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地球人捕獲太空電報,正在研究中


2020年12月30日 - 宇宙小編  
 

品質中國

《中國質量萬裏行》雜志社,優質創作者

作者:那日蘇

校稿:貓斯圖 / 編輯:帥帥

2020年已經步入了尾聲。也許是因為這一年太過魔幻,讓不同階層、不同年齡的各色人群都紛紛將注意力集中在共同的事情上,比如肆虐全球的新冠疫情,比如南方電力出現的問題。

同時,越來越多的人開始關心這些公共事件背後的科學原理,使得今年充滿了生動的科學教育課,崇尚科學的現實意義越發清晰,在這種環境下成長起來的青少年天然享有更好的科學素養環境,在最開始萌發好奇心和求知欲的年齡得到鼓勵和回應,將會啟迪人的一生。

科學從來都不是什麼空中樓閣

而是與我們的生活息息相關

(圖片:pantkmutt / 圖蟲創意)▼

從19世紀到今天,人類的科技成果比之前的一萬年還要多,榮譽和科學理想在其中起到了巨大的助推作用,發明電話的貝爾就曾經是物理學家約瑟夫亨利的粉絲,偶像的力量一直激勵著他去追尋、模仿,最終獲得更大的成就。科學家是我們這個時代需要的偶像,科學發現則是需要被關注的事件。那麼在這一年當中,還有哪些科學發現是應當被關注的呢?

宇宙深處的歌聲

天文領域能同時被Science
和Nature兩家頂級期刊收錄的內容必然是顛覆性的發現,而能同時被兩家期刊列為“年度十大發現/突破”,那一定是該領域最矚目的學術發現了。今年被多次捕捉到的宇宙快速射電暴就位列其中。

下圖為快速射電暴想象示意圖

事實上它給研究人員的定位時間只有幾毫秒

沒有人能篤定地回答出它來自哪裏

(圖片:ESO/M. Kornmesser / Wikipedia)▼

快速射電暴(FRB)是一種高能天體物理現象,它會在幾毫秒的短時間裏爆發出極大的能量,超過地球上所有熱核武器的總和,相當於太陽在數日內釋放的所有能量。

由於該現象出現的時長過於短暫,直到2007年人類才首次從2001年的檔案數據中分析出這一來自宇宙的“聲音”。

目前人類記錄到的第一個快速射電暴

(圖片:Psr1909 / Wikipedia)▼

2020年4月27日,尼爾·蓋勒斯·斯威夫特天文台和費米伽馬射線太空望遠鏡這兩個在宇宙空間中的天文台探測到了來自銀河系SGR 1935 + 2154脈沖星的多次X射線/γ射線發射。一天後地面的加拿大CHIME團隊也在同一位置觀測到了快速射電暴,這次的現象被命名為FRB200428。

加拿大的CHIME望遠鏡,曾多次捕捉到FRB信號

(圖片:Z22 / Wikipedia)▼

當天晚些時候,發生快速射電暴現象的天空區域進入到中國天眼FAST的觀測範圍內。

中國天眼堪稱當世靈敏度最高的天文望遠鏡。前文所提的NASA的太空望遠鏡都屬於光學望遠鏡,而中國天眼是500米口徑球面射電望遠鏡。用一般望遠鏡只能看到可見光現象,而射電望遠鏡則可以觀測到天體和射電現象。射電望遠鏡與其說是望遠鏡,倒更像是一個信號接收器。

(圖片:HAKUNAMATATA52 / 圖蟲創意)▼

三天之後,天眼監測到了快速射電暴“三連閃”的現象,這在天文學界來說意義重大。過去一段時間人們認為快速射電暴是一個單一的、無規律的天文現象,它的來源可能是一些偶然的自然現象,如脈沖星的巨型脈沖、軟伽馬射線重複暴的強耀發、中子星與小天體的碰撞等。

但隨著越來越多重複快速射電暴被人類所觀察到,科學家們發現這些極強的能量爆發中也可以含有一些信息,比如天眼監測到的三連閃,在爆發中有三個相似頻率的峰值,如同三聲鼓點一樣“咚…咚…咚”。

FRB200428是銀河系內部首次檢測到的快速射電暴

雖然目前人類對銀河系依然知之甚少

但相較於更寬廣的茫茫宇宙

銀河系與人類已經相對親近了

(圖片:Steve Jurvetson / Wikipedia)▼

由於快速射電暴的來源離我們太過遙遠,絕大多數都來自於河外星系,迄今為止只發現了一例來自銀河系內的訊號,所以它不由得引人遐想。有人懷疑它就像是摩斯密碼一樣,是外星人向我們發來的訊號。

盡收眼中

一直以來人們都在思考,天空之外到底有什麼?古人想象了無數神話故事,編纂出所謂的仙山、神域供人遐思,相信有神仙在雲端漫步,一施仙法就能飛向九重天之外的宮闕。

江畔何人初見月?江月何年初照人?

人生代代無窮已,江月年年望相似。

人類對於天空的好奇心從未停止

(圖片:Zacarias da Mata / 圖蟲創意)▼

這都是在人類社會早期對世界認識不充分時,用簡單的思維腦補出的世界觀。這種世界觀的存在並非沒有意義,它昭示著我們一直不曾停止思考的問題:作為地球上唯一一種智慧生物,我們在宇宙中是不是孤獨的?

上個世紀的科幻作品中不乏月球人、火星人的身影,這是兩顆離地球最近的天體,如果上面真的有外星生物的話人類可以直接與它們建立聯系。可是當我們終於依靠科技手段觀測到月球和火星的時候,卻發現上面一片荒涼和死寂。“火星人入侵危機”終於解除了,但是孤獨感卻更加強烈了。

火星戰機大軍摧毀英格蘭

(科幻小說《世界大戰》中的插圖)

(圖片:Henrique Alvim Corrêa / Wikipedia)▼

太陽系中更遠的天體大多為氣態行星,沒有生物生存必要的堅實基礎,只有無盡的風暴和雷電;而離太陽更近的行星則因為溫度原因不可能存在液態水,沒有水意味著存在生命的幾率微乎其微。

迄今發現的唯一能在外太空生存的地球生物——水熊蟲

但“活著”並不代表“活躍”,而只是長久保持假死狀態

直到重新遇到水與氧氣

(圖片:Goldstein and Madden / Wikipedia)▼

太陽系中可能存在液態水的天體除了地球和火星之外,還有木衛二、木衛三、土衛二和土衛六。

作為太陽系兩顆超級氣態行星的衛星,這四顆衛星都有著不亞於近日行星的體積和質量,而且最重要的是存在水。但這四顆衛星的位置離太陽太遠了,導致其表面極其寒冷,水分也凝固成廣闊的堅冰。可能存在生命的空間是冰層下面的海洋,但缺乏光照、又被超級行星引力撕扯而導致地質活動頻繁的衛星們,存在生命的可能性仍然很低。

即便是類地行星

火星上也有著將近100℃的晝夜溫差

其大氣層也並不能為這顆星球提供很好的保護

(火星微薄的大氣層)

(圖片:NASA / Wikipedia)▼

如果想在茫茫宇宙中找到生命,還是要目光投入到更遙遠的太陽系外空間。我們拿地球做個類比,假設一顆能產生生命的星球必須滿足這樣幾個條件:首先要有可以繞著轉的“太陽”,也就是說它必須是恒星系中的行星;其次就是它需要是一顆岩態行星,這樣這顆星球上就會有堅實的地面,可能存在高山、沙漠和平原。

人們司空見慣的山川河流,沙漠平原

其實是宇宙中億萬分之一的陰差陽錯才帶來的生存機會

(圖片:NASA / Wikipedia)▼

距離地球最近的恒星,也就是“另一個太陽”被我們稱作比鄰星,它位於半人馬座,因此按照拜耳命名法也被稱為半人馬座α星C。半人馬座α星是一個三合星系統,簡單說就是同一個恒星系內存在著三顆恒星,你從行星上站立能看到天空上有三個太陽。

紅色圓圈中心的暗紅色星星即為比鄰星

(圖片:Skatebiker / Wikipedia)▼

當它被人們發現是離我們最近的恒星時,針對它的想象也就此展開了。劉慈欣的《三體》就塑造出了在這一星系中,面對三個太陽惡劣環境中不得不逃離的三體星人形象;《流浪地球》中,人類花費2500年到達的新家園也是這顆比鄰星。

可惜的是,比鄰星也幾乎不可能存在生命,在一個三合星系統中,引力變得極不穩定,三個太陽所釋放的能量對於脆弱的生命來說更是無妄之災。人類想要尋找地外文明這一願景,勢必要向更遙遠的宇宙深處探尋。這也是快速射電暴讓人如此著迷的原因,是否在宇宙中,另一個文明也在尋找我們?

給好奇以回應

當快速射電暴被發現一事登上微博熱搜的時候,熱評清一色是科幻作品《三體》中的一句話:“不要回應!”這體現了人們對於探尋地外文明的一種心態——擔憂。這種擔心也許是多餘的,因為產生射電暴的原因有很多,是外星人發出信號的可能微乎其微。

但思考永遠是有價值的,好奇是驅動人類發展的永久動力。我們在小的時候都思考過很多天馬行空的問題:外星人是否存在?星際移民是否可行?我們能在月球上種菜嗎?這些問題家長也許回答不了,但是孩子們的好奇心不應該被扼殺。

但不得不說“能不能在月球上種菜”或許是

最具中國特色的小朋友的好奇心了

(圖片:Bryan Derksen / Wikipedia)▼

誰能替家長回答這些問題呢?由騰訊公司主辦、清華大學合辦、中國科學技術協會作為指導單位,一年一度面向全國青少年的科學盛典——騰訊青少年科學小會很快就要開始了。屆時騰訊將邀請全球知名科學家來為青少年答疑解惑。

在前兩屆騰訊青少年科學小會上,受邀請的嘉賓有偉大物理學家霍金的女兒露西霍金、世界上最熱門的腦科學家大衛伊格曼、中國月球探測工程首任首席專家歐陽自遠、世界最大冷凍電鏡研究中心建設主導者王宏遠……

2019年騰訊青少年科學小會的現場,拍攝全球首張黑洞照片的天體物理學家 Avery Broderick發表了演講

我們隔壁非凡油條的豆腐乳同學還有幸受邀到了現場觀看,回來表示受益匪淺▼

一個又一個原本應該出現在燙金科學專著的名字將零距離出現在參與活動的青少年面前,對評選出最受大家歡迎的熱點科學問題進行解答,回應現場和屏幕面前一顆顆稚嫩的好奇心。

不用擔心孩子的問題是否值得驚動科學大牛,畢竟喚起青少年探索未知之心才是騰訊舉辦青少年科學小會的初心。小會的“小”是綿裏藏針的細致,它既代表了青少年們渴望探知世界的小小願望,也代表了所有偉大科學發現最開始時候,研究者們對小問題的好奇,對小成就的雀躍。

這些小事件小啟發將成為種在青少年心裏的一顆種子,它們可以啟迪智慧,成為天才腦海中那1%的靈感。

在這裏,小朋友們的好奇心還會得到科學大牛的鼓勵

“搞笑諾貝爾獎”創始人 Marc Adrahams:

如果你有一些令人發笑又思考的想法,也許會成為下一個獲獎者▼

不管是邀請當世學界名家,還是與科研機構合辦活動,驅動騰訊投入科研領域科普的不竭動力都是引導青少年以科學家為新偶像、以科學探索為新時尚的責任使然。為了向全社會傳播崇尚科學的正能量,騰訊多次舉辦過面向科學界乃至全社會的活動,如騰訊科學周、設立騰訊科學探索獎等等。

科學小會更加關注的是中國的青少年,即使是再深奧、再令人仰慕的科學成就,也來源於科學家們第一次發現事物背後簡單規律的欣喜,這種欣喜的來源也許只是兩塊磁鐵或者一塊凸透鏡,但它明明白白地昭示著一個道理:“世界一定有答案!”

12月28日騰訊青少年科學小會啟動榜單年度票選活動,將有40個涵蓋數學物理、天文地學、生命科學、化學的2020年度熱門科學話題供大家選擇。青少年們可以從中投給自己最心儀的科學大發現,再經過Science
雜志遴選過後,最終被選中的榜單將在2021年5月份的第三屆科學小會上公布。

我們今天所介紹的神秘的快速射電暴,如果你覺得它值得登上這個榜單,就帶著孩子投它一票吧。

當然,如果有更令你為之振奮、拍案叫絕的科學發現,也可以點擊文末卡片
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即可看到全40個科學成果的詳細介紹,趕快投票為你喜歡的科學突破助力吧!


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