幻影星系M74的新圖像展示了空間望遠(yuǎn)鏡在多個(gè)波長(zhǎng)下協(xié)同工作時(shí)的強(qiáng)大成像效果。
左圖為美國(guó)航空航天局（NASA）/歐洲航天局（ESA）哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（Hubble Space Telescope）對(duì)M74星系的成像，觀測(cè)范圍從朝向中心的較老、較紅的恒星，到其旋臂中較年輕且較藍(lán)的恒星，再到電離氫區(qū)（H II region）紅色氣泡中最活躍的恒星形成。
右圖為NASA/ESA/加拿大航天局（CSA）詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope）拍攝的圖像，這張截然不同的圖片突出了星系旋臂內(nèi)的大量氣體和塵埃，以及位于其核心的密集星團(tuán)。
中間的組合圖像則將這兩者融合在一起，為這個(gè)“宏偉設(shè)計(jì)”的螺旋星系提供了真正獨(dú)特的視角。
哈勃和韋布在不同的電磁波譜下運(yùn)行，科學(xué)家將來(lái)自兩者的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，對(duì)所研究的天體進(jìn)行更為全面的解讀。通過(guò)這種方式，來(lái)自哈勃和韋布的數(shù)據(jù)相互補(bǔ)充，提供了M74星系壯觀且全面的視圖。
圖片來(lái)源：ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee and the PHANGS-JWST Team; ESA/Hubble & NASA, R. Chandar Acknowledgement: J. Schmidt
到目前為止，銀河系中應(yīng)該存在多少個(gè)智慧文明？今年9月2日去世、享年92歲的美國(guó)天體物理學(xué)家弗蘭克·德雷克（Frank Drake），曾在1961年提出過(guò)一個(gè)方程來(lái)對(duì)此進(jìn)行推算，德雷克公式（Drake equation）這個(gè)著名的方程以他的名字而命名，可以追溯到他自稱為“天真到不知緊張為何物”的一個(gè)職業(yè)生涯階段。
德雷克公式讓德雷克與詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）和埃爾溫·薛定諤（Erwin Schr?dinger）齊名，這兩位杰出物理學(xué)家同樣也擁有以自己名字命名的方程式。但不同的是，德雷克的方程沒(méi)有包含自然法則，相反，它將一些人類還沒(méi)研究清楚的概率和比例組合成了一個(gè)知情估算。
無(wú)論將多合理的數(shù)值輸入方程式中（見(jiàn)下圖），都很難避免我們不應(yīng)該是銀河系中孤獨(dú)的存在這一結(jié)論。德雷克一直是尋找外星生命的倡導(dǎo)者和支持者，但他的方程式真的道出了什么嗎？
擴(kuò)展的德雷克公式
德雷克公式可能看起來(lái)很復(fù)雜，但它的原理其實(shí)真的很簡(jiǎn)單。它指出，在像我們這樣古老的星系中，通過(guò)廣播這些星系的存在而可探測(cè)到的文明數(shù)量，必須等于它們出現(xiàn)的速度乘以它們的平均壽命。
估算文明發(fā)生的速度似乎只能停留在猜測(cè)，但德雷克意識(shí)到，它可以分解成更容易處理的參數(shù)。
他表示，文明發(fā)生的總速率等于合適恒星形成的速率乘以那些擁有行星的恒星比例。然后再乘以每個(gè)系統(tǒng)能夠承載生命的行星數(shù)量，乘以生命開(kāi)始萌生的行星比例，乘以生命變得智慧的行星比例，乘以廣播它們存在的行星比例。
難以確定的參數(shù)值
弗蘭克·德雷克
圖片來(lái)源：wikipedia, CC BY-SA
當(dāng)?shù)吕卓说谝淮翁岢鏊@個(gè)公式時(shí)，唯一有信心確認(rèn)的參數(shù)就是恒星形成的速度：大約每年30顆。
至于下一個(gè)參數(shù)，在1960年代時(shí)，我們還沒(méi)有證據(jù)表明其他的恒星都是有行星的，這個(gè)數(shù)值保守估計(jì)約為十分之一。然而，從1990年代科學(xué)家開(kāi)始了系外行星（exoplanet）觀測(cè)，在本世紀(jì)又得到了蓬勃的發(fā)展，如今這些觀測(cè)使我們確信大多數(shù)恒星都有行星。
常識(shí)告訴我們，大多數(shù)由多個(gè)行星組成的系統(tǒng)，都將包括一個(gè)距離其恒星適當(dāng)距離的行星，以支持生命的誕生，地球就是我們太陽(yáng)系中的那顆星球。此外，火星在過(guò)去可能是一片生命欣欣向榮的景象，甚至現(xiàn)在有些生命可能仍然存在。
如今我們還意識(shí)到，行星不需要足夠溫暖來(lái)讓水在行星表面維持液態(tài)，即使是在被冰覆蓋的天體的內(nèi)部海洋中，生命也可以出現(xiàn)，而支持這里液態(tài)水存在的熱量，則來(lái)自放射性能量或潮汐能。
舉例來(lái)說(shuō)，木星和土星的衛(wèi)星中就有幾個(gè)潛在的候選者，而當(dāng)我們將衛(wèi)星也作為能夠承載生命的選項(xiàng)時(shí)，每個(gè)行星系統(tǒng)的可居住天體平均數(shù)量很容易就會(huì)超過(guò)1個(gè)。
然而，等式右邊參數(shù)的值仍然更容易受到質(zhì)疑，有些人會(huì)認(rèn)為，只要有幾百萬(wàn)年的時(shí)間，生命就會(huì)在任何合適的地方萌芽。
這將意味著，生命真正出現(xiàn)的合適天體比例幾乎等于1。另一波人則認(rèn)為，我們還沒(méi)找到證據(jù)表明生命起源于地球以外的任何地方，生命的誕生實(shí)際上可能是極其罕見(jiàn)的事件。
而生命一旦開(kāi)始了，最終就會(huì)進(jìn)化出智慧嗎？它可能必須通過(guò)微生物階段并首先成為多細(xì)胞生命。
有證據(jù)表明，多細(xì)胞生命在地球上萌生的次數(shù)不止一次，因此成為多細(xì)胞生命可能并不是什么障礙。然而其他人也指出，在地球上持續(xù)進(jìn)化的“正確類型”多細(xì)胞生命只出現(xiàn)過(guò)一次，在銀河系規(guī)模上可能是很罕見(jiàn)的。
智慧的誕生可能會(huì)讓某一物種比其他物種更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這意味著它的進(jìn)化更有可能持續(xù)發(fā)生，但我們對(duì)此也尚不確定。
智慧生命是否會(huì)將技術(shù)發(fā)展到它（無(wú)意或有意）在太空中傳播其存在的階段？也許對(duì)于像我們這樣的星球表面居民來(lái)說(shuō)，答案是肯定的，但對(duì)于沒(méi)有大氣層的冰凍星球內(nèi)部海洋的居民來(lái)說(shuō)，這可能也是罕見(jiàn)的。
文明能持續(xù)多久？
可探測(cè)文明的平均壽命L呢？在1950年代，電視傳輸開(kāi)始讓地球可以從遠(yuǎn)處被探測(cè)到，對(duì)于我們自己而言，L的最小值約為 70 年。
但總的來(lái)說(shuō)，L可能會(huì)受制于文明的崩潰（我們自己再持續(xù)100年的可能性有多大？），或受制于互聯(lián)網(wǎng)繁榮下無(wú)線電廣播的近乎消亡，或出于對(duì)惡意銀河系鄰居的恐懼而故意選擇“靜默”。
你如果能自己研究這些數(shù)值，你會(huì)發(fā)這真的很有趣！你會(huì)發(fā)現(xiàn)如果L超過(guò) 1000 年，N（可探測(cè)文明的數(shù)量）很可能就會(huì)超過(guò)100。在2010年的一次采訪中，德雷克說(shuō)他對(duì)N的最佳猜測(cè)是大約 10000。
我們對(duì)于系外行星的了解每年都在增加，在技術(shù)的發(fā)展下我們正在進(jìn)入一個(gè)前所未有的時(shí)代，通過(guò)測(cè)量系外行星的大氣成分，天文學(xué)家或許能在不久的將來(lái)揭示生命存在的證據(jù)。在接下來(lái)的十年或二十年里，我們可以期待對(duì)生命存在的類地行星比例進(jìn)行更可靠的估計(jì)。
我們可能還是無(wú)法得知星球內(nèi)部海洋中是否存在生命，但我們可以期待從對(duì)木星、土星和天王星的寒冷衛(wèi)星的觀測(cè)任務(wù)中獲得更多信息。當(dāng)然，我們或許也可以檢測(cè)到來(lái)自外星智慧的實(shí)際信號(hào)。
不管怎樣，弗蘭克·德雷克的方程式已經(jīng)激發(fā)了如此多的研究領(lǐng)域，它將繼續(xù)帶給我們發(fā)人深省的觀測(cè)角度。為此，我們應(yīng)該心存感激。
原文作者：
大衛(wèi)·羅瑟里（David Rothery）
英國(guó)開(kāi)放大學(xué)（The Open University）行星地學(xué)教授
參考來(lái)源：
https://theconversation.com/frank-drake-has-passed-away-but-his-equation-for-alien-intelligence-is-more-important-than-ever-189935
