圖片來源：OpenSpace/American Museum of Natural History

　　無論是為了尋找外星文明，還是搜索可能的星際殖民地，我們一直都在探測系外行星。但如果將視角倒轉(zhuǎn)過來，茫茫宇宙中，又有哪些地方能發(fā)現(xiàn)我們小小地球上的人類文明呢？

　　撰文|王昱

　　審校|吳非

　　根據(jù)太陽系外行星百科全書（The Extrasolar Planets Encyclopaedia）的統(tǒng)計，截至今天，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了4776顆系外行星。在未來，人類還將發(fā)現(xiàn)更多系外行星。不過卻很少有人估計，無垠宇宙中，在哪些地方可以看到我們的小小地球，發(fā)現(xiàn)萌芽中的人類文明。

　　上周，麗莎·卡爾特內(nèi)格（Lisa Kaltenegger）和杰奎琳·法赫蒂（?Jacqueline K Faherty）在《自然》雜志上發(fā)表論文，她們利用蓋亞天文衛(wèi)星（Gaia Astrometry Satellite）的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)從5000年前到5000年后，在326光年（相當于100秒差距）的范圍內(nèi)，有2034枚天體所在的位置能通過凌星法發(fā)現(xiàn)地球。

　　凌星法

　　如果存在地外文明，我們通常估計他們的技術(shù)水平至少和我們平齊。那么，他們用凌星法來尋找地球也是預(yù)料之內(nèi)的事。

上世紀90年代至今發(fā)現(xiàn)的系外行星數(shù)量統(tǒng)計（數(shù)據(jù)來源：The Extrasolar Planets Encyclopaedia）

　　如果系外行星繞轉(zhuǎn)恒星的平面?zhèn)葘ξ覀?，那么當系外行星轉(zhuǎn)到恒星面前時，就會擋住一部分星光，造成亮度下降，從而我們就能發(fā)現(xiàn)那顆系外行星。1999年，天文學(xué)家杰弗里·馬西（Geoffrey Marcy）首次用這種方法發(fā)現(xiàn)了系外行星HD 209458 b。隨后的20多年中，凌星法成為了人類尋找系外行星的主要手段，人類目前確認的4776顆系外行星中，有3426顆是通過凌星法發(fā)現(xiàn)的。

凌星法示意圖。在行星轉(zhuǎn)到恒星前時，會擋住星光，使我們監(jiān)測到的亮度變暗。（圖片來源：Wikipedia）

　　用凌星法尋找系外行星存在一個顯著的優(yōu)勢：當行星遮擋恒星時，恒星發(fā)出的光會穿透行星大氣層，從而對恒星光譜產(chǎn)生一定改變，我們由此能分析行星大氣所含的元素種類。如果考慮到這一點，其他文明可能在超過20億年前的“大氧化事件”發(fā)生時，就能發(fā)現(xiàn)地球大氣中突然出現(xiàn)了大量不穩(wěn)定的氧氣，從而推斷出地球上有生命在進行光合作用。當然，這僅僅是能確定地球上存在生命而已。如果想發(fā)現(xiàn)地球上的人類文明，還是要在最近的1萬年間觀測到地球。

　　這種方法也存在一個巨大的限制，它要求系外行星的公轉(zhuǎn)平面?zhèn)葘ξ覀?，否則系外行星就不會遮擋它的宿主恒星。反過來，如果想讓其他星能看到地球，那么這些星就必須處在黃道平面（地球繞太陽公轉(zhuǎn)的平面）附近。而這個區(qū)域在星空中的投影，就被稱為地球凌日區(qū)（Earth transit zone，ETZ），大約只有0.5°寬。只有在地球凌日區(qū)內(nèi)，才有機會能用凌星法發(fā)現(xiàn)地球。