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翻譯：賀玉影

校對：牧夫校對組

編排：張瑩

后臺(tái)：朱宸宇

https://phys.org/news/2025-10-red-dwarf-advanced-civilizations.html

類地行星繞行紅矮星的想象圖

圖源：Lynette Cook

哥白尼原則（Copernican principle）以尼古拉·哥白尼命名，指出地球與人類在宇宙中并不占據(jù)特殊或優(yōu)越的位置。從宇宙學(xué)的角度而言，這差不多就是說，地球就代表了常態(tài)，生命可能遍布整個(gè)宇宙。盡管我們尋找地外生命的努力——即天體生物學(xué)領(lǐng)域——迄今尚未取得成果，但我們能搜尋的視野很小。因此，科學(xué)家們只能基于已知唯一能維持生命的行星——地球——來進(jìn)行推測。

得益于系外行星發(fā)現(xiàn)的激增，科學(xué)家已在紅矮星的宜居帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多顆類地行星。數(shù)十年來，科學(xué)界持續(xù)爭論這些系統(tǒng)是否是尋找地外生命證據(jù)的最佳選擇。最近，大衛(wèi)·基平教授在研究中指出了兩個(gè)關(guān)鍵性事實(shí)，它們可能意味著人類是宇宙中的特例。基于宇宙年齡及太陽系的相對罕見性，他認(rèn)為行星生物學(xué)家研究紅矮星行星可能是找錯(cuò)了方向。

基平教授是美國哥倫比亞大學(xué)的天文學(xué)副教授，曾獲哈佛大學(xué)薩根與門澤爾聯(lián)合獎(jiǎng)學(xué)金*，現(xiàn)任哥倫比亞大學(xué)Cool Worlds實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人。該團(tuán)隊(duì)致力于探索系外行星系統(tǒng)，重點(diǎn)研究潛在宜居（或稱“酷”）行星，并開發(fā)識(shí)別潛在技術(shù)活動(dòng)跡象（又叫技術(shù)特征，technosignatures）的新型方法與技術(shù)。

*NASA資助的項(xiàng)目，旨在支持事業(yè)起步階段的杰出的博士后科學(xué)家開展系外行星科學(xué)領(lǐng)域的獨(dú)立研究。

正如基平指出的，地球“平淡無奇”、是代表全宇宙行星的典型個(gè)例這種觀念在人們心中早已根深蒂固。這種觀念可追溯至康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基（1857-1935）的宇宙學(xué)思想，以及卡爾·薩根等天體物理學(xué)家的影響。齊奧爾科夫斯基關(guān)于太空飛行與地外文明可能性的著作，對20世紀(jì)的科學(xué)家和工程師產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。但基平經(jīng)電郵告訴《今日宇宙》，其根源還要深遠(yuǎn)：

這一觀念歷史悠久，起源于哥白尼革命*。神學(xué)歷來將人類（地球順帶）置于核心地位，而現(xiàn)代科學(xué)卻逐步剝奪了我們的特權(quán)地位——例如發(fā)現(xiàn)了地球繞太陽運(yùn)行、太陽只是銀河系數(shù)十億恒星之一、銀河系本身也只是數(shù)十億星系之一。所以人們傾向于認(rèn)為自身的一切都很典型，這似乎已成為過去四個(gè)世紀(jì)天文學(xué)重復(fù)的主旋律。

*康德在其1781年的著作《純粹理性批判》中提出，指的是人們從地心說轉(zhuǎn)變到日心說這一天文學(xué)領(lǐng)域的變革。這場革命分為兩個(gè)階段：第一階段極為數(shù)學(xué)化，始于1543年尼古拉·哥白尼發(fā)表《天體運(yùn)行論》，第二階段則始于1610年伽利略的傳單出版。對這一“革命”的貢獻(xiàn)一直持續(xù)到艾薩克·牛頓于1687年出版《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》為止。

通過將地球從宇宙中心的位置移開，哥白尼引發(fā)了天文學(xué)領(lǐng)域的革命，徹底改變了人類心中自身處于宇宙當(dāng)中的位置?？枴に_根在其開創(chuàng)性的論文《對外星智慧的唯我論視角（The Solipsist Approach to Extraterrestrial Intelligence）》中強(qiáng)調(diào)了這一成就。該文是對哈特與蒂普勒“外星智慧不存在”假說的回應(yīng)。他寫道：“科學(xué)進(jìn)步的獨(dú)特貢獻(xiàn)與偉大勝利之一，在于使我們的世界觀擺脫了地域局限。”文中援引多場科學(xué)革命，表明人類與地球在宇宙中既非獨(dú)特也非特殊。

針對外星生命缺乏證據(jù)的問題，薩根曾作出著名回應(yīng)：“但是，不存在證據(jù)并不是不存在的證據(jù)?！边@種思維方式影響了過去六十年來天體生物學(xué)研究以及搜尋地外文明計(jì)劃（SETI）的各項(xiàng)努力。然而，正如基平在其最新研究中指出的，有兩個(gè)突出的問題對這種觀點(diǎn)構(gòu)成挑戰(zhàn)。他解釋道：

“我的論文探討了兩個(gè)確實(shí)很離奇的謎題。約80%的恒星屬于紅矮星，這類恒星的宜居帶中似乎經(jīng)常存有類地行星，但我們卻并未生活在這樣的恒星周圍——我在先前論文中將此現(xiàn)象稱為“紅天悖論（Red Sky Paradox）”。其次，宇宙的恒星形成期將持續(xù)至距今1萬億年，但我們卻生活在該時(shí)段最初的0.1%——現(xiàn)在宇宙僅有138億歲。

對于那些對外星智慧存在且人類終將與其建立聯(lián)系感到樂觀的人而言，存在許多有利的論據(jù)。首先，銀河系擁有1000億至2000億顆恒星（有些人估計(jì)的數(shù)目還要更多），這意味著生命誕生的可能性無窮無盡。其次，宇宙本身已有138億年歷史，而太陽系約46億年前才形成，在宇宙中堪稱新生兒?；谶@兩項(xiàng)無可辯駁的事實(shí)，銀河系存在高級生命的統(tǒng)計(jì)概率極高。”

然而，基平指出這兩個(gè)論點(diǎn)存在缺陷，現(xiàn)代天文學(xué)揭示了關(guān)于天體更詳細(xì)的信息，這些發(fā)現(xiàn)正推動(dòng)著觀點(diǎn)向反方向轉(zhuǎn)變。

“對，太陽只是數(shù)十億恒星中的一員，但幾樣特性使它在樣本中不同尋常，”他說，“例如，黃矮星僅占恒星總數(shù)的百分之幾，而且太陽——在一個(gè)平靜的單星系統(tǒng)、擁有兩顆木星大小的行星（僅約10%的類太陽系統(tǒng)擁有木星級行星）——本身也挺蹊蹺的。”

許多科學(xué)家認(rèn)為，木星及其他巨行星在太陽系外層的存在是生命存在的必要條件。得益于它們的引力作用，許多本應(yīng)進(jìn)入內(nèi)太陽系的天體常被捕獲甚至撞擊這些巨行星——1994年撞擊木星的休梅克-利維9號(hào)彗便是明證（這是人類首次直接觀測到太陽系天體間的碰撞事件）。此外還需考量宇宙演化的時(shí)間線，太陽系可謂是這場“派對”的“遲到者”。

雖然幾乎可以肯定，生命的存在條件和構(gòu)成基礎(chǔ)在生命在地球上出現(xiàn)之前（約40億年前）就已經(jīng)有了，宇宙中所有恒星耗盡燃料走向死亡仍需數(shù)萬億年。像太陽這樣的恒星會(huì)死得早一點(diǎn)，紅矮星則預(yù)計(jì)會(huì)在主序星階段持續(xù)存在長達(dá)十萬億年?？紤]到如此漫長的時(shí)空尺度，基平所說的“恒星豐饒期”中，人類或許只是這場盛宴的早到者——哈佛大學(xué)教授阿維·洛布此前就曾探討過這種可能性。

而且啊，紅矮星的宜居帶內(nèi)環(huán)行的類地行星能否孕育生命這個(gè)問題都還在討論當(dāng)中呢。盡管有一些研究表明，潮汐鎖定的類地行星朝向恒星的一側(cè)能獲得足夠熱量，維持液態(tài)水并創(chuàng)造適宜生命生存的環(huán)境，但另一些研究又指出，紅矮星的特性不利于生命存在。這包括它們的不穩(wěn)定性（相對于太陽這樣的恒星）、形成巨大太陽黑子的傾向，以及容易發(fā)生耀斑活動(dòng)的特征。

這包括釋放出足以剝離行星大氣層的電磁能量的“超級耀斑”，盡管觀測表明，這類事件主要局限于兩極區(qū)域。為評估紅矮星是否值得天體生物學(xué)家重點(diǎn)研究（以及地球可能是個(gè)特例的可能性），基平針對他提出的兩個(gè)要點(diǎn)——黃矮星的稀缺性與宇宙的“恒星豐盛期”——進(jìn)行了貝葉斯統(tǒng)計(jì)分析。

正如他所解釋的，他的分析表明人類的存在不能歸因于“運(yùn)氣或偶然”。

“我的論文發(fā)現(xiàn)這種情況發(fā)生的概率為1600:1。在科學(xué)領(lǐng)域，通常認(rèn)為超過10:1的概率是有力證據(jù)，100:1是決定性證據(jù)，而1600:1的概率也太小了，再講運(yùn)氣的人也不太能理直氣壯吧。我提出了兩種可能的解決方案。 一是行星的壽命有限——能夠孕育出像我們這樣的觀察者的時(shí)間是有限的；二是質(zhì)量低于某一閾值的恒星不會(huì)產(chǎn)生觀察者。第二個(gè)方案在解釋數(shù)據(jù)方面表現(xiàn)更好，其支持比約為30:1。當(dāng)恒星質(zhì)量低于0.34個(gè)太陽質(zhì)量時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生觀察者的概率是95%，而上述恒星大約涵蓋了宇宙中恒星的三分之二。”

這對那些希望觀測鄰近紅矮星軌道上眾多類地行星的人來說可能是個(gè)壞消息。在距離地球50光年內(nèi)，已有30個(gè)系統(tǒng)被確認(rèn)存在類地系外行星。其中28顆位于紅矮星系統(tǒng)內(nèi)，包括距離我們約4.25光年的半人馬座比鄰星b——這是太陽系外最近的類地系外行星。盡管突破攝星（Breakthrough Starshot）計(jì)劃似乎在研發(fā)階段陷入停滯，但仍有其他項(xiàng)目致力于開發(fā)能在人類有生之年抵達(dá)半人馬座比鄰星的光帆飛行器，例如比鄰星群（Swarming Proxima Centauri）項(xiàng)目概念。

盡管如此，這些發(fā)現(xiàn)并未否定圍繞紅矮星運(yùn)行的行星存在生命的可能性，只是以健康的懷疑態(tài)度對這一前景提出了質(zhì)疑。與此同時(shí)，基平強(qiáng)調(diào)，天體生物學(xué)研究應(yīng)擴(kuò)大關(guān)注范圍，繼續(xù)尋找圍繞類太陽恒星運(yùn)行的類地行星。一旦擬建的宜居世界觀測站（HWO）于2040年代中期升空，相關(guān)探索將獲得巨大助力。

正如基平總結(jié)的：”我們有充分理由對低質(zhì)量恒星孕育復(fù)雜生命持懷疑態(tài)度，例如其劇烈的耀斑活動(dòng)。但這些仍主要是推測。我的論文并未包含任何關(guān)于機(jī)制的假設(shè)，純粹基于人類存在與恒星群落演化的分析。因此令人欣慰的是，即便從完全不同的論證路徑出發(fā)，也得出了相同的結(jié)果。我認(rèn)為，這共同對搜尋地外文明計(jì)劃過度關(guān)注紅矮星提出了嚴(yán)重質(zhì)疑。我當(dāng)然不建議完全放棄觀測紅矮星，但強(qiáng)烈建議未來項(xiàng)目優(yōu)先關(guān)注黃矮星（宜居世界觀測站就準(zhǔn)備這樣做）?！?/p>

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