摘要：人类对地外智慧文明的搜寻已经持续了60多年，但至今仍未获得明确的探测结果。现在，科学家们提出了一种全新的搜索策略：不再漫无目的地扫描天空，而是基于人类自身的深空通信模式来预测外星文明可能的信号特征。这项发表在《天体物理学杂志快报》的研究表明，通过分析人类向深空

人类对地外智慧文明的搜寻已经持续了60多年，但至今仍未获得明确的探测结果。现在，科学家们提出了一种全新的搜索策略：不再漫无目的地扫描天空，而是基于人类自身的深空通信模式来预测外星文明可能的信号特征。这项发表在《天体物理学杂志快报》的研究表明，通过分析人类向深空发射无线电信号的时间和方向模式，可以显著提高探测外星技术信号的成功率。

宾夕法尼亚州立大学和NASA喷气推进实验室的联合研究团队发现，如果外星文明也进行类似的太空探索活动，它们的信号很可能在特定的天体排列条件下被探测到。这一发现为地外文明搜寻计划提供了新的理论框架和实践指导，有望改变SETI未来几十年的搜索策略。

艺术家描绘的系外行星。 © NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC)

研究的核心思路在于"镜像思维"：既然人类文明会向深空发射强大的定向信号与航天器通信，那么其他技术文明很可能也会采用类似的通信方式。通过深入分析NASA深空网络二十年来的传输数据，研究人员揭示了人类深空通信的基本规律，并以此为模板预测外星文明可能的信号模式。

深空网络数据揭示的通信规律

NASA的深空网络是人类最强大的太空通信系统之一，由分布在全球三个地点的大型天线阵列组成，负责与从低轨卫星到边缘探测器的所有太空任务保持联系。研究团队分析了该网络二十年的运行记录，发现了一些引人深思的模式。

数据显示，人类深空通信主要集中在地球与火星的连线方向，占总传输时间的77%。这一比例如此之高，主要是因为火星是人类太空探索的重点目标，包括各种轨道器、着陆器和漫游车都需要持续的数据传输支持。相比之下，指向其他行星的通信仅占12%。

艺术家描绘的DSN信号发射至火星，并由此泄漏至深空。© Zayna Sheikh

更重要的发现是，这些信号并非完全被目标行星吸收，而是会产生"溢出效应"继续向深空传播。宾夕法尼亚州立大学天文学家范品晨解释说："像火星这样的行星并不会阻挡整个传输，因此位于这些行星际通信路径上的遥远航天器或行星可能会探测到这种溢出效应。"这意味着，如果外星观测者恰好位于地球-火星连线的延长线上，他们就有很高概率探测到人类的深空通信信号。

研究还发现，人类的深空通信遵循太阳系的基本几何结构。由于大多数行星都在相对平坦的轨道平面上运行，人类的信号传输也主要沿着这一平面进行。这种模式很可能在其他行星系统中也会出现，因为行星形成的物理过程决定了大多数行星系统都具有相对扁平的结构。

行星排列的关键窗口

基于对人类通信模式的分析，研究团队提出了一个重要观点：SETI应该重点关注系外行星出现特定排列的时刻。当从地球视角观察时，如果某个恒星系统中的行星彼此排成一线，或者与其主恒星形成一条直线，那么在这些关键时刻探测到外星技术信号的概率会显著增加。

这一策略的理论基础相当扎实。如果外星文明也在进行行星际探索，它们很可能会在行星之间建立通信链路，就像人类在地球和火星之间所做的那样。当这些行星在观测者视角下排列成直线时，通信信号就会沿着这条直线向深空传播，为远距离探测提供了机会窗口。

NASA喷气推进实验室的项目科学家约瑟夫·拉齐奥指出，深空网络"向太空发送了一些人类史上最强、最持久的无线电信号"。如果外星文明使用类似强度的通信技术，那么在合适的几何条件下，这些信号确实有可能被探测到。

宾夕法尼亚州立大学的杰森·赖特教授总结了这一方法的价值："以我们自己的深空通信为基准，我们量化了如何通过关注具有特定方向和行星排列的系统来改进未来对外星智慧的搜索。"

技术参数与搜索范围

研究团队不仅提出了新的搜索策略，还给出了具体的技术参数建议。基于深空网络传输的功率水平和信号特征，他们建议SETI项目应该将搜索范围重点设定在23光年半径内的恒星系统。这个距离并非任意选择，而是基于人类现有通信技术强度的合理外推。

在这个范围内，研究人员特别建议关注那些轨道平面与地球视线边缘相交的邻近系统。这种几何配置最有利于探测到沿行星轨道平面传播的通信信号。同时，他们还指出这些原理同样适用于激光通信信号的搜索，而激光通信可能是更高级文明的首选技术，因为它们的泄漏更少，传输效率更高。

值得注意的是,人类自身的通信技术也在向激光通信方向发展。NASA已经成功在地球与国际空间站之间建立了激光通信链路，未来的深空任务也计划使用激光技术。如果这一趋势具有普遍性，那么外星文明也可能更倾向于使用激光而非无线电进行深空通信。

SETI历史与现实挑战

自1960年弗兰克·德雷克首次进行正式的地外文明搜寻以来，SETI已经走过了65年的历程。在这期间，科学家们尝试了各种搜索策略，从监听特定频率的持续信号到寻找短暂的脉冲信号，从扫描整个天空到针对特定恒星系统，但始终没有获得令人信服的探测结果。

这种困境的部分原因在于搜索空间的巨大性。宇宙中有数千亿颗恒星，每颗恒星可能拥有多颗行星，而技术文明可能使用我们尚未想象的通信方式。在如此庞大的参数空间中进行搜索，就像在干草垛中寻找一根针。

另一个挑战是我们对"外星技术特征"的理解有限。除了一些明显的人工特征外,科学家们并不完全确定应该寻找什么样的信号。这些信号可能是刻意发送的广播,旨在与其他文明建立联系;也可能是无意的泄漏,类似人类文明在日常活动中向太空释放的各种无线电信号。

人类自身就是一个很好的例子。我们的文明已经向太空泄漏无线电信号超过一个世纪,从早期的广播电台到现代的雷达系统和卫星通信。这些信号在太空中形成了一个不断扩张的"技术特征球",任何足够敏感的外星接收设备都可能探测到。

新策略的科学价值与应用前景

这项研究的创新之处在于将人类自身作为外星文明的"代理模型"。这种方法基于一个合理的假设:如果技术文明要进行太空探索,它们很可能会面临与人类类似的通信需求和技术限制。通过研究我们自己的通信模式,可以为预测其他文明的行为提供有价值的参考。

从方法论角度看,这种基于"镜像思维"的搜索策略具有明显优势。它不再是盲目的全天空搜索,而是有针对性的定向观测。通过关注特定的时间窗口和空间方向,可以大幅提高信号探测的概率,同时降低所需的观测时间和计算资源。

研究团队的发现也为现有的SETI项目提供了实用的指导。例如,加州大学伯克利分校的Breakthrough Listen项目可以根据这些建议调整其观测计划,重点关注那些处于有利几何位置的恒星系统。类似地,SETI研究所的各种项目也可以采用这种基于行星排列的搜索策略。

更广泛地说,这项研究展示了跨学科合作在SETI研究中的重要性。通过结合天体物理学、通信技术和行星科学的知识,研究人员能够提出更加精确和实用的搜索方法。这种综合性的方法可能是未来SETI研究取得突破的关键。

当然,这一新策略也面临一些限制。它假设外星文明会采用与人类类似的通信技术和探索模式,但实际情况可能远比我们想象的复杂。不同的文明可能发展出完全不同的技术路径,使用我们尚未考虑的通信方式。

尽管如此,这项研究为SETI领域注入了新的活力。正如研究团队所指出的,"宇宙可能充满着各种噪音——我们只需要知道何时何地进行观测。"通过更加智能和有针对性的搜索策略,人类或许终将在浩瀚宇宙中找到我们并不孤单的证据。

来源：人工智能学家