人類可能是宇宙中最早的智慧生物之一

哥白尼原理是為了紀念尼古拉斯·哥白尼（他提出了宇宙的日心說模型）而命名的，它指出地球和人類在宇宙中并不占據特殊或特權地位。

從宇宙學角度來說，這本質上意味著地球是常態的代表，生命很可能存在于整個宇宙中。

雖然我們尋找外星生命（一個被稱為天體生物學的研究領域）的努力迄今為止尚未取得任何成果，但這些努力的范圍有限。因此，科學家們被迫根據已知唯一支持生命的行星——即地球——進行推測。

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由于大量的系外行星發現，人們發現多顆巖石行星在紅矮星的宜居帶 （HZ） 內運行。幾十年來，關于這些系統是否是我們尋找地球以外生命證據的最佳選擇，一直存在著持續的爭論。

在最近的研究,David Kipping教授解決了兩個可能意味著人類是一個異常值的關鍵事實。基于宇宙的年齡和太陽相對罕見的性質，他得出結論，研究紅矮行星的天體生物學家可能看錯了地方。

Kipping 教授是哥倫比亞大學天文學副教授，曾任哈佛大學 Carl Sagan 和 Idina Menzel 研究員，也是哥倫比亞大學酷世界實驗室.

該小組致力于探索太陽系外行星系統，重點關注潛在宜居（或“冷”）行星，并開發用于識別潛在技術活動跡象（又名技術特征）的新方法和技術。

正如基平所指出的，地球是“單調的”，是整個宇宙行星的典型例子，這一觀點已經在公眾心理中根深蒂固。這可以歸因于卡爾·薩根和宇宙學家的影響，其歷史可以追溯到康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基（1857-1935），他關于太空飛行和外星文明可能性的著作對 20 世紀的科學家和工程師產生了重大影響。

但正如基平通過電子郵件告訴《今日宇宙》的那樣，根源更深：

這有著悠久的歷史，源于哥白尼革命。神學歷來經常將人類（以及地球）視為核心重要性，但現代科學依次貶低了我們的特權地位，例如意識到地球繞太陽運行，太陽是我們銀河系中數十億顆恒星之一，我們的銀河系也是數十億顆恒星之一。

因此，人們傾向于假設我們的一切都是典型的，因為它似乎是過去四個世紀天文學中反復出現的主題。

通過消除地球作為宇宙的中心，哥白尼引發了天文學和人類感知自己在宇宙中的位置的方式的革命。

卡爾·薩根 （Carl Sagan） 在他的開創性論文《唯我論的外星智慧方法》中強調了這一成就，該論文是為了回應哈特和蒂普勒關于外星人不存在的猜想而寫的。

“科學進步的區別和勝利之一是我們世界觀的去省化，”他寫道，并引用了多次科學革命，這些革命表明人類和地球在宇宙中都不是獨一無二或特殊的。

在談到外星生命缺乏證據的問題時，薩根有句著名的回答：“但缺乏證據并不代表不存在的證據。

這種想法為過去六十年來天體生物學研究和尋找外星智慧體 （SETI） 的每一項努力提供了信息。

然而，正如 Kipping 在他的最新研究中強調的那樣，有兩個突出的問題對這種觀點構成了問題。正如他所解釋的：

我的論文著眼于兩個不可否認的不尋常的謎題。大約 80% 的恒星是 M 矮星，這些恒星顯然經常在其宜居帶內隱藏巖石行星，但我們并不生活在其中，我在之前的一篇論文中稱之為紅天悖論。

其次，宇宙的恒星周期從現在開始一直持續到 10,000 Gyr，但在這里我們生活在該窗口的前 0.1%，此時宇宙只有 13.8 Gyr。

對于那些樂觀地認為外星智慧體（ETI）存在并且人類有朝一日可能與它建立聯系的人來說，不乏有利的論點。

首先，銀河系擁有 100 到 2000 億顆恒星（盡管一些估計這個數字更高），這意味著生命出現的機會是無限的。

其次，宇宙本身的年齡（138 億年），這使得我們的太陽系在宇宙中相對較新，因為它形成于大約 46 億年前。在這兩個不可否認的事實之間，我們銀河系中存在高級生命的統計可能性非常高。

然而，基平指出，這兩點有其缺陷，現代天文學已經揭示了有關天體的更詳細信息，這正在向相反的方向移動。

“是的，太陽是數十億顆恒星之一，但有幾個特性顯然使它在該樣本中不尋常，”他說。“例如，G 矮星僅占總人口的百分之幾，即使在這些恒星中，太陽也有些奇怪，因為它是一個相當靜止的單恒星系統，伴隨著兩顆木星大小的行星（只有大約 10% 的太陽類似物有木星）。”

的存在木星以及太陽系外層的其他巨行星，被許多科學家認為是生命存在的先決條件。

由于它們的引力，飛向太陽系內部的物體經常被捕獲甚至撞擊這些巨星，正如 1994 年撞擊木星的舒梅克-利維 9 號彗星所證明的那樣（這是對太陽系物體之間碰撞的首次直接觀測。

然后是需要考慮的宇宙時間線。雖然幾乎可以肯定，生命的條件和組成部分在地球上出現之前（大約 40 億年前）就已經存在數十億年，但宇宙中的所有恒星都需要數萬億年才能耗盡燃料并死亡。

雖然像太陽這樣的恒星會更快死亡，但紅矮星預計將在長達 10 萬億年的時間內保持在主序階段。考慮到基平提到的“僵化時期”的延長時間線，人類實際上可能還很早——哈佛大學教授阿維·勒布 （Avi Loeb） 之前曾探討過這種可能性。

唉，在 M 型紅矮星的 HZ 內運行的巖石行星是否可以支持生命是一個懸而未決的問題。

雖然一些研究表明，潮汐鎖定的類地行星可以在面向太陽的一側接收足夠的熱量來維持液態水和有利于生命的條件，但其他研究表明，M 型恒星的性質不利于宜居性。

這包括它們不穩定的性質（相對于太陽等恒星）、它們形成大質量太陽黑子的傾向以及它們容易發生耀斑活動的方式。

這包括釋放足夠電磁能以剝離行星大氣層的“超級耀斑”，盡管觀測表明這些事件主要局限于兩極。

為了評估 M 型恒星成為天體生物學家集中精力的好地方的可能性（以及地球可能是一個異常值的可能性），基平對他提出的兩點進行了貝葉斯統計分析：G 型恒星的稀有性和宇宙的“恒星周期”。

正如他所解釋的那樣，他的分析表明，人類的存在不能歸因于“運氣或偶然”：

我的論文發現這種情況的幾率是 1600：1。在科學中，我們通常說任何高于 10：1 的都是強有力的證據，而 100：1 是“決定性的”，因此 1600：1 對于運氣支持者來說確實是巨大的可能性。

我探索了兩種可能的解決方案。一是行星對于像我們這樣的觀察者來說是有限的壽命，二是低于一定質量的恒星不會產生觀察者。

第二個在解釋數據方面做得更好，賠率約為 30：1。結果是，低于 0.34 太陽質量的恒星不會將觀測者發展到 95% 的置信度，這涵蓋了宇宙中大約 2/3 的恒星。

對于那些希望看到圍繞附近紅矮星運行的許多巖石行星的人來說，這可能是個壞消息。

在距地球 50 光年的范圍內，有 30 個系統已確認巖石系外行星。其中，有 28 顆是在紅矮星系統內發現的，其中包括太陽系外最近的巖石系外行星 （Proxima b），距離我們約 4.25 光年。

雖然 Breakthrough Starshot 似乎在研發階段停滯不前，但還有其他努力開發可以在人類有生之年前往比鄰星的光帆飛船——比如蜂擁而至的比鄰星概念。

盡管如此，這些發現并沒有否定圍繞 M 型恒星運行的行星上存在生命的可能性，但它們確實以適當的懷疑態度質疑這一前景。

與此同時，基平強調，天體生物學工作應該擴大其關注范圍，繼續尋找圍繞類太陽恒星運行的地球類似物。一旦提議宜居世界觀測站（HWO） 進入太空，預計將于 2040 年代中期發生。正如基平總結的那樣：

我們有充分的理由對擁有復雜生命的低質量恒星持懷疑態度，例如它們強烈的耀斑行為。但這在很大程度上仍然是猜測。我的論文沒有包含任何關于機制的此類推測;它純粹是對我們的存在和恒星數量/演化的分析。

因此，令人欣慰的是，從完全不同的論點中得出相同的結果，我認為這引起了人們對 SETI 過于強烈地關注 M 矮星的嚴重懷疑。

我當然不建議他們放棄關注 M 矮星，但我會鼓勵未來的項目強烈優先考慮 G 矮星（就像 HWO 一樣）。

本文最初發表于今日宇宙.閱讀原文.

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