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奥陌陌:“巡山小妖”“大雪茄”的启示

来源:大班taipanbet官方网站   发布时间:2019-11-21   点击量:295

    下载APP 阅读本文更深度报道转自NASA官网的奥陌陌艺术设想图首发论文给出的奥陌陌轨道图,其中实线部分有观测数据,虚线为逻辑外推所得。  终于,神秘的奥陌陌被科学家拍到了影像、测得了运动数据,成为人类有史以来确切观测、记录到的首个太阳系外来客体。  一、“奥陌陌”其君  奥陌陌最早于2017年9月19日由夏威夷大学的Robert Weryk等人在利用由NASA资助的Pan-STARRS1望远镜进行旨在追踪可能对地球构成威胁的近地天体时发现,专业成果以“来自一颗红色且极其细长的星际小行星的短暂造访”为题首发于当年11月20日的《自然》杂志。Pan-STARRS团队以夏威夷土语昵称来客为Oumuamua,意“首位远方信使”;国际天文学联合会(IAU)将其命名为1I/2017 U1——2017年10月后半月发现的首个星际天体(Interstellar)。“I”是IAU为其新开的一个命名系列,与已有的A(Asteroid,小行星)和C(Comet,彗星)等并列。我国全国科学技术名词审定委员会将其昵称巧译为“奥陌陌”——“带着奥秘的陌生者”。  2017年11月27日,NASA官网以“太阳系首位星际访客晃晕(Dazzles)科学家”为题对此进行了报道:天文学界观测到一位“石质”“雪茄状”“有些暗红色”的系外“闯入者”,并称“这是一个历史性发现”。  首发论文介绍,奥陌陌长约400米,长宽比大概10倍,是一个10:1:1的三轴椭球体。太阳系中已知的大约75万颗小行星和彗星中没有一颗是这样的极端形状,后者最大的长宽比也就3-4倍。因此,有人称奥陌陌为“大雪茄”。  2017年10月19日首次发现奥陌陌后,发现者们翻查数据找到了前此一天的18日它被拍到的影像。之后几天,欧空局(ESA)光学地面站(OGS)望远镜和其他观测站也收集到了一些它此前被测到的数据。之后,世界各地观测站都紧急投入观测,美国的两个太空望远镜哈勃和斯皮策也加入了追踪。  研究者们根据各地望远镜10月份取得的数十个数据推算,奥陌陌以几乎垂直于太阳系平面的角度、接近1.2偏心率的双曲轨道、约26km/s的速度进入太阳系,近日点发生于9月9日。尽管曾经离太阳近至0.25天文单位,但所有望远镜都没发现任何彗发迹象,说明奥陌陌不是彗星而更像是个石质或金属小天体。另一奇怪的现象是,此君竟然有高达10倍的规律性亮度变化,这被解释为每7.3小时绕其轴转一圈。  NASA资深人士Elizabeth Landau于2018年6月8日发表题为“追逐奥陌陌”的短文解释了翻滚(tumbled)如何带来亮度变化:当其整个长度面对地球时看起来最亮,当其指向地球时亮度变暗。此文还给出另两则信息:一是测到了无法用万有引力解释的加速度,二是2018年1月后,奥陌陌就没再被观测到。  对于无法解释的“非重力加速度”,包括首次发现者在内的来自世界各地的17位研究者于2018年6月27日在NATURE上以“轨道上的非重力加速度”为题进行了介绍:以来自地基和天基的数百个数据分析,将太阳、八大行星、月球、冥王星、小行星主带最大的16个天体,相对论效应,以及所有可能的偏差都考虑在内,无法解释奥陌陌沿轨道方向远离太阳而去时的加速度。  设置于环太阳轨道的美国太空望远镜斯皮策是世界上威力最强大的红外望远镜,拥有远红外波段观测功能。也就是说,再冷暗的对象都逃不过它的法眼。2018年11月14日NASA官网信息:斯皮策自2018年9月初开始,按预测路径追踪奥陌陌两个月而未果。文章说奥陌陌太弱了,以至于斯皮策都无法探测到它。也就是说从2017年10月被观测到算起,差不多一年以后,无耐承认:奥陌陌被跟丢了;以人类目前的技术无法追寻它的行踪。  二、无法解释的异常加速  尽管有多项新奇之处,但奥陌陌最大的悬疑是通过近日点后沿轨道方向的加速。因为如果仅靠万有引力,奔向太阳时在引力作用下加速,经过近日点离开太阳而去时,同样的引力应该使其减速。对此,目前剩下来的主要有两种解释:彗星射流和光帆。  奥陌陌被发现时,以及据后续多架望远镜观察都已认定其无彗尾、无射流,判断为石质或金属质地,并被标定了尺度。可是,为了解释异常加速,又折回去说如果它有可气化的其他内部物质、如果被太阳考热后能喷出测不到的气体就能解释奇怪的加速了。而在这一解释下,若想那无法被测到的射流能使其产生可被观测到的加速度,还要求它个头再小些。这个对小个头的要求,符合一些人对斯皮策跟丢目标的解释:由深信轨道预测准确而强大的斯皮策却探测不到,反推奥陌陌可能没那么大,甚至推测其尺度可能小至100米。  显然,这样的解释相当牵强。科学研究须用理论解释事实,而非改变事实去适应理论。  2018年11月,哈佛大学天文系主任Avi Leob和其同事Shmuel Bialy在《天体物理快报》上发文称,以人类现有的知识,只有以光帆在太阳光压下推动加速可以解释奥陌陌的异常行为。此文否定射流说,认为射流会使奥陌陌翻滚得更厉害;认为奥陌陌要么是外星人大型装备毁弃后的光帆残片,要么是自带光帆的系外人造飞船。笔者认为,只要承认翻滚,对光帆解释同样不利。  对于哈佛学者的观点,有人支持也有人反对。支持者认为把奥陌陌看成外星智慧造物显然更合理。反对观点:没有足够证据证明是外星人,应立足于用现有知识解释;用外星人解释科学现象很荒谬。  其实,如果无法用非智能理由解释加速现象,就没理由排除是智能造物的可能;若果然有系外访客到来,是智能访客的可能性应不比非智能访客小。果若如此,奥陌陌就不仅是第一个系外客体,而且是第一位开创历史的系外智能使者。  三、费米悖论谜团  当人类掌握了探索宇宙的技术后,就未停止过对宇宙智慧同伴的找寻,却一直杳无音信。1950年,物理学家费米在与同行讨论外星人问题时问过一个著名问题:“他们都在哪儿呢?”此问的背景是,依据平庸原理——地球没有什么特别,它只是银河系中围绕普通恒星太阳运行的一颗普通行星——推算,银河系中应该存在大量智慧生命,而且许多文明应该远高于地球,但地球人用尽技术手段却从未发现蛛丝马迹。这个问题被称为费米悖论。  对于费米悖论的解释和猜想很多,有代表性的有大漏斗说、动物园说、文明锁死说、多重宇宙说、三型文明说、文明自毁说,等等。  大漏斗说表达的是宇宙间智慧文明进化过程中,要通过一些漏斗的细颈,过得去文明得存,过不去文明毁灭。关注或相信漏斗说者总纠结这个细颈在何处,地球人类是否已经通过了细颈,抑或宇宙间是否存在得以通过细颈的文明?若发现这样的文明,可以给地球人以相信自己会有未来的信心。  动物园说猜测,地球可能是更高级宇宙智慧生物的一个实验场,人类是他们在地球这颗行星上圈养的动物。地球人的智慧层次太低,根本没可能与高级圈养者对话,圈养者也懒得与其圈养的动物对话。  文明锁死说猜测,许多宇宙智能生命可能被锁死在其生存环境中,例如厚厚冰壳之下的水域中,它们无法冲出冰壳与外界交流,地球人自然也很难发现他们。  多重宇宙说认为宇宙是多维多重的,地球只在三维空间,其他高级智能可能在四维以上的宇宙中,地球人根本感知不到他们。  三型文明说提出,宇宙文明有三级形态。最低级的一型文明只掌握了利用自己行星上能源的技术;二型文明可以开发利用所在恒星系中恒星的能量;三型文明可以自如地利用宇宙中其他恒星的能量。地球处于一型文明阶段,使用能量的水平根本不足以使其走出所在星系,也难以理解更高级地外文明的技术。  文明自毁说认为文明不可能发展到更高级别,因为其发展到一定程度就会不可控地自毁。这种说法与地球文明当前的处境比较吻合:貌似正在自毁中,看不到突围的希望。  四、信使的启示  远方信使奥陌陌透露了哪些信息?笔者以为,它至少带来如下启示。  一是,以奥陌陌被观测到的数据看,至少它来自在尺度和速度方面与我们文明相当量级的三维智慧世界,或至少可以放低速度、降维到我们能观测的量级。给弱智的我们呈现的信息是通过大漏斗未来细颈的可能性、三维同伴存在的可能性,以及文明可以突围的告慰。  二是,如果地球是高级智能的动物园,则起码可能不是唯一的动物园;或者,“大王”起码是派出喜欢翻跟头的“小妖”来“巡山”的。  三是,仅测到了少数点位的速度和较短的轨迹,其他轨道是逻辑外推的,并依此判断它可能来自哪里、奔向哪里,“11月1日左右经过的火星轨道……将于2018年5月经过木星轨道、于2019年1月飞出土星轨道”等等,却未知在接近太阳系之前它是否曾有刹车、在消失于视野之后它是否加至更高速度,或是否有过调姿转向。我们的“强大”望远镜寻找不到它,未必是因为它的冷弱,也可能因为它并不在被预期的轨道上。  四是,绕过太阳后却一直加速,是不是因为它配备有我们所不能理解的利用恒星能源的技术,抑或它自带着我们不能理解的能源。  五是形态的启示。据观测判断,奥陌陌表面是石质或金属,可能“因数亿年的宇宙辐射而变红”。这启示我们:在碰撞、爆炸、焚烧中自然形成的天然星体构成的烈火金刚的外壳,可能才是宇宙星舰的正确打开方式。在讨论霍金的“突破摄星”计划是否可行时就有人提出过,当人造飞行器离开强大的太阳磁场保护进入星际空间后,其所使用的材料可能无法抵抗遍布前路的质子以及其他宇宙射线的攻击。当前人类只有“旅行者1号”和“旅行者2号”两个小飞行器到达了太阳磁层的边缘,而且人类并不明确知晓磁层一带的空间物理环境状况。等待两位小小旅行者发回观测报告,或者它们还有多少能力继续发回观测报告亦未可知。而此次奥陌陌的出现给了我们这样的启示:进入星际空间,利用天然、质地坚实的小天体作为外壳或许是一个更应该考虑的选择。刘慈欣被改编成电影即将上映的科幻小说《流浪地球》中有飞船派和地球派之争,也提示了这个道理。  而如果不是智慧造物,很难理解10:1:1的细长结构绕其短轴翻腾,因为在漫长的旅程中这需要很强的抗拉强度。而如果是系外飞船则好理解了:雪茄状长条外形有利于在长途航行中减少辐射和碰撞的伤害;至于翻跟头,则很可能是临时使用某种我们不能理解的技术,或者可能就只是“巡山小妖”一时起兴的解闷玩耍。  (作者系北京理工大学人文与社科学院 编审/教授;《深空探测学报》常务编委)

    

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