直奔地球!給外星人的地圖

不論是美國航太總署 (NASA)在1972年發送至太空的地圖,或是在2020年更新的地圖,都可能指引外星訪客抵達地球。這會是好事嗎?

撰文:娜迪亞‧德瑞克、史考特‧郎森

這張地圖的新座標或許可以在未來大約10億年期間,更精準地指引外星生物來到地球。

半世紀前,天文學家設計了一幅可以從銀河系任何地方指向地球的地圖。然後他們把這幅地圖發送至太空,推論任何聰明到攔截太空船的外星人,都有能力破解這幅地圖並找出它來自哪裡。

事實上在我出生前,這個故事就已經是是我家族歷史中的一頁。我在成長過程中聽了關於這幅地圖的故事,也在多艘星際太空船上看到複製的地圖,在幾年前,我從父母收藏這張地圖的地方挖出這張以鉛筆繪製、通往地球路徑的最早版本。

那真是令人興奮!然後掃興的事情來了:以宇宙的時間尺度來說,這幅原始地圖即將失效。它所使用的路標將在千萬年內消失,而就算這些路標沒有消失,這幅地圖能指向我們家園的時間,也只占太陽和其他鄰近恆星繞行銀河系一周(約需 2 億至 2 億 5000 萬年)的一小段時間而已。

當然,外星人攔截到這幅地圖的機會很渺茫。但若真的發生,一幅過時的地圖將派不上用場。

為什麼要繪製這幅地圖?

當時是 1971 年 12 月,NASA 正準備發射太空船先鋒 10 號飛掠木星,並對太陽系這顆最巨大的行星進行首次探測。然而,更令人驚奇的是,先鋒 10 號飛掠木星時會透過重力彈弓效應進入星際軌道,使它成為史上第一個注定要離開太陽系的人造物體。

天文學家卡爾.薩根認為這艘太空船應該帶著來自人類的問候,這則訊息要說明並紀念先鋒號的製造者,而且讓任何找到它的生命都能解讀。NASA 認可了,並給了卡爾不到一個月的時間設計這則訊息。

卡爾的朋友,天文學家法蘭克.德瑞克,就在此時登場。法蘭克也是我的父親,在他的諸多重要成就中,他是公認首位以科學方式搜尋外星人訊號的人。

卡爾請我父親幫忙製作這則訊息。我父親回憶,在聖傑爾朗尼莫希爾頓酒店的大廳裡,他和卡爾很快就對訊息該包含什麼有了想法:描繪人類的線條圖、太空船的圖形,然後「我們突然靈光一閃,想到可以用一幅銀河地圖標出地球在太空中的位置。」

我父親設計了這幅地圖,它於 1972 年隨先鋒10 號進入太空。隔年,先鋒 11 號發射升空,最終帶著這幅地圖飛掠土星,如今正往其他恆星前進。接著在 1977 年,兩艘航海家號太空船離開地球時,都載著父親的尋找地球指南,蝕刻在「航海家金唱片」的封面上。我父親設計這幅地圖的方式,使它能夠指出地球所處的時空,是一種四維的銀河定位系統(另一種形式的GPS)。

當時,我父親和卡爾並不怎麼擔心找到他們瓶中信的外星人會是帶有惡意的那種。

這幅地圖如何繪製?

我們銀河系周遭沒有明顯的路標,要繪製一幅地圖,指向銀河系裡數十億個世界之中的一顆行星絕非易事。

要找到地球得先找到太陽系,但是太陽沒什麼特色,實在不可能從銀河系裡幾千億顆恆星中找到它。這些恆星每一顆都繞著銀河中心在自己的路徑上運行,與鄰居的相對位置也緩慢改變。恆星的推移意味著點綴地球上空的星座,在不久的未來將不再相同──從太陽系以外的任何地方來看,這些恆星也不會是我們認得出的排列方式。事實上,大約 2000 年後,現在的北極星將不再是北極星,就像它也並非古埃及、巴比倫和中國觀星者所看見的北極星。

那該怎麼辦?雖然核心有核物質湧動的普通恆星可能沒有獨特的指紋,但我父親想到了脈衝星(pulsar),這種曾經遠比太陽還大的恆星的殘骸,或許具有可辨識的獨特特徵。脈衝星1967 年首度被觀測到,會高速自轉,往往每秒數百圈。透過強大的電波望遠鏡,天文學家可以極其精確地測量脈衝星轉得有多快,這代表每一個這種自轉的恆星遺骸都在太空中寫下了自己的簽名。我父親挑選了 14 顆可用以定位地球的脈衝星,並把它們的自轉速率標記在這幅地圖上。

這不是普通的地圖

我父親的脈衝星地圖看起來就像一個華麗的星號,相當切合主題,而輻射狀散開的多條紋線相交處正是我們太陽系的位置。簡單說,這幅地圖是這樣用的:每一條線都把地球和一顆脈衝星連結起來。上面的短標線代表二進位數,能顯示脈衝星在繪製地圖時的自轉速率,而每條線的長度大致與距離成比例。我父親地圖上的一些脈衝星,落在脈衝星猛烈形成時所創造出的美麗星雲中央。任何外星文明若有足夠智慧偵測並攔截一艘安靜的星際太空船,就會對脈衝星有所了解。把這幅地圖上的自轉週期與天空中的指路星體一比照,外星人就能相對容易地找到通往地球的路徑。

此外,因為我們從脈衝星觀測到的能量來自它們的自轉,而自轉速率會隨時間減慢,因此父親的地圖也標記出地球在第四維度,即時間裡的位置。只要計算觀測到的和地圖標記的自轉週期差異──這個差異在數千年後仍會顯現──外星人就能知道這幅地圖是在多久以前繪製。

傳家寶:一段愛的故事

幾年前發生了兩件重要的事。其一,我找到這幅脈衝星地圖用鉛筆繪製的原本,它被摺起來隨意放在我父母櫥櫃裡放番茄的容器內。另外是我和一位喜好攀岩的男子史考特.朗森交往,他也是世界上對脈衝星鑽研最深的天文學家之一。

自從十歲的他在俄亥俄州曼斯非家中看到卡爾的電視節目《宇宙》之後,史考特就一直想著航海家號、「金唱片」和脈衝星地圖。經過多年,他也取得天文學博士學位之後,史考特發覺我父親的這幅地圖在不久的未來就會失效。它的缺陷恰恰源自能讓它準確指出地球時間維度的同一個特性:脈衝星自轉速率會減慢,而我父親從當時已知的少數脈衝星中挑選出的那一些,會在幾百萬年內消失,誤差大約在幾千年。

巧的是,早在我們同居並將彼此的姓氏合併成「德瑞克森」前,史考特就已著手繪製一幅更精確、能使用更久的新脈衝星地圖。如今我負責書寫我們的科學故事,史考特則做些重要的製圖工作,例如挑選脈衝星並推算它們的二進位編碼。

一幅更新、更好的地球路徑圖

史考特的新地圖是能恆久使用的 GPS。它運用銀河系以內及以外的脈衝星導航至地球,但是還有個巧妙之處。

與其使用我父親挑選的那些較普通的脈衝星,這幅新地圖運用的是毫秒脈衝星,它們自轉得更快、能存在更久,而且有也已經死亡的伴星和它們一起在軌道上運行。脈衝星雙星提供了第二組辨識特徵:這種系統的軌道週期在數十億年內都不會改變。而且關鍵在於,毫秒脈衝星的衰老速度遠比我父親地圖上的那些脈衝星慢,這意味著在它們的自轉失去辨識度以前,歷時會比過去的脈衝星多數千倍。

此外,史考特還畫了另一層路標:繞行銀河系的球狀星團裡的脈衝星。球狀星團是比銀河系更古老的恆星團,既美麗且神祕,而且簡直是製造毫秒脈衝星的工廠。

一旦有位於明顯可見的銀河系外球狀星團裡的路標,無論銀河系的恆星繞著銀河系核心運行多少圈,改變了它們的位置並導致星座消失,史考特的地圖仍能讓地球在未來數十億年內被找到。

另外在此寫下以資記錄:我父親認為這想法太棒了。

但首先,必須有人看到地圖

當然,我父親的地圖還在太空某處,但攜帶它的先鋒號或航海家號遭攔截的可能性微乎其微。儘管四艘太空船都在星際軌道飛行,但太空很大,而下一個恆星系統還要再飛數千年才會到。再者,太空船很小,在未來幾十年內將完全停止傳送訊號,這使得要偵測到它們難如登天。

至於發送這幅新地圖:近期內並沒有發射航海家號這類太空探測器的計畫,但如果這幅地圖真的搭上順風船飛出太陽系,而且由外星智慧生物發現,對他們來說這幅地圖應該會相當容易閱讀使用。

這就衍生出各種問題:遙遠的外星生物有能力抵達地球嗎?若他們有此能力也出發前來,要是他們來者不善呢?如果他們又餓又怒呢?又如果他們不是吃素的呢?

雖然當年卡爾和我父親並沒有因此而卻步,但根本的問題是這個:隨意把我們的地址發送到宇宙是明智的嗎?今時今日,有些人可能不會有任何遲疑,因為地球上的各種傳輸訊號早已外洩到太空,而且還是以光速傳播。只要有一臺還可以的電波望遠鏡,任何生活在我們周遭 100 光年內的生物都能偵測到這些訊號。其他人或許會更謹慎,覺得在弄清楚諸外星人是否意圖友善之前,先不要將我們的存在昭告宇宙。

對德瑞克森二人組而言:我們會很樂意發送這幅指向地球的新地圖,以確保我們身為一個物種的存在,將以某種形式保存下去。如果瓶中信在星系的汪洋中浮沉飄蕩了數百萬或數十億年後終於被撿了起來,就會有人知道地球人確實存在過,或者運氣夠好的話,依然存在著。

圖文摘自:國家地理雜誌 No.227