利福尼亚州，由几个天线组成，旨在搜寻这样的信号。

但即使探测到外星无线电发射器，也可能将分析提升到全新的水平。仅仅因为你收到了信号，并不意味着它是给你的，你可以破译它，或者如果你试图与他们交谈，发送者会回应。“我们会说，‘好吧，那颗恒星有无线电传输。’有时你能看到它们，有时你看不到。它们肯定是技术性的，”赖特说。“是的，他们有无线电发射器。这就是我们所知道的。”