500年前,哥伦布发现了新大陆,揭开了人类近代文明的序幕,500年后的今天,美国天文学家又在茫茫的宇宙间,发现了两块新大陆——两颗有水和生命存在的新行星,这一重大发现必将开创人类文明发展的新纪元。
(一)
在杰佛里 · 马希博士走上讲台,对着麦克风讲话之前,听从们已按捺不住强烈期望了。这些天来,在美国德克萨斯州 · 圣安东里奥市的全美天文学会会议上,纷纷传送着这样的消息:费城州立大学的马希博士和他的同事布特勒,已作出了引起全美天文学界轰动的重大发现。
马希说:“我们在这里宣布,在类似太阳的恒星轨道上,发现了两颗新行星。它的温度足以使水以液体状况出现,在它上面将会有生命存在。”对这一发现的重大意义,无论怎样评论都不过分。正如华盛顿州卡内基学院的天文学家艾伦 · 博斯所说 :“它是天外射来的第一束生命之光,无疑会激发起一场发现新的行星的科学竞赛。”
很难想象两颗荒凉、冷漠的天外星体会是什么样子。第一颗行星围绕着著名的大熊星座47号恒星动转,离北斗七星有200万亿英里,体积是我们太阳系最大行星——木星的2倍。它的构成也像木星一样,绝大多数是有毒气体,如氢气、硫化物、氨气和甲烷等,猛烈喷射出的气流不停地以每小时几百英里的速度吹过,有时还会形成巨大的飓风,持续几百年,这些飓风不停地运行、盘旋,足以吞进整个地球。在这荒凉的天外世界,如果任何一处有固体表层的话,那么它就会被几千英里厚的大气层覆盖着、压迫着,甚至比地球上最深的海底所承受的压力还要大千百倍。任何固体表层最终将会被压碎。第二颗行星不停地围绕着室女星座中处女70号恒星运转,它可能并不引人注目,因为它的质量比木星的质量还要大6倍,那里的气候条件甚至更加奇特。
两颗新发现的行星上,很可能是一片广袤沉寂的世界,尽管如此;当两个星期前,杰佛里 · 马希和保罗 · 布特勒宣布他们的发现时,几乎整个理论界都为之震惊了,大多数天文学家都投入到这一新发现中去,并努力去验证和发展那些已得出的确凿事实。多年来,天
文学家们不停顿地进行探索和研究,用大功率的射电望远镜在太空中搜寻,并记录了10多年来的,来自遥远天际的无线电信号,这些微弱的信号总是在接受器上发出噼噼啪啪的响声,天文学家们对天外生命出现的各种可能,进行过无休止的推断和探讨。但在此前,没有一人找到确凿证据来表明,茫茫宇宙间,除了地球,人类的文明和生活方式之外,还会有生命存在。
其实,这并非说两颗行星上肯定会存在像我们人类一样的生命,即使这遥远的天外世界有生物居住的话,那他们必然是一种异乎导常、稀奇古怪的生命,他们从生到死,代代相传,一直浮悬在半空,很可能根本就没有接触过地面,要解开这些谜,用今天的技术是根本不可能的。
尽管新的行星贫瘠、空荡,然而它们编的发现是天文学的奇闻。巨大的陌生行星很可能会有相近的小星体伴随,就像我们太阳系所显示的那样。大的行星会在自身的引力范围内吸引着一些卫星和小天体围绕着它运转,这种环境很适合于生命的生长。或许最重要的是,新发现的行星离我们较近,并围着与太阳相似的恒星运转,如果在它上面存在着生命的话,那么,将会暗示我们:有着1000亿个恒星的银河系应该有很多这样的行星。除非出现生命的机会是1000亿比1,银河系的其他星球也会有生命存在。生物学上的最新成就已经显示,这种机会是很大的。
果真如此!人们不用多久就会发现天外生命,在马希 · 布特勒新发现的激励下,天文学家们纷纷回到望远镜前,进行深入的观察,并坐在计算机旁,开动软盘驱动器,对几年来有价值的数据进行分析,每个人都想成为第二个发现遥远天际新大陆的人,科学家们都热切地期待着来自红外线空间天文台传来的结果。红外线空间天文台是一种欧洲最新式轨道卫星系统,它能测量出遥远星球发来的微弱热量。他们还期盼着在1997年,把一架新型的红外线摄像机安装在哈勃望远镜上,至少能拍到其中一颗新行星的照片。
全美天文学会宣布,将首创“起源工程”,即兴建一座新一代空间望远镜,以便在茫茫宇宙寻找天外来客。全美天文学会负责人丹尼尔 · 戈尔汀解释这一工程计划时,说:“我们的目标,不仅仅是观察到新行星,而且要拍摄到这些类似地球的新行星的图像,并正确地录下新行星上面的海洋、大陆和山脉等。”
(二)
人类探索星外世界的奥秘与西方文明一样历史悠久,早在17世纪末,意大利科学家伽利略就发明了望远镜,他用望远镜观察天空,发现月亮也同地球一样,有高低不平的山谷,天体并不是完美无缺的,他还发现天空中有一些光亮点,好像整个夜空存在着山脉和一些不知名的星体,自伽利略之后,科学家们就开始了长达一个多世纪的天空探索,终于发现丁新的行星,扩展了太阳系的边界。在此之前,人们以为土星是太阳系边界。1781年,英国天文学家赫歇耳用自制的400余块反射镜片,建造了一架口径为1.22米,镜筒长12米的大型反射望远镜,他在妹妹卡洛林的协助下,发现在远离太阳的地方,有一颗异常运动的星,经过认真地观察和计算,他断定这不是一颗恒星,也不是彗星,而是一颗前所未知的行星,那就是天王星。
天王星的发现引起了天文学家的广泛注意,人们在对天王星进一步观察的时候,发现它会莫名其妙地在运行轨道上颤动,这种奇怪的现象使天文学家考虑到,在天王星之外可能还有一颗行星,是那颗行星的引力的影响使天王星的运行“异常”,法国天文学家勒威耶经过计算,于1846年8月公布了那颗未知行星的轨道参数,3个多星期之后,德国天文学家加勒根据勒威耶计算的轨道数据,果真找到了这颗星,其位置与计算值相差还不到1°,这就是海王星。
后来,天外生命的概念已逐渐为小说家和哲学家所接受,成了他们笔下的素材。1894年,富裕的天文学家帕希维尔 · 洛厄尔在美国亚里桑那建造了一架私人天文望远镜,希望能够观察到火星上的生命,虽然一直认为火星上有生命,可是地球上没有人能观察到,洛厄尔的计划最终失败了。然而,洛厄尔当时的助手,现任美国墨西哥州立大学荣誉教授克莱德 · 汤姆波尔夫却在1930年发现了冥王星。
起初,天文学家们没有停止在太阳系内搜寻未知行星及其上面的生命,但一直没能成功。现在来看,太阳系内未必还有未知的行星存在。接着,大功率的仪器,例如200英寸的黑尔天文望远镜产生,并投入使用,科学家们开始对其他恒星系进行观察和捜寻。其实,恒星像太阳一样闪烁光亮,辨认出恒星旁的一颗行星就像在1亿瓦探照灯旁找到一只100瓦的发光灯泡一样容易,天文学家们很快就找到了这样的行星,进而找出它们所受到的来自恒星的微妙影响。
科学家们懂得,一个作环形运动的星球,都会有引力存在,比如它的母星就会在引力作用下,对他产生微弱的拽拉作用,就像太阳对地球那样,如果有颗行星在天空中围绕着恒星在运转,这时行星在恒星的引力作用下,首先向着恒星运动,然后再作远离恒星的运行。
这种行星的运动会使发自恒星的光波产生变化,先受挤压变短,然后又被拉长,这样看上去,开始的时候,星光比实际颜色蓝一些,这就叫“蓝移”,然后,又比实际颜色红一些,也称为“红移”。这道理就像一列火车,当向我们飞驶过来时,汽笛声越来越大、频率越来越高,而波长却越来越短(因为波长与频率是成反比的),即“蓝移”,如果离我们而去,汽笛声就越来越粗,而波长会越来越长,即“红移”。这些波长的变化就叫,做多普勒效应,它可以被科学家精确地测量出来。遥远的天际传来的摇曳不定的星光,可以用一种叫分光仪的设备来测量它的“红移”或“蓝移”的数值,这样就可以计算出星球离我们有多远。
当有些天文学家寻找行星的时候,另外一些天文学家则在设法直接观测有智慧的外星生命。1960年,天文学家弗朗克 · 德雷克开始了一项称为“奥热玛”(Ozma)的计划,打算认真地寻找来自天外文明社会发来的无线电信号,以后形成了一系列简称为“SET1,即寻找天外来客的实验计划,有些实验现在仍在进行,但到目前为止还没有成功。为丁纪念哥伦布发现美洲大陆500周年,一年半以前,美国政府拨款4亿美元,资助科学家们寻找天外生命。一个寻找有外星人及其居住星球的科学竞赛开始了。
(三)
从那时起,马希和布特勒就确信,他们正走在一条正确的探索道路上,顺着这条道走下去,他们将会找到有天外生命存在的行星。他们使用的望远镜位于美国加利福尼亚州的硅谷高处的山顶上,设备先进,视角极佳,而且还有世界最先进的分光仪。1994年11月,该望远镜的主件都做了检修,处于最佳状态,马希说:“从原则上讲,我们观察的不是木星,应该是水星。”
在实际观察中,存在着几十个不确定的因素,例如恒星,包括太阳,在它们内部深处,基本粒子间相互作用可以产生有节奏的脉动,这就使恒星表面膨胀开来,收缩下去,就像整个恒星在摆动。恒星也会像太阳黑点一样有巨大的斑点,实质上这是在视域范围内进进出出的各种光线混合在一起产生的变化,分光仪是很容易受温度和电磁频率变化所引起的各种错误的影响,因此,马希和布特勒不得不通过一个复杂的计算机计划来进行他们的观察。他们将从无用的信息中挑选出有用的信息,并把它们记录在一片十分复杂的,完全符合计算机时代要求的软件上,以至于他们的同事嘲弄他们,做没人肯干的傻事。
显然,这种嘲笑是错误的,去年8月,布特勒正忙于重新设计软件。他这样干,是为了要在接通国际互联网络后,当一大批扰乱的信息侵入时,供给分光仪以最新的,增强了的灵敏度。去年10月,瑞士科学家米切尔 · 梅耶和第迪尔 · 奎洛兹用日内瓦的天文望远镜测得一颗行星,正围绕着远离我们45光年的飞马星座内51号恒星在运转,奎洛兹说:“我们起先怀疑仪器出T差错,但是经过查实和计算,最后,终于得到证实,我们已经捕获了新行星的信息。”然而,接下来的进一步观察,并没有得到更多的发现。
尽管如此,马希和布特勒对瑞士科学家的发现却十分重视,决定用天文望远镜对这一发现进行查对和纠正,经过四天四夜的连续工作,又作计算机进行了许多小时的计算,马希说,“我们确信瑞士科学家们的发现,他们公布的有关新行星的信息都得到了证实。”
这个星体非常奇特、其质量只有木星的一半,围绕飞马座51号恒星运转的轨道,比起水星绕太阳运转的轨道更接近恒星,这就意味着,它表面的温度将达到1300°C,比一座炼岩炉的温度还高,不过它还是颗行星。面对奇妙的现象,我们简直有些目瞪口呆,难以置信。马希说,“我们走在瑞士科学家前面,发布了有关新星的消息。令人欣慰的是,我们的工作已使人类进入了新世纪,从此以后,一个崭新的外部世界有待人们去探索和研究。”
马希并没有在已取得的成就面前停步不前,他和布特勒加紧了研究工作,整个观察研究队伍就像一部高速运转的机器。他们决定以至少2个观察小组,来寻找那些围绕类似太阳那样的恒星运转的行星,他们请求其他的同事为他们让出观察空间星球的时间,并借来了价值10多万美元的计算机设施,把8年来天文望远镜收集的外空资料数据,全部翻出来,重新梳理一遍,从中找出有价值的数据,以及曾记录外层有噼噼啪啪声响的所有信息,我们懂得,布特勒说:“我们应该一次又一次地走在瑞士科学家的前面,向世界发布关于发现新行星的消息。”
2个月以后,他们已经分析了近年来所观察记录的120颗恒星中的60颗恒星的数据和信息,12月30日早晨,布特勒来到他们的办公室,查看计算机的进展情况,“我看到一组刚从计算机里流出的数据,我完全被惊呆了。”他说,这些都是有关围绕室女座70号恒星运转的行星的珍贵而神秘的信号,布特勒回忆说,它使我连忙停止了手中的工作,兴奋地从座椅上跳下来,
就这样马希和布特勒得到了两个新行星巨大重力引起的微小振动的资料,从振动的强度他们可以计算出每个行星的大小,再由相互振动所需的时间推算出它们的轨道。这些来自新行星的信息,再加上天体轨道力学和行星公式,可让马希和布特勒勾画出新行星及其周边天体的初步图形,并设想出上面生命的形状。
马希和布特勒在全美天文学会上的发言让与会者激动不已。“我们看到了一个新奇迹”,天文学家罗伯特 · 布朗说:“这是哥白尼学说开始以来,天文学上500年人类智慧的顶峰。”
[Time,1996年2月5日]