大爆炸-宇宙通史-第11节
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0万年前，强大的恐龙家族突然消失了。不过它们也不是一只不剩，今天的鸟类看来应该是那些弱小的恐龙的后裔，只是长上了羽毛。在我们的立场看来，恐龙的离去或许是一件好事，因为这意味着哺乳动物的多样性得以保持，从小土拨鼠到我们今天看到的种类繁多的物种才可能诞生。猿类在中新世时期（至今2500万年到至今500万年前）进化出来，它们是我们的直接祖先。
对物种大灭绝的原因的研究是一个热门课题，观点也五花八门。目前，就恐龙的灭绝而言，现在的主流理论是一个巨大的小行星撞击了地球，抛撒出了大量尘埃，并引发了全球性的灾难甚至有人宣称撞击的地点业已被证认出来。
在墨西哥湾附近有一个巨大的陨击坑，我们已探测到它被侵蚀的痕迹。这个证据主要基于一个事实，这一时期累积下来的岩石在一大片区域上包含比预期中更多量的铱元素，铱在地球上极为稀有，但却是流星体的特征元素。我们并不肯定是这次撞击毁灭了恐龙，但这个理论得到了广泛的支持。
现在，让我们花些时间来讨论一下地球上的生命是很有必要的，因为接下来的问题将是，这一系列事件是否在别的星球上发生过？如果其他地方也有像地球这样的行星绕着与太阳类似的恒星旋转，那就有理由期望能在其中找到某些类型的生命，尽管我们对生命是如何开始的仍一无所知。不过我们永远也不能肯定，直到（假如有一天）我们探测到了来自另一个文明的信号。这种搜寻一直在继续，然而，所有直接搜寻其他文明信号的努力至今仍然只交了一张白卷。
火星上有生命吗
当我们计算我们搜寻成功的概率时，需要考虑哪些因素呢？首先必须明确一点：我们讨论的是我们所了解的生命。我们能理解的所有类型的生命都基于一种类型的原子碳原子，只有它能连接足够多的其他原子来形成必须的复杂原子群或分子。这就是说，生命，不管它在哪里存在这里，火星上或者在遥远星系中的一颗行星上必须是碳基的。像月球这样没有大气的环境必须被剔除。在我们的太阳系，可能只有地球适宜形成复杂的智慧生命。当然，反过来说，我们可能完全错了，说不定还存在某种智慧生命，它们的身体由金原子组成，并且能在满是硫酸的空气中呼吸。这种类型的生命（BEM或称为异态生命），自韦尔斯（1866…1946； 英国作家）以来一直是科幻小说家们十分钟爱的话题。但如果它们真的存在，那么我们整个现代科学将被全盘颠覆，不过这看起来可能性不大。
最低限度，我们已经知道许多恒星确实存在行星系统，但是一颗能支撑生命的行星，必须满足几个条件（我们再次强调，我们只考虑自己能理解的这种类型的生命。一旦我们把话题开放到所有类型的生命，就会陷入到无穷多的假想中去，所以，现在我们着意把讨论限制在碳基生命的范围内）：行星必须具备包含了足够多自由氧气的大气；它必须有固态（或某些可能的液态）表面；行星上必须有足够的水资源；相对比较稳定的温度；以及很长的稳定期，在此期间环境没有发生剧烈变化。地球能满足所有这些条件，但太阳系其他天体都不行。
不过，可能还有一些不那么明显的要求。例如，比较规律的昼夜交替看来也是很有必要的。如果行星的一半永远是黑暗，而另一半却永远曝晒于阳光下，那将会发生猛烈的飓风，降水也不再发生而且很难达到生命适宜的温度。当然在明暗半球的交界处或许存在合适的区域。
现在让我们聚焦在温度上。在一颗恒星周围存在所谓“可居住带”，位于这里的行星不会太冷也不会太热，适宜生命繁衍。金星和火星都不在可居住带内：金星太靠近太阳、太热，而火星太远、太冷。只有我们居住的行星安安稳稳地位于可居住带的中央；地球的温度，就跟给婴儿喝的麦片粥一样，不冷不热。一颗比太阳亮度低的恒星，可居住带将靠得更近，而一颗能量更大的恒星，可居住带将位于更远处。许多要求都是不证自明的，它们将许多恒星剔出了行星系统候选者的行列。例如，一颗变化剧烈的恒星，将导致行星上的气候总是变化无常。
我们已经知道银河系里拥有大约1000亿颗恒星，这是一颗大型星系中的典型恒星数量。从目前的观测来看，很可能大多数单颗恒星都有行星，于是我们周围很可能有大约400亿个“太阳系”。这些“太阳系”的行星中有多少颗位于中央恒星的可居住带内呢？从我们自身所在的太阳系的情况来看（这也是我们唯一能充分了解的行星系统），我们或许可以猜测每个恒星－行星系统中都有一颗行星位于可居住带内。但是，我们必须排除那些激变变星周围的行星，因此大概还剩下200亿颗处于适宜的位置的行星。它们中有多少是岩质行星？这又是个新问题正如我们已知的那样，其他的恒星－行星系统中可居住带内的行星似乎都是巨型气态行星。要想计算出在位于适宜的位置上的岩质行星所占的比例是很困难的，但是在已知的约120个系统中，有30个没有气态行星，因此用这些已知的数据作为参考，可以估计出我们大约有50亿颗行星邻居，它们的条件能允许生命形成。其中有多少颗已经有生命形成了？这可能是所有问题中最难的一个，要回答这个问题，我们需要知道并了解生命形成的确切机制。老实讲，生物学家们还没有找到经过实验证实的详细理论，因此要想比较准确地得出这一数值极其困难。如果概率仅仅是万亿分之一，那么在银河系中能有一个像我们这样的文明就已经是一个不可思议的奇迹了。如果如有些人所料，概率接近百分之一，那么将可能有数百万颗行星值得我们去搜寻。这一疑点正是为什么寻找火星上的生命是如此重要的主要原因之一，如果生命能在同一个恒星－行星系统独立出现两次，那么整个银河系中遍布生命的概率必将极大增加。但是，即便这就是事实，我们的难题也并没有完结！
接下来我们必定会问，一旦那些地外生命形成了，它们演化成可以和我们交流的智慧生命的可能性有多大？有些生物学家相信，生命一旦产生，就必定会演化成智慧生命，但另一些生物学家也同样振振有词地认为像我们这样的智慧生命是绝无仅有的。这些文明中有多少能被我们探测到？它们必须已经达到或者超越人类在近一百年才达到的科技水平。接下来我们必须考虑，一个文明由于自然灾害或自身过失在毁灭之前（以现阶段的我们自己为例，后者的可能性似乎更大），它有能力与外界通信的时间能持续多久。至此，我们的估算中的不确定性是来自生物学而非天文学了，我们等待着生物学的进一步发展。现在，请记住到目前为止我们考虑的仅仅是我们的银河系数十亿个星系中的一员。那种认为在整个宇宙中我们都是绝无仅有的想法令人恐惧。
如果地外文明确实存在，有没有什么方法可以和他们进行有意义的联络？现代宇宙飞船可以被排除掉，这一点无需多伤脑筋。因为即便我们能以光速旅行，要想到达哪怕是最近的恒星系统中的行星上，也要花费几年的时间，而且根据爱因斯坦的相对论，以光速飞行要消耗无穷多的能量也就是说那是不可能的。显然，用现代火箭的话，这个旅行需要持续好几个世纪，而且必须准备诸如“太空方舟”这样的设备，因为最初的旅行者在旅程早期就已逝世了，只有他的后代能活着登陆目标行星。现阶段，这种想法看来只存在于科幻小说中。星际旅行要求的是一种革命性的技术，或许明天、明年、100年后甚至100万年后才能实现，又或许永远也实现不了。就算实现了这个技术，从唯物主义的观点看来，我们也只能局限在太阳系内活动。
至于星际通信，至今我们只尝试了一种方法：电磁波。电磁波以光速穿行，因此我们与最近的候选恒星间的通讯时间只需要几年。而且，用我们现有的仪器可以把通信电波发送到很远的地方（数十光年）。假设有天文学家生活在环绕波江座 星运行的行星上，距离我们11光年，我们现在发出的电波信号已足够强大，足以让他们接收到。
我们可以根据数学逻辑制定传送信息的编码方式，毕竟数学不是我们发明的，我们只是发现了它。人们已经向许多候选恒星系统传送了编码后的信息，不仅仅包括波江座 星，还有许许多多别的恒星。当然联络的过程注定是漫长的，如果2006年我们向波江座 发送了一个信息，它将在2017年到达那里，因此在2028年之前都别指望会有回音。想要获得极快的回答相当困难，但是这可以作为改进我们现有想法（即这种类型的实验是值得去做的想法）的一种测试。如果我们根本收不到任何回音，或许就说明了我们正在做着错误的实验，也就是说在我们可以联络的范围内不存在科技文明，换句话说，人类确实是独一无二的。
我们无法把宇宙飞船送往别的星球，但是一个更高级的文明可能完全有星际旅行的能力。我们没必要被任何飞碟故事、外星绑架或半人马座 上的侵略者的故事说服，但我们必须记住我们自己只是一个新的而且无疑是相当初级的文明。有人建议我们应该尽最大可能不被地外文明探测到，甚至召回那几个探测器，譬如正在永远离开太阳系的旅行者2号，但即便这在技术上能够实现（实际上实现不了），也不合逻辑。或许我们该听从珀西瓦尔·洛厄尔先生的劝告而放松一些：“一个有能力抵达地球的文明，会把战争抛诸脑后，将是为和平而来。”不管怎么说，现在让我们保持缄默已经为时过晚。我们从1920年就开始向地球外广播了，因此对80光年内的任一文明而言，我们都是一个聒噪的“射电源”。
我们知道地球生命的未来是有限的，最终太阳光度的增加将摧毁我们的世界，使它变得不再适合居住。我们必须将眼光放长远些，因此让我们看看宇宙的未来。
第六章 透视未来 现在到大爆炸后187亿年
章序
追溯过去时，我们有确切的证据可以遵循：从地球的化石记录中我们可以一览这颗行星极早期的历史；从月球环形山我们发现了远古时期小行星激烈撞击的证据；从蟹状星云我们看到了将近1000年前的那次猛烈的超新星爆发；而当我们凝视遥远星系的暗弱星光时，我们看到的是它们在数百万年前的样子。如果我们测量出它们远离我们而去的速率，就能建立一幅关于数十亿年前时的宇宙的可靠图像，而且通过仔细研究微波背景辐射，我们可以勾勒出大爆炸后仅仅30万年时的宇宙图景。
但未来则扑朔迷离得多：我们不可能看到恒星或星系在未来的样子，因此我们只能依靠演绎法，并且引入相当多的科学假设。尽管宇宙历史的许多页面已经被破译了出来，但我们对大约60亿岁之前的宇宙比从60亿岁到现今的宇宙了解得多得多。
地球在宇宙中或许是无足轻重的，但对我们而言，它显然有着无可比拟的重要性，因此让我们首先来看看在这颗行星的未来面临着哪些威胁。平均而言，每过几十万年，地球就要被一颗大到足以引发巨大灾难的陨石撞击一次。事实上，最近我们已经跟踪到了几个小行星，它们在令人警惕的、离地球很近的地方飞过。有几颗在仅有几万英里的距离处与地球擦肩而过，比地月间的距离还小得多。它们被称为“潜在威胁小行星”（PHAs），如果直接撞上地球的话，其中任何一颗都可以引发又一次“物种大灭绝”。如果一颗潜在威胁小行星在它撞击地球之前就被仔细观测过了，我们可以对它做一点事情或许可以在它附近引爆一颗核弹，改变它与地球相撞的命运。
但是我们不得不承认，一个大小仅有几英里的小天体的碰撞就会给人类带来灾难，而我们能做的事情或许并不比恐龙高明。令人担忧的是，尽管我们正努力消除这种类型的威胁，但最近发现的例子中，有几个是在它们已经路过地球之后才被探测到的。
还有一些具有相当可能性的自然灾难，会使得地球生命提前终结。近来，地质学家对超级火山的爆发潜力开始有了些了解，这种爆发可能由在极端压力下的巨大岩浆池引发，其中一个已经在怀俄明州黄石国家公园发现了。这些火山中的任何一个爆发都会导致在大气中产生全球范围内的尘埃残粒，它们相当密集而且持续时间很长，使得大多数动植物因缺少阳光而死亡。现在有人认为过去发生的一些大灭绝�
