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尋找外星人的銀河帝國

火星軍情局
・2015/06/25 ・2183字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 547 ・八年級

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倚天屠龍記裡的乾坤大挪移有分好幾層,層數越高就越厲害,在江湖上大家也會更敬畏三分。

其實外星人也有分等級,倒不是說外星人到阿里山隨意大小便就是低級,而是級數越高科技就越厲害,打從心底讓人肅然起敬。

最常用的「外星文明分級制」是1964年蘇聯科學家卡爾達肖夫(Nikolai Kardashev)所設定的「卡爾達肖夫指數」(Kardashev Scale)。這個分級法利用宇宙中最重要的資源:能源的生產力作為指標。能源和科技實力息息相關,掌握能源越多等級就越高。

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還在等外星人送電波訊號到地球嗎?外星人未必會想給地球人打電話嗎。現在最熱門的是探測外星文明的科技特徵(Technosignature),凡走過的必留下痕跡,越高度的文明留下的痕跡越深。(圖片來源:The Allen Telescope Array, SETI)

卡爾達肖夫分級法這樣的:

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第一型(K1):一個科技文明能夠利用整個行星的能源。比如說:當地球文明不斷發展,石化燃料不夠用,核能被抗議不能用,最後不得不充分利用地球表面、甚至在環繞地球的太空軌道上面佈滿太陽能板,就是K1的文明。地球接收太陽光的功率大約是1016瓦,目前全人類產生的功率不到這個數字的2%,是K=0.73級的文明,低得有點丟臉。依照目前人類科技經濟的指數型爆炸增長,估計人類文明可能在三、四百年後達到K1。

第二級(K2):一個文明能夠駕馭整顆恆星散發出的能源,這樣的文明將擁有速度接近光速的星艦,可以探訪其他的星系。擷取恆星能源最直接的辦法就是建造「戴森球」(Dyson Sphere),由美國科學家弗里曼戴森提出,可以包圍恆星的巨大球形太陽能結構。我們的太陽的功率是4×1026瓦,估計人類得再花1400年才能生產這麼大的能量,進入K2。維持上千年的爆炸成長?噗哧,對不起我笑了。

以地球軌道為半徑的「戴森球」,把太陽包在裡面,吸收太陽光為能量,從戴森球外面看不到太陽光,卻可以看到戴森球散發出的紅外線。不要問戴森球怎麼建造的這種技術性問題,相信外星人有辦法就對了。即使外星文明不是用戴森球來吸取恆星能量,地球上看到的結果也差不多:可見光黯淡,但紅外線增加。(圖片來源:維基百科)

第三級(K3):能夠掌握整個銀河系裡每一顆星星的能源。我們所處的銀河系功率是1037瓦。這樣的文明的能力遠超人們的想像,或許可以在銀河系內建造完善的蟲洞公路網,星際旅行易如反掌。現在看來我們自己的銀河系內應該還沒有這個等級的文明,起碼太陽還沒有被戴森球包著。人類文明若能再持續發展2、3000年,也許可以到達這個水準。

第四級(K4):能駕馭整個宇宙的能源,這快要變成神了吧?接下來的K5、K6級太科幻,就不說了。

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藍色的點是近四百年來美國地區生產的能量,基本的趨勢是這條紅線:每一百年放大十倍。(圖片來源:Do the Math, UCSD)
如果人類文明的經濟及科技保持過去數百年的成長趨勢,地球將在約三百年後成為K1文明,1400年後成為K2文明,2500年後成為K3文明。當然這是非常、非常樂觀的估計,外插法不應該這麼用。(圖片來源:Do the Math, UCSD)

這樣看起來建立一個笑傲銀河系的文明要花很多時間、好像遙不可及,但其實沒有這麼難,幾千年對宇宙來說轉眼即逝。這麼想吧:如果六千五萬年前那一顆小行星沒有撞地球,搞不好恐龍就能進化成有智慧的「恐龍人」,甚至有充分的時間在銀河系建立K3文明,今天的整個銀河系是恐龍帝國的範圍!

我們的宇宙估計有一千億個銀河系,每一個銀河系又有一千億顆恆星,他們裡面只要有一個有智慧的外星人種,宇宙裡就該充滿K3文明。算一算…可能性太大了,應該舉頭一望,就可以找到這樣的銀河系!

一組美國賓州州立大學的科學家也這麼琢磨:如果一個銀河系中恆星的能量都被取走了,它發出的光線應該與正常銀河系有顯著的差異!根據熱力學,任何的機器都會讓亂度增加,將剩下的熱量變成紅外線散發出去,高等的外星文明應該也會遵守這個定律吧。他們利用NASA的紅外線太空望遠鏡(WISE,Wide-field Infrared Survey Explorer)觀察離地球最近的一億個銀河系,再挑選其中十萬個資料比較清晰的,看看裡面有沒有紅外線成份特別高的銀河系。

他們的結論是:這些銀河系裡面看不出什麼特別,沒有K3文明的跡象。不過外星人的粉絲們還不用放棄希望,這十萬個銀河系裡面有50個有較高的紅外線比例,雖然應是自然現象,但是仍值得更深入觀察。此外這也可能代表外星人厲害到了能突破熱力學第二定律,完全吸收恆星能量,沒有廢熱,把整個銀河系黑掉了,地球人無法觀察(這違反熱力學第二定律——代表他們可以做出永動機!還要能源嗎?)。還有,天外有天,WISE太空望遠鏡只能看到宇宙中的千分之一的銀河系,誰知道外面的世界如何?

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但是更簡單的解釋是:卡爾達肖夫第三型的文明是鳳毛麟角。外星人可能存在,但是要發展到K3太難了,智慧文明要不是停滯不前,就是發展到K3前就消失了。難道這就是宇宙裡每一個文明的宿命嗎?是不是「人」性總是導致毀滅,論是地球人或是外星人?尋找外星人的意義不僅是滿足人們的好奇心,更是探索自己文明的出路。也許地球人在看到別人的例子之後,能夠避免前車之鑒,甚至脫穎而出變成一個K3文明,也許…

參考資料:

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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為何人類對火星如此執著?火星曾有過生命嗎?——《有趣的天文學》
麥浩斯
・2022/04/24 ・1975字 ・閱讀時間約 4 分鐘

火星 vs. 地球

長久以來,人類對火星充滿好奇,火星上有沒有水?那裡住著火星人嗎?這些未知,讓人類發射各種探測器和太空船前往火星,希望一探火星的奧秘!

超級巨大火山

奧林帕斯山是太陽系裡最高的火山,它比地球上最大的茂納開亞火山(MaunaKea)還巨大,如果從火山底部算起,奧林帕斯山大約是茂納開亞火山高度的兩倍半!火星的直徑大約只有地球的一半,為什麼火星上的火山卻可以長得比地球上的還高大呢?

夏威夷大島上的茂納開亞火山屬於熱點(hotspot)火山,這類火山的岩漿來自地函,熱點的岩漿從地函往上穿出地殼形成火山。因為板塊運動,地球的地殼會移動,這造成熱點穿出地殼的位置改變,時間久後,會形成一長串的火山,其中最有名的例子是夏威夷火山群島。

夏威夷群島的大島上有幾座活火山,目前大島就位在熱點上,夏威夷群島的其他火山年齡都比大島上的老,而且離大島愈遠愈老。

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地函熱點往上冒出地殼會形成火山,因為板塊運動,熱點穿出地殼的位置會改變,所以地球上會形成一長串的火山島鏈。火星上沒有板塊運動,熱點冒出的岩漿不斷在地殼上重複累積,形成比地球上高大的火山。圖/麥浩斯出版

地球上因為板塊運動,熱點火山不會長得太大,長到一定程度,就會因為板塊運動移開熱點,沒有熱點提供岩漿,火山就會停止長高、長大。

火星跟地球不同,火星沒有板塊運動,地函的岩漿會在地殼上同一個熱點冒出,岩漿在同一熱點一直堆積長高,所以火星上的火山才會比地球上的巨大。

磁場很重要

根據科學家研究,火星早期有較厚的大氣,溫度適中,甚至表面有河川流水,跟目前的地球很類似。那為什麼火星現在會變成乾燥無水、充滿紅色沙塵的行星呢?

火星早期曾經有磁場,後來磁場消失,讓火星大氣失去防護,漸漸被太陽風剝離吹散。火星大氣壓力變小,地面上的液態水都變成大氣中的水蒸氣,大氣中的水蒸氣被太陽紫外線分解成氫和氧,流失到外太空,最後水漸漸從火星表面消失。目前火星地表的大氣壓力大約只剩地球的百分之一,而且還持續流失中!

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科學家對火星磁場消失的原因還不是很清楚,有一種說法認為可能跟火星比較小有關。它的核心更小,所以散熱較快,造成外核的液態鐵凝固。外核的液態鐵凝固讓火星的磁場消失。

從火星的研究和認識,我們才明白地球原來如此特別!

真的有火星人嗎?

人類對火星上有沒有生命充滿想像,其中最有名的可能是帕西瓦爾.羅威爾(Percival Lowell)「看見」火星運河。

羅威爾是一位美國富豪,對火星非常著迷。1890 年代,他用自己建造的天文台觀看火星,並將透過望遠鏡看到的火星描繪下來。羅威爾認為他看見火星上有許多運河,建造運河是為了把南北兩極的冰運送到乾涸的赤道,這是火星有智慧生物存在的證據。

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目前火星的表面沒有穩定流動的水,不過火星上的水可能在地底下,科學家推測火星生命可能潛藏在地底。圖/麥浩斯出版

1965 年,美國的水手 4 號太空船飛掠火星,發現火星表面一片荒蕪,根本沒有羅威爾宣稱的運河和火星生命。不過,火星有生命存在的想法太吸引人,人類還是不斷用各種方式探索火星,尋找生命。

為什麼我們對火星這麼執著呢?一方面是科學上的原因,希望找到地球外的生命形態,不管這種生命形態是不是跟地球一樣,都是非常重大的發現;另一方面可能是情感上的因素,不希望地球是宇宙中唯一有生命的地方,孤單僅有的存在。

依據地球上的經驗,只要有水的地方幾乎都找得到生命,水成為生命的重要指標。火星早期比較溫暖,地表有水流動,所以火星過去可能有生命存在。科學家認為火星上最可能出現的生命是微生物,因為水存在火星表面的時間並不長,無法演化出太複雜的生命形態。

目前火星表面已經沒有穩定流動的水,不過水還是有可能存在地表下,所以,生命有可能還在火星地底存在著。人類不斷探索火星,不久的將來人類也會登上火星,到時候火星有沒有生命的問題,可能就會有答案。

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──本文摘自《噢!原來如此 有趣的天文學》,2022 年 3 月,麥浩斯出版
麥浩斯
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我們都是火星人?論火星隕石為地球生命播種的可能——《穿越 4.7 億公里的拜訪》
三民書局_96
・2021/11/26 ・3466字 ・閱讀時間約 7 分鐘

  • 作者/前NASA太空任務科學家 李傑信

太陽系形成初期,火星與地球的起跑線相同。火星地處石質行星外緣,獲水量比地球大,但受體積龐大的木星干擾,無法收集到足夠建材凝聚成像地球一樣的健康軀體,只長成了一個小矮個兒。火星地心引力不夠強,抓不住氮、氫、水氣等氣體,氣體集體逃亡,45 億年下來,只剩下 600~1,000 帕大氣壓,液態水失蹤,紫外線肆虐,地表生命消失。相比之下,後到的綠色微生物將地球轉變成一個充滿自由氧氣的生物星球,是生命的樂園;反之,火星連二氧化碳都不夠,是生命的悲慘世界。

火星的質量小、重力弱,使得大氣稀薄,生物難以生存。圖/Pixabay

在隕石風暴的第一個 7 億年裡,每次巨大隕石碰撞,都對生命有「消毒」的威懾力。由隕石帶來巨大的動能,被行星吸收,轉成熱能,造成地球和火星同樣地表熾熱,可能遠遠超過生命耐熱極限。我們揣測,生命時鐘應在隕石風暴停止後的 38 億年前起算。

隕石風暴停止後,地表溫度開始下降。一般球體散熱的速度,以其總表面積對所含質量的比值作為比較標準 [註1],換言之,我們要看球體每公斤的質量能分到多大的散熱面。使用這個標準,火星有效散熱面大約是地球的 2 倍。假如其他一切條件相等,火星降溫速度比地球約快 2 倍。實際上地球比重為 5.497,火星比重 3.96,地球的單位含熱量比火星高。若從 38 億年前起按下碼錶,火星應比地球率先抵達生命起源極限的溫度,比如攝氏 140 度。當火星地表生命有起源條件時,地球地表可能依然熾熱,仍是高溫消毒爐。

以地球古菌生命經驗,只要賦予一線生機,生命就可能蓬勃發展。地球生命在隕石風暴停止後 3 億年,就已粗具規模,但地球還是比火星晚抵達生命發展的極限條件。我們揣測,火星生命可能在隕石風暴停止後不久就濫觴。

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火星可能先有生命,贏了這場和地球的生命競賽。

隕石列車

行星間隕石互訪,亙古以來,絡繹不絕。

在隕石風暴肆虐的年代,每個行星都承受大量隕石撞擊,可以想像行星上很多岩塊被崩離行星進入太空,穿梭於各行星之間。

地球和火星是太陽系中的近鄰。地球塊頭大,地心引力強,岩石脫離地球困難;火星個兒小,地心引力弱,岩石脫離火星容易。

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作者在第三章「一飛衝天」的「水手號」爬坡追火星一節打了個比喻:太陽重力場有如一個山坡,太陽在山腳,地球在山腰,往下看有金星和水星,往上望有火星、木星、土星等行星。從地球到金星、水星,走下坡路,比較省勁;從地球到火星,要爬坡,費力。

行星間隕石互訪,亙古以來,絡繹不絕。圖/Pixabay

同樣的,從火星出發的隕石,往地球掉,有如下坡滑行,輕鬆容易;從地球出發到火星的隕石,掙脫地心引力不易,又得費力爬坡飛行,已是「二振」局面,打出全壘打較難。

人類沒有去過火星,不知火星上有無從地球去的隕石。金星的個頭是地球的 81.5%,金星隕石到地球的困難程度應該和地球到火星的差不多。金星大氣、土壤成分測量,是前蘇聯對人類的貢獻,以這些數據要鑑定出金星隕石不難。人類到 2020 年為止總共掌握了 40,000 塊隕石,但作者尋遍資料,都找不到金星隕石。依理推測,在火星上也可能很難找到地球隕石。

地球-火星間的高速公路雖然不是單行道,但交通流量可能極不平衡:火星客擁擠於途,地球客門可羅雀。

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火星隕石NWA 7034,暱稱為”黑美人”,質量約為 320 克。圖/WIKIPEDIA

即使我們接受以上的論點,讓比地球先發展出來的火星細菌生命買票,登上隕石列車,以上千倍於重力場的爆炸性加速度出發,在太空無水分、無養料,還飽受強烈宇宙射線轟擊千萬年的情況下抵達地球時,仍得遭遇大氣摩擦產生攝氏 2,000 度的高溫。降落時,再與地面高速碰撞減速,又是上千個重力加速度。細菌雖小,但核心只是一汪水含著生命密碼 DNA,能承受重重魔障般的顛簸旅途,活著抵達地球這個生命樂園嗎?

魔障旅途

脫離火星的隕石速度最低每秒 5 公里,就可進入太陽軌道,有機會抵達地球。但脫離火星的隕石肯定不會受到如此溫柔的待遇。火星隕石一般以爆炸性速度離境,加速度可達上千倍重力加速度。細菌再小,也是生物,承受重力加速度的能力有一定極限。

有位瑞典科學家曾將潛伏期的細菌放在高射炮的彈頭中射出,彈頭承受巨大的重力加速度。實驗結果,細菌仍是活的。所以我們有把握說,乘坐大小適當的火星隕石列車,細菌可能安全離境。

進入太空後,宇宙射線無情地打將過來,坐在經濟艙中的隕石表面乘客可能很快喪生。看隕石的塊頭有多大,坐在核心的乘客受到厚實的隕石層保護,可能安然過關。

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大小適當的隕石也許可以將細菌帶上太空,並保護核心部分的細菌不受宇宙射線傷害。圖/Pixabay

隕石可能在太空飛行上千萬年。隕石溫度在深凍狀態,超低溫很可能歪打正著,引發隕石核心細菌進入冬眠潛伏、長期存活。厚實隕石殼又成為最佳熱絕緣材料,維持隕石核心溫度不變。

隕石以每小時 40,000 公里的高速衝進地球大氣層,摩擦生熱,表面白熱化,溫度可達攝氏 2,000 多度,然後以高速撞上地面。細菌又要承受好幾千個重力加速度,才能抵達目的地。

有人發現,剛落地的隕石有時表面竟然會被一層霜包住。這種現象可能是因為隕石深凍溫低,絕緣性良好,僅允許表面薄層白熱化,著地後,隕石迅速被核心溫度冷卻。

這時候,火星細菌才可以從到站的隕石列車裡探出頭來,看到四周豐富的資源,說聲:酷!地球真是一個好地方!

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移民地球,播種生命

到目前 2020 年為止,人類搜集了 40,000 餘塊由宇宙各處來的隕石,其中 224 塊來自火星。在地面尋找火星隕石不易,即使撿到,通常都要經過漫長的歲月後,才發現那塊不起眼的石頭,原來竟是由火星來的。

1911 年在埃及砸死一隻狗的那塊隕石,在 20 世紀 80 年代後才被驗明正身,死的那隻狗也跟著進入史冊,略可瞑目。 1999 年底在加州洛杉磯鑑定的兩塊隕石,是發現者在 1979 年於莫哈維沙漠撿到的,在車房待了 20 年才認祖歸宗。即使由專家特別搜集的 ALH84001 號隕石,從開始就大出風頭,也還是在冷藏庫中度過 9 個寒暑,才確定出身,大放異彩。

ALH84001 號隕石, 重量為為 1.93 千克。 是由美國的南極隕石搜尋計劃小組於 1984 年 12 月 27 日在南極洲艾倫丘陵發現的一顆隕石,被認為來自火星。圖/WIKIPEDIA

隕石平均掉落在地球每個角落。地球表面 3/4 是海洋,其他是大片的荒郊野外,從撿到的幾塊火星隕石,很難估計地球總共有多少火星隕石。但大膽的科學家還是勇敢地估計了一下,結果是:地球大約每年搜集 500 公斤的火星材料。45 億年下來,得 22.5 億公噸。如果把這些火星材料平均撒在臺灣全島,厚度得有 1.5 公分。其中 90%,應是 38 億年前,隕石風暴結束前後時期飛過來的。這是一個不算小的數目字,足夠對地球進行生命播種的工作。

總結來說,地球生命環境優越,生命非常可能是獨立起源演化的,與任何外來因素無關。但也有專家認為,地球生命起源後,隕石碰撞仍然不停,地球生命繁殖演化道路受阻,留在地表死路一條,有些細菌就乘上隕石逃亡列車,進入太陽或地球軌道,等地球生命環境穩定後,再返回故鄉,自身播種。當然,地球生命也可能經由稀少的隕石,感染火星,因此火星生命也有可能是地球古菌。

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不過,火星個子小,散熱快,很可能比地球搶先抵達生命起源條件。目前無法排除的可能模式是:火星生命在火星成形後,乘坐頻繁出發的隕石列車,抵達地球,播種生命。

那麼,我們會是火星人嗎?

註解

註 1:以地球的情況而言,大部分熱能是由行星內部放射性元素產生的核熱能,但由於目前尚不清楚火星內部的核熱能,故在此略。

——本文摘自《穿越4.7億公里的拜訪:追尋跟著水走的火星生命》,2021 年 7 月,三民

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三民書局_96
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創立於1953年,為了「傳播學術思想,延續文化發展」,60年來默默耕耘著書的園地。從早期的法政大學用書、三民文庫、古籍今注新譯叢書、《大辭典》,到各式英漢字典及兒童、青少年讀物,成立至今已出版了一萬多種優良圖書。不僅讀者佳評如潮,更贏得金鼎獎、小太陽獎、好書大家讀等諸多獎項的肯定。在見證半個世紀的社會與時代變遷後,三民書局已轉型為多元、綜合、全方位的出版機構。

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最常用的「外星文明分級制」是1964年蘇聯科學家卡爾達肖夫(Nikolai Kardashev)所設定的「卡爾達肖夫指數」(Kardashev Scale)。這個分級法利用宇宙中最重要的資源:能源的生產力作為指標。能源和科技實力息息相關,掌握能源越多等級就越高。

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還在等外星人送電波訊號到地球嗎?外星人未必會想給地球人打電話嗎。現在最熱門的是探測外星文明的科技特徵(Technosignature),凡走過的必留下痕跡,越高度的文明留下的痕跡越深。(圖片來源:The Allen Telescope Array, SETI)

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卡爾達肖夫分級法這樣的:

第一型(K1):一個科技文明能夠利用整個行星的能源。比如說:當地球文明不斷發展,石化燃料不夠用,核能被抗議不能用,最後不得不充分利用地球表面、甚至在環繞地球的太空軌道上面佈滿太陽能板,就是K1的文明。地球接收太陽光的功率大約是1016瓦,目前全人類產生的功率不到這個數字的2%,是K=0.73級的文明,低得有點丟臉。依照目前人類科技經濟的指數型爆炸增長,估計人類文明可能在三、四百年後達到K1。

第二級(K2):一個文明能夠駕馭整顆恆星散發出的能源,這樣的文明將擁有速度接近光速的星艦,可以探訪其他的星系。擷取恆星能源最直接的辦法就是建造「戴森球」(Dyson Sphere),由美國科學家弗里曼戴森提出,可以包圍恆星的巨大球形太陽能結構。我們的太陽的功率是4×1026瓦,估計人類得再花1400年才能生產這麼大的能量,進入K2。維持上千年的爆炸成長?噗哧,對不起我笑了。

以地球軌道為半徑的「戴森球」,把太陽包在裡面,吸收太陽光為能量,從戴森球外面看不到太陽光,卻可以看到戴森球散發出的紅外線。不要問戴森球怎麼建造的這種技術性問題,相信外星人有辦法就對了。即使外星文明不是用戴森球來吸取恆星能量,地球上看到的結果也差不多:可見光黯淡,但紅外線增加。(圖片來源:維基百科)

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第三級(K3):能夠掌握整個銀河系裡每一顆星星的能源。我們所處的銀河系功率是1037瓦。這樣的文明的能力遠超人們的想像,或許可以在銀河系內建造完善的蟲洞公路網,星際旅行易如反掌。現在看來我們自己的銀河系內應該還沒有這個等級的文明,起碼太陽還沒有被戴森球包著。人類文明若能再持續發展2、3000年,也許可以到達這個水準。

第四級(K4):能駕馭整個宇宙的能源,這快要變成神了吧?接下來的K5、K6級太科幻,就不說了。

藍色的點是近四百年來美國地區生產的能量,基本的趨勢是這條紅線:每一百年放大十倍。(圖片來源:Do the Math, UCSD)

如果人類文明的經濟及科技保持過去數百年的成長趨勢,地球將在約三百年後成為K1文明,1400年後成為K2文明,2500年後成為K3文明。當然這是非常、非常樂觀的估計,外插法不應該這麼用。(圖片來源:Do the Math, UCSD)

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這樣看起來建立一個笑傲銀河系的文明要花很多時間、好像遙不可及,但其實沒有這麼難,幾千年對宇宙來說轉眼即逝。這麼想吧:如果六千五萬年前那一顆小行星沒有撞地球,搞不好恐龍就能進化成有智慧的「恐龍人」,甚至有充分的時間在銀河系建立K3文明,今天的整個銀河系是恐龍帝國的範圍!

我們的宇宙估計有一千億個銀河系,每一個銀河系又有一千億顆恆星,他們裡面只要有一個有智慧的外星人種,宇宙裡就該充滿K3文明。算一算…可能性太大了,應該舉頭一望,就可以找到這樣的銀河系!

一組美國賓州州立大學的科學家也這麼琢磨:如果一個銀河系中恆星的能量都被取走了,它發出的光線應該與正常銀河系有顯著的差異!根據熱力學,任何的機器都會讓亂度增加,將剩下的熱量變成紅外線散發出去,高等的外星文明應該也會遵守這個定律吧。他們利用NASA的紅外線太空望遠鏡(WISE,Wide-field Infrared Survey Explorer)觀察離地球最近的一億個銀河系,再挑選其中十萬個資料比較清晰的,看看裡面有沒有紅外線成份特別高的銀河系。

他們的結論是:這些銀河系裡面看不出什麼特別,沒有K3文明的跡象。不過外星人的粉絲們還不用放棄希望,這十萬個銀河系裡面有50個有較高的紅外線比例,雖然應是自然現象,但是仍值得更深入觀察。此外這也可能代表外星人厲害到了能突破熱力學第二定律,完全吸收恆星能量,沒有廢熱,把整個銀河系黑掉了,地球人無法觀察(這違反熱力學第二定律——代表他們可以做出永動機!還要能源嗎?)。還有,天外有天,WISE太空望遠鏡只能看到宇宙中的千分之一的銀河系,誰知道外面的世界如何?

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但是更簡單的解釋是:卡爾達肖夫第三型的文明是鳳毛麟角。外星人可能存在,但是要發展到K3太難了,智慧文明要不是停滯不前,就是發展到K3前就消失了。難道這就是宇宙裡每一個文明的宿命嗎?是不是「人」性總是導致毀滅,論是地球人或是外星人?尋找外星人的意義不僅是滿足人們的好奇心,更是探索自己文明的出路。也許地球人在看到別人的例子之後,能夠避免前車之鑒,甚至脫穎而出變成一個K3文明,也許…

參考資料:

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火星軍情局
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