探索外星生命 (4) — 向另一個地球找尋文明的跡象
尋找與地球環境相似的天體是探索外星生命的重要方向，在目前發現6000多個系外行星當中，有一個行星與地球有許多條件相仿。另外還有一個行星系統與太陽系一樣具有多顆類地行星。科學家收集了來自外太空的資料，並召集有志之士加入，協助找尋外星文明的跡象。
撰文｜許世穎
● Kepler-186f：另一個地球？
科學家普遍相信，地球之所以能讓生命蓬勃發展，是因為液態水得以穩定存在。尋找宇宙中其他可能蘊藏液態水的天體，成為外星生命可能性的重要指標。在本系列前作《探索外星生命 (3) — 尋找遠在他鄉的行星》中提到，目前科學家找到的系外行星已經超過5000多顆！大約有60顆左右在適居帶，有可能蘊藏液態水！
這些系外行星當中，最令人感到興奮的發現就是「Kepler-186f」，「Kepler-186f」是從克卜勒太空望遠鏡的觀測資料中找到的。系外行星的命名方式是「母恆星的名字＋英文字母」，英文字母代表該恆星中發現行星的時間順序，「b」是第一顆，接著依英文字母順序「c、d、e…」往下命名。因此，「Kepler-186f」的意思就是「人類所發現第5顆繞行Kepler-186的行星」。
「Kepler-186f」的母恆星「Kepler-186」是顆紅矮星，比太陽的溫度還要低，因此它的適居帶範圍整體也比較集中。「Kepler-186f」繞行母恆星的公轉軌道大約是地球到太陽距離的0.35至0.4倍，剛好落在適居帶的外圍（圖1）。
這顆系外行星特別的地方不止於此，它的行星平均半徑大約是地球的1至1.5倍。依照不同的組成，質量大約是地球的0.32倍（純水/冰）至3.77倍（純鐵）。如果成分和地球相仿（1/3鐵和2/3矽的岩石），質量大約是地球的1.37倍。半徑、質量都與地球差不多的話，就代表重力大小也與地球差不多。
總結來說，這是一顆與地球大小相仿、同時位於適居帶的系外行星。地球是目前已知唯一一顆有生命存在的天體，因此一顆與地球環境類似的行星自然也備受矚目。不過由於Kepler-186距離地球相當遙遠（580光年），要取得更精準的資料相當不易，得仰賴未來等更靈敏的望遠鏡觀測後才能有進一步的發現。
● TRAPPIST-1：另一個太陽系？
另外一個也受到相當矚目的是恆星「TRAPPIST-1」，科學家在西元2000年發現了這顆恆星，原先的名稱叫做「2MASS J23062928–0502285」。它的質量比太陽小得多，只有太陽的0.09倍，半徑也只有太陽的0.12倍。後來從專門搜尋系外行星的觀測計畫「凌星行星及原行星小望遠鏡（TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope，簡稱TRAPPIST）」資料中，發現這顆恆星有3顆行星，因此將這顆恆星另外命名為「TRAPPIST-1」。後來從包含了其他望遠鏡的觀測資料中，科學家又在這裡多發現了4顆行星！
目前在「TRAPPIST-1」行星系統中發現的7顆行星全都像地球一樣由岩石所構成，這些行星的公轉半徑雖然都比水星還要小，但如果將整個行星系統依照母恆星的溫度與太陽系類比的話，這些行星的位置分布在太陽系中水星到火星外面一點的範圍，而位於適居帶當中的則有3顆，甚至其中2顆質量、半徑都與地球相仿，同時還在適居帶中（圖2）！
科學家目前推估，這個母恆星的年齡大約是54億至98億年之間，比我們的太陽（46億年）還要年長，太陽系在經過46億年以後，出現了像人類這樣的高智文明。而「TRAPPIST-1」行星系統比太陽系多發展了數億年，會不會也發展出了高智文明呢？這個問題就得留帶後續更多的研究來揭曉了。
● 從資料海中找尋外星文明的活動跡象
隨著觀測資料的累積，接下來能找到愈來愈多位於適居帶的行星。加上更進一步的分析，或許有天我們真的能找到與地球條件一模一樣的星球。假使這些星球上面真的發展出了如人類一般的高智文明，那要怎麼做，才能知道上面有沒有其他的高智文明呢？
人類對於外星高智文明的的探索，基本上離不開人類自己的知識或經驗。目前人類已經最好用、最廣泛的遠距通訊方法是「無線電波」，現在常用的Wi-Fi、4G、藍芽、衛星通訊等都是屬於無線電波的範疇。如果外星高智文明的發展與人類一致，或許「他們」也使用無線電通訊。在假定外星高智文明也使用無線電通訊的前提下，我們要得知某天體是否有高智文明的其中一個方法，就是用望遠鏡去接收該天體方向傳來的無線電波，並嘗試從中找出「不自然的訊號」。
像這樣尋找地球以外高智文明的活動統稱為「搜尋地外文明計劃（Search for extraterrestrial intelligence，簡稱SETI）」。最積極參與這個活動的單位包含美國的加州大學柏克萊分校（UCB）以及非營利組織「SETI協會」等。加州大學柏克萊分校就曾用「艾倫望遠鏡陣（Allen Telescope Array）」朝著前文提到的「Kepler-186f」接收了一個月的無線電波資料，可惜結果沒有任何收穫。
搜尋地外文明計畫（SETI）曾朝許多方向收集資料，日積月累下來所需要分析的資料量非常龐大。加州大學柏克萊分校曾舉辦過一個「SETI @ home」活動。如果加入的話，電腦在閒置的時候，多餘的運算資源就會被利用來分析資料，還可以從螢幕保護程式看出分析的進度（圖3）。2008年的時候每天新增的資料量高達300G！不過或許是因為毫無收穫、資金短缺，這個計畫在延續了差不多20年以後，已經在2020年停止，不再分配資料給個人電腦去做運算。目前原網站仍然留給相關領域的人交流，不過熱絡度已經淡了許多。
除了這種「被動」分析外太空無線電波訊號的方法以外，人類也可以主動出擊，向外太空方送來自地球的訊息。除了發送無線電波訊息到外太空以外，還可以送宇宙版本的「瓶中信」出去......（待續）。
參考資料：
- NASA / Kepler-186f, the First Earth-size Planet in the Habitable Zone (2022.07.18)
- Elisa V. Quintana et al., An Earth-sized Planet in the Habitable Zone of a Cool Star, Science. 344, 6181, 277-280 (2014)
- NASA Science / 10 Things: All About TRAPPIST-1 (2022.07.18)