神秘的雪茄狀天體“奧陌陌”
在夏威夷毛伊島，架在火山上的“泛星計劃”射電望遠鏡每天晚上都用世界上最大的數碼相機捕捉宇宙中的光粒子。2017年10月14日夜間，它盯上了一個不尋常的東西：在太空中快速移動的不明飛行物。這一飛行物的奇怪形狀及運行方式，看上去極像是某種外星文明進行宇宙探索的飛船，是人類發現的首個來自另一個恆星系統快速穿過太陽系的天體。
夏威夷大學天文學家們在發現時做出瞭如此的判斷。起初，他們認為那是一顆彗星，然後又認為是小行星。但接下來天文學家們發現那個雪茄形狀的天體又長又薄，不像科學意義上的小行星，他們稱之為“Oumuamua”（夏威夷語：奧陌陌），意思是“來自遙遠過去的信使”。
而在數千公里外，一個名叫阿維•洛布的哈佛大學天文學家也聽說了這一神秘的物體。不久，他開始設想一個誘人的可能：“奧陌陌”實際上是外星人的宇宙飛船，在向其建造者傳遞信號。這種說法聽上去有點離譜，但洛布不是普通的民間UFO愛好者，他和他的同事們都是世界一流的科學家。
天文學家們接下來於2017年10月14日至2018年1月2日期間，繼續對淡紅色的“奧陌陌”星實施跟蹤觀測，之後它的光亮變得過於微弱，用最高倍的望遠鏡也探測不到。“奧陌陌”星長達約800米，在太空中可高速翻轉飛行，現已飛離土星之外，或衝出了太陽系。
2019年7月，馬里蘭大學天文學家馬修·奈特和其團隊在認真研究“奧陌陌”星後，於《自然·天文學》雜誌上發佈文章說：“我們的主要發現是，「奧陌陌」星的特性符合自然起源，外星人的解釋是沒有根據的。”但奈特也確認，“奧陌陌”星並不是人們所熟悉的彗星或小行星，它沒有彗星特有的塵尾或氣體噴流；“奧陌陌”星的構成是否只是岩石或是還含有一些金屬等其它成分，亦是一個謎。而小行星是石質的，沒有冰。
人們只能試著不將“奧陌陌”簡單的歸為某個分類，而傾向於把它籠統地稱為“天體”。“奧陌陌”星不知什麼原因從遙遠的恆星系中被彈出，穿越星際空間和太陽系飛行，它略微偏離了一條純粹由太陽引力來解釋的路線。
今年7月份的研究還不能給出合理答案的一個問題是，“奧陌陌”星為何在太空中能突然做出機動動作，奈特說：“是的，如果它突然出現難以解釋的翻轉，肯定會值得進一步探索。”
從太空中看到的地球
在浩渺宇宙中，地球文明是獨一無二的嗎？這是古往今來人類所面臨的最大的終極問題之一？“我們難道從沒有被拜訪過嗎？自我們行星形成的幾十億年裡，難道沒有一次來自遙遠文明的陌生飛船曾經在地球上方盤旋，緩緩降落在地表而被亮閃閃的蜻蜓、懶洋洋的爬行動物、長嘯的靈長類動物或者驚訝的人類觀察到？”
雖然在世界各地都流傳著一些外星宇航員曾經造訪過我們這個位在銀河系中偏遠角落的“暗淡藍點”的遠古傳說，但是迄今人類沒有找到任何相關的證據。而我們都非常清楚，銀河系中有許許多多比地球老上千百萬年甚至幾十億年的行星，在它們上面是否有過智慧文明生存或者仍然存在，這屬於再正常不過的思考了，即便只是瞬間的疑問。
而隨著現代天文學、物理學、哲學的進步，尋找地外智慧（地外文明、外星文明）—像人類一樣聰明和技術先進的外星生命—已經不再是科學幻想小說、電影及UFO陰謀論者熱愛的話題，它
已經成為一個日益受到各國政府、太空機構與宇宙學者重視的嚴肅的、正當的科學領域。推動這一探索以發現別的星球上生命的，是實實在在的成百億美元投入、超強的新型望遠鏡和正在研發中的星際飛船—能夠仔細觀測宇宙更深處，並在有朝一日到達星際空間的某個系外行星或恆星。
人類認為或存有外星文明的星球：格利澤581c（前）、格利澤581b（中）、格利澤581d（後）以及它們的母恆星。
何謂外星文明？
簡單的說，外星文明即地球以外的智慧文明，至少是在太陽系之外。而要有外星文明，首先得有外星生命存在。外星生命則指存在於地球以外的生命體，這個概念涵蓋了簡單的細菌到具有高度智慧的“外星人”（Extraterrestrial intelligence，簡稱ET）。當代研究和測試關於外星生命猜想的學科被稱作地外生物學或天體生物學。
早在1964年，前蘇聯天文學家尼古拉·卡爾達肖夫就根據一個文明所能夠利用的能源量級，設立了用於量度文明層次及技術先進程度的假說—“卡爾達肖夫指數”（Kardashev Scale）。
卡爾達肖夫率先設想運用能量級把文明分成三個量級：I型、II型和III型。I型文明使用在它的故鄉行星所有可用的能量；II型文明利用它的行星所圍繞的恆星所有的能量；III型文明則利用它所處星系的所有能量。一般說法是，人類文明現在接近但尚未達到I型文明。在現階段，上述文明類別純為假定。但是卡爾達肖夫指數被搜尋地外文明計劃研究人員、科幻小說作家與預言家用來作為理論基礎。
卡爾達肖夫指數的能源消耗估計三種類型文明的定義
自從20世紀中葉以來，人類一直使用射電望遠鏡等先進設備接收從宇宙中傳來的電磁波，從中分析有規律的信號；或用望遠鏡觀測潛在的宜居行星等方法，試圖來探測外星生命存在的跡象。如全球頂尖的哈佛大學、加州大學伯克利分校和非營利組織SETI協會等，都參與了搜尋地外文明計劃（SETI）。有人認為發現外星人的幾率很小，也有很多人認為外星生命幾乎必定存在。
哈佛大學首席天體物理學家霍華德·史密斯博士稱，人類很可能是整個宇宙中唯一的“人”。英國大物理學家史蒂芬·霍金生前曾幾度表示，在宇宙裡外星人是肯定存在的。
今年4月11日，俄國宇航員根納季·帕達爾卡在出席俄駐巴黎科學文化中心舉辦的“國際航天日”活動時則指出，地外文明不會在國際空間站外敲窗子問候航天員，但是要相信，我們在這個宇宙中不是唯一的。帕達爾卡是俄羅斯英雄、人類在在太空活動時間最長紀錄的創造者。他說：“外星球，類地星球可能有很多，很多（地外文明）在聯繫我們，聯繫航天員，但是沒有任何人在任何時候看到過（地外生命）。那邊沒有任何生命敲過我們的門。”
在帕達爾卡看來，“所有這些不簡單的現象很可能與地球的起源有關。”並且“在某個地方毫無疑問地存在生命，我相信我們在這個宇宙中並不是唯一的，要相信這一點。”
可觀測宇宙的尺度
而要討論外星人的存在，得先了解宇宙與銀河系。站在時間的海岸邊眺望無窮無盡的星海，用美國著名天文學家卡爾·薩根的話說，“宇宙是一切存在，過去如此，將來也如此。”
宇宙是所有時間、空間及其包含的內容物所構成的統一體；它包括行星、恆星、星系、星系際空間、次原子粒子以及所有的物質與能量，宇指空間，宙指時間。因而，構成宇宙的主要是三種連續體：時空、能量型態（包含電磁波，訊息，物質）及相關的物理定律。宇宙也囊括一切的生命、一切的歷史，甚至部分哲學家和科學家認為還應容納數學等所有的思想。
目前人類可觀測到的宇宙，其距離大約為93 × 109光年（28.5 × 109秒差距），最大為27,160百萬秒差距；而整個宇宙的大小可能為無限大，但未有定論。物理理論的發展與對宇宙的觀察，不斷引領著人類向前展開宇宙構成與演化的推論。
20世紀早期，人們發現到星系具有系統性的紅移現象，表明宇宙正在膨脹；藉由宇宙微波背景輻射的觀察，表明宇宙具有起源；源於1990年代後期的觀察，發現宇宙的膨脹速率正在加快，顯示或許存在著一股未知的巨大能量促使宇宙加速膨脹，稱做暗能量；而宇宙的大多數質量則以一種未知的形式存在著，稱做暗物質。
基於“大爆炸”理論的星系起源
“大爆炸”理論是當前描述宇宙發展的宇宙學模型。依據主流模型，推測宇宙年齡為137.99±0.21 億年。大爆炸產生了空間與時間，充滿了定量的物質與能量；當宇宙開始膨脹時，物質與能量的密度也開始降低。在初期膨脹過後，宇宙開始大幅冷卻，引發第一波次原子粒子的組成，稍後則合成為簡單的原子。這些原始元素所組成的巨大星雲，藉由重力結合起來形成恆星。
在10月8日獲得2019年諾貝爾物理獎的加拿大裔美籍宇宙學家詹姆斯·皮布爾斯，他的主要貢獻就是發展出一套理論工具與演算法，建立了宇宙及其數以千億計星系與星系團的理論架構，是人類解讀從大爆炸至今的宇宙史的基礎。皮布爾斯的研究還發現，在現有宇宙中，只有5％的物質是人類已知的。換句話說，人類所知道的物質從恆星、行星到人類本身，只佔宇宙5%，其餘95%都屬於人類未知領域，是由“未知的暗物質和暗能量”所構成。這一理論將猜想變為了科學，是啟發人類現代物理學的重要推手，也是當代物理學所面臨的最重大謎團及挑戰。
當下有各種假說正競相描述著宇宙的終極命運。物理學家與哲學家仍不確定在大爆炸前是否存在任何事物；許多學者拒絕推測與懷疑大爆炸之前的狀態是否可偵測。但存在多重宇宙的說法，部分科學家認為可能存在著與現今宇宙相似的眾多宇宙，而現今的宇宙只是其中之一。
對於多重宇宙又有多種理解。一種理解是，位於可觀測宇宙之外的時空，構成其它的宇宙。例如，在宇宙大爆炸中形成的其它大量時空，或者我們宇宙中黑洞奇點內人類所無法理解的時空。這些不同的時空部分總體構成了多重宇宙；另一種理解則強調這些不同的宇宙不僅僅是時空區的獨立，而且所表現的物理規律也可能有所不同。例如其中的粒子也許具有不同電荷或質量，其物理常數也各不相同。
本圖中時間軸方向為從左至右，宇宙的一個維度被隱藏，在圖中任何給定時間，宇宙會以碟狀“切片”型態顯示。
有時人們也把平行宇宙與多重宇宙當作同義詞。不過，平行宇宙還有另一種理解，即量子力學中的多世界解釋。這種解釋認為，在量子力學中，存在多個平行的世界，在每個世界中，每次量子力學測量的結果各自不同，因此不同的歷史發生在不同的平行世界中。
在宇宙中散佈著約1000億個星系，銀河系是之中的一個。而我們所生活的地球僅是一顆圍繞太陽的尋常行星，而太陽本身也只不過是銀河中一顆普通的恆星。太陽的質量佔太陽系總質量的99.8％，它的核心物質密度高，溫度熱，內部原子核的核聚變可產生巨大能量。太陽系又是銀河系中的一部分。
銀河系中心有個超大質量的黑洞，它的體積是太陽的400萬倍大，距離地球約有2.8萬光年之遙。銀河系的黑洞能夠裝得下幾百萬個地球，但它是看不見的。黑洞的引力如此之大，哪怕光線都無法穿透外洩。在圍繞其中心旋轉之時，銀河系也以每小時約82.72萬公里的速度在持續膨脹的宇宙中運行；即使這樣，銀河系公轉一圈的時間仍需要2.3億年，可見宇宙有多麼浩瀚無邊。太陽系在軌道上繞著銀河系中心公轉一週的時間也被稱為銀河年。
如果按銀河年來計算的話，我們的地球至今一共才經歷了18個銀河年。
一幅地球附近的超星系團與空洞地圖
從地球向天空放眼望去，可以看到天邊的無數顆星星。假如能開車直接到太空上去的話，其實只需花1個小時，因為太空距離地球上空距離只有100公里。這條線叫卡門線（the Karman Line ）。卡門線是公認的外層空間與地球大氣層的分界線，位於海拔100 公里處。它是負責國際航空航天標準制定及記錄保存的機構—國際航空聯合會所承認的大氣層和太空界線。
鑑於銀河系中至少擁有2500億（2.5 x 1011）顆恆星，可觀測宇宙內則有700垓（7 x 1022）顆，在1950年代，美國物理學家恩里科·費米提出了影響很大的“費米悖論”：宇宙顯著的尺度和年齡意味著高等地外文明應該存在。但是，這個假設得不到充分的證據支持。
因為如果技術足夠先進的外星生命在星際殖民，並且文明延續足夠長的話，它們會在數百萬年內充滿整個星系，但事實上沒有跡象表明這一現象的存在。“費米悖論”闡述了對地外文明存在性的過高估計和缺少相關證據之間的矛盾。
費米稱，宇宙超出常人難以想象的驚人年齡和龐大星體數量意味著，即便智慧生命以很小的概率出現在圍繞這些恆星的行星中，那麼僅僅在銀河系內就應該有相當大數量的文明存在，除非地球真是一個特殊的例子；此外，考慮到智慧生命克服資源稀缺的能力及對外擴張的傾向性，任何高等文明都很可能會尋找新的資源和開拓他們所在的恆星系統，然後是涉足鄰近的星系。
一副19世紀法國文學作品中探索星際的木刻圖
但是，在宇宙誕生137億年之後，人類從來沒有在地球或可觀測宇宙的其他地方，找到其他智慧生命存在的切實可靠的任何證據。不管是外星人還是外星物品或信號。“我們應是銀河系中最落後的技術社會。任何比我們更落後的社會根本還沒有射電天文學。如果地球上可悲的文化衝突是銀河系的標準模式，似乎我們應該已經被摧毀了。”但這一切都沒有發生。也許地外文明的意圖極其溫良，或者儘管有過很多UFO和古代航天員的說法，但我們的文明至今還未被發現？
如果星際旅行是在技術上可行的話，就算用人類製造的飛船去緩慢地航行，也可在5百萬到5千萬年間去征服外星系。再聯繫到宇宙尺度，因有許多年齡比太陽更大的恆星，這使得其他智慧生命可能比人類進化得更早，但問題是眼下太陽系並沒有被外星殖民。退一步說，殖民對所有外星文明來講，是不合實際的或者是他們不想去做的，那大規模的星際探索總會有。
從1950年代起，人類在太陽系內一小部分區域進行著星際探索，但沒有發現絲毫說明外星殖民者、探測器到訪過的證據。太陽系內還有很多資源豐富的區域，比如小行星帶、柯伊伯帶、奧爾特雲等。這些區域太大且難於考察，但展開細緻入微的考察或會發現外星人探索活動的痕跡。
人類並沒有真正意義上發現過外星文明的先進飛船或探測器。儘管近期美國海軍爆出軍機在空中多次遭遇UFO的新聞，但加州大學伯克利分校的天文學家丹·沃西默並不以為然，他說：“我們總是碰到不明飛行物問題。”
與之緊密相關的另一個問題是，外星文明為何保持大沉默？假定難以星際旅行，而智慧生命是普遍存在的話，那我們為什麼始終探測不到他們的電磁信號？
因而，或可認為在銀河系中，智慧生命是很稀少的，或者說我們對智慧生命的一般行為的理解是有誤的。
“旅行者”號飛船搭載的金唱片
同時，美國“旅行者”號向外星人傳遞地球文明信號“金唱片”內容的設計者、天文學家薩根提出了“薩根標準”，這一標準出自一句英語格言，“特別的主張要有特別的證據。（extraordinary claims require extraordinary evidence.）”。
地外文明是否存在，顯然是一種特別的主張，即不為既有的證據，也就是“平常的”證據所能支持的主張；因此對此類主張，必須有新觀測到的證據來支持，不然就得對既有證據做出重新詮釋，而這樣的做法將是“特別的”。
在薩根看來，宇宙中有上1000億個星系，平均而言每個星系都有大約1000億顆恆星。在全部星系中，行星的數目可能跟恆星一樣多，也就是一百萬億億個。而地球只是“位於普通的棒旋星系（銀河系）非異常區域內的一個普通的行星系統中的一顆普通的岩石行星，因此整個宇宙中充斥著複雜生命。”
面對如此龐大的數字，宇宙中只有一顆普通恆星（太陽）被一顆適宜居住的行星環繞的概率有多大？薩根說：“
為什麼我們能夠這樣幸運，得以隱藏在宇宙間一個被遺忘的角落？對我來說，更大的可能是宇宙中滿溢生命，只是人類並不知曉罷了。我們的探索才剛剛起步。”
地球殊異假說的核心問題：像地球這樣能讓生命存活的星球，是宇宙中的稀有少數嗎？
地球很特殊？
以人類現時掌握的行星科學和天體生物學對生命起源的認知，地球上多細胞生物的形成，需要非同一般的天體物理及地質事件和環境的結合。這便造成了稀有地球假說或稱地球殊異假說（Rare Earth hypothesis）。
“地球殊異假說”稱，像地球、太陽系和人類位於銀河系的區域，這樣擁有適宜複雜生命生存的行星、行星系統及星系區域，在宇宙中是非常稀少的。複雜生命的形成需具備多種偶發條件的結合。涉及到星系適居帶、躲過小行星撞擊、行星系統、行星大小、及一顆巨大天然衛星（比如月球）等外部條件；行星擁有磁圈和相應的板塊運動；行星的岩石圈、大氣圈及海洋、巨大冰川的內部作用等。
一顆處在缺乏金屬的區域或是接近銀河中心的高輻射區域的行星是無法支持生命存在的。這是因為金屬乃形成類地行星的必要條件；從銀心黑洞放出的x射線、伽瑪射線強度對複雜生命是有害的；恆星之間的密度越小，行星和微行星受附近恆星的重力干擾及其它影響的可能性也隨之減小。某行星離銀河中心越遠，它受小行星撞擊的可能性也越小。
形成地球類型的複雜生命需要液態水。“適居帶”（適居區）係指恆星系的一個區域，行星表面溫度處在攝氏0度至40度間，不會太熱或太冷，外部環境足以令水以液態存在。行星的適居帶是以主恆星為中心的環型區域，若行星距離主星太遠或太近，它的表面溫度將不具有產生液態水的條件。而銀河系中最多有5%的恆星位於適居帶。
一顆處在缺乏金屬的區域或是接近銀心的高輻射區域的行星無法支持生命的存在。圖為NGC 733。
如果某個行星系統正好處在適宜複雜生命生存的地域，它還必須在非常漫長的時間跨度內足以維護複雜生命的緩慢進化。這就要求一顆能孕育生命的恆星先得有一條近乎圓形的圍繞銀心運轉的軌道，如太陽圍繞銀心運轉的軌道幾乎接近圓形，這是確保類地行星安全的前提。假如恆星的軌道成橢圓形，它將會通過銀河系的一些螺旋臂。部分研究表明，一些大滅絕事件與以往太陽通過銀河系螺旋臂的情形相關。
最後，在相同條件下，“高等智慧生命”仍很難輕易產生和存在。地球屬於適居帶的行星，擁有且滿足一切生物物種維持生命、生存及演化的全部條件，然而從地球歷史的顯生宙開始至今，在長達五億多年的歲月間與數百萬的生物物種中，只有一個物種成功的演化成為高等智慧生命—“人類”，而非多種多元的高等智慧生物並存於地球上。考慮到地球上只有一個物種發展出文明並能實現太空飛行和無線電技術，這讓高等技術文明在宇宙中是罕見的觀點顯得有點可信。但伴隨著人類宇宙走向深空探索的腳步，我們眼下最起碼知道，地球並非獨一無二的，被發現的類地行星已越來越多。
今年的諾貝爾物理學獎還授予瑞士科學家米歇爾•馬約爾和迪迪埃•奎洛茲，他們兩人於1995年10月，在人類歷史上發現了第一顆太陽系外行星，木星大小的“飛馬座51b”，它圍繞我們銀河系中的一顆類似太陽的恆星運轉，從而證明地球在宇宙並不是孤單及唯一的。正是由於馬約爾、奎洛茲的觀測結果，開啟了天文學的一場革命。
“開普勒”太空望遠鏡
NASA在2009年3月7日發射專門用於探測環繞著其它恆星之類地行星的開普勒太空望遠鏡（Kepler Mission）。截至2018年，天文學家發現超過18,000顆系外行星候選者，大約3,800顆已被確認，2,325顆由開普勒任務所發現。
2019年6月，一個國際團隊在小恆星蒂加登星周圍發現了兩顆類地行星，它們距離太陽系約12.5光年。蒂加登-b的公轉週期為4.9天，蒂加登-c為11.4天。b星與地球的相似度為0.95，而c星與地球的相似度為0.90。如將它們與太陽系比較，b星就像地球，而c星像火星。
這兩顆行星的質量與地球相似，氣溫足夠溫和，能夠在表面保留液態水，或可能適合居住。而距離恆星更近的那顆行星—蒂加登-b引起科學家更多關注，因為它是到目前為止人類發現的與地球最相似的系外行星。
2019年9月，英國倫敦大學學院的天文研究團隊宣佈，在獅子座的一個遙遠太陽系外行星大氣層發現水蒸氣，這顆距離地球111光年，名為“K2-18b”的行星是太陽系外已知的最適居世界，或許可作為探索外星生命的候選星球。
行星“K2-18b”大氣層有水
行星“K2-18b”有大氣層，存在水蒸氣、氫與氦。根據哈勃望遠鏡數據及電腦模型推算，K2-18b 大氣中的水蒸氣濃度在0.01%至50%之間，其大氣層有高達50%可能是水。這是科學家第一次在系外行星大氣中發現水的存在，為人類尋找和研究地球之外的宜居星球提供了新的目標。
2019年10月，加州大學洛杉磯分校天體物理學家和地球化學家的一項新研究證實，類地行星在宇宙中可能很常見。科學家們通過分析圍繞六顆白矮星運轉的小行星或巖態行星碎片上岩石中的元素，可詳細分析系外行星的地球化學特性。
該校地球化學和天體化學專業研究生亞歷山德拉·多伊爾說：“如果我要觀測的只是一顆白矮星，那麼我預計會看到氫和氦。但在這些數據中，我還看到了其他物質，比如硅、鎂、碳和氧—這些物質是從繞白矮星運行的天體上被吸積到白矮星上的。”
當鐵被氧化時，它把電子轉移給氧，從而在二者之間形成一個化學鍵，這個過程叫做氧化。來自地球、火星和太陽系其他地方的岩石化學組成相似，它們的鐵含量都高得驚人。而一顆巖態行星的氧化對其大氣層、內核及表面形成的岩石種類都有著重要影響。
該校另一位學者愛德華·揚說：“地球表面發生的所有化學反應最終都可以追溯到地球的氧化態。我們擁有海洋和生命所需的一切要素這一事實可以追溯到地球的氧化程度。岩石控制著物質的組成。”
雙子座NGC23712星雲觀測照片，畫面中央為接近生命終點的恆星核，恆星核最終冷卻形成白矮星。
加州大學洛杉磯分校研究小組認為，白矮星岩石與地球和火星上的岩石非常相似。“就氧化鐵而言，它們與地球相似，也與火星相似。我們發現岩石到哪裡都是岩石，它們的地質物理特性和地質化學特性到哪裡都非常相似。”這對在宇宙中找到更多類地行星來說是個很好的開端。
地球並不是獨一無二的，這為人類在宇宙中尋找外星生命打開了一扇大門。還有人批評長久以地球生物為藍本的先入為主的觀點，阻礙了外星生命的探索。薩根在1973年提出了碳沙文主義，聲稱這些以人類為中心的思想限制了我們對於地外生命可能性的想像。
例如在星際宜居帶之外，有可能通過地熱等方式維持地底的生物圈；也有生物能夠在高砷低磷的環境下存活。這說明地球生物組成“必備”的六大基本元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫，或許並不是必需的。而在碳基生命之外，有人認為外星生命也可能以硅基、硫基、氨基等多種生命形態存在。
在某種程度上，尋找地外文明一定要注意防止過於以人類為中心的視野去看待線索。我們總是習慣地以為，探測到的現象會相似於人類活動能夠產生的現象，或者會和人類獲得先進科技之後能產生的現象一樣。但是，智慧外星生物的行為可能並不符合我們的預測，或以對人類來說完全新穎的方式表現出來。
1967年蘇聯發行的16戈比郵票，繪製的是一個想象中外星文明發射的衛星。
人類對外星文明的探索
人類對外星文明探索，分為搜尋地外文明計劃（SETI），和主動搜尋地外文明計劃（METI）。
有種觀點稱，如果在整個星河系中有幾百萬個文明或多或少隨機分佈著，那麼距離我們最近的文明應該在大約200光年處。尋找地外文明基本上基於如下設想：“外星人—如果他們真實存在並在試圖找人聊天—可能使用我們人類相互之間用來聯繫的同類技術—從無線電信號到閃光等。”困擾尋找地外文明的最大問題是資金。因尋找外星人耗資巨大，各國政府和大學很難為尋找地外文明所需要的研究提供足夠資金。
而人類的飛船技術是如此落後，這就只能選擇使用射電太空望遠鏡去尋找外星人。射電望遠鏡巨大的超敏感反射面天線能夠接收來自非常遙遠地方的微弱信號，但這些工具不搜尋宇宙中的聲音，而是搜尋光。無線電波是光譜中的一部分—“很多科學家認為，外星技術很可能使用這個波段聯繫上我們。尋找外星人的科學家們搜尋無線電波，因為人類非常喜歡利用無線電波。”
人類使用的射電望遠鏡
科學家們根據無線電波振動的頻率對其進行分類。對於來自地球之外的無線電波，科學家們將頻率調到1-10千兆赫之間。美國加州芒廷維尤尋找地外智慧研究所的天文學家吉爾•塔特說：“在這個頻率範圍內，我們的大氣非常通透，而且銀河系非常安靜。”該研究所長期是這一領域的領先者。
低於大氣窗會接收到來自銀河系其他地方的太多雜波，比如來自行星的輻射甚或來自遙遠黑洞的雜波。大氣層擋住了頻率高於大約10千兆赫的波段，在安靜的大氣窗有90億個可能的頻率即頻道，外星人可能會用。但即使以光速運動，人類的射電信息也常常需要兩個多世紀的時間才能從地球到達目的地那裡。
搜尋地外文明計劃（SETI）是對所有在搜尋地外文明團體的統稱，不是隻代表一個組織。這些組織致力於用射電望遠鏡等先進設備接收從宇宙中傳來的電磁波，從中分析有規律的信號，希望藉此發現外星文明。
搜尋地外文明計劃幾十年來在主序星中只找到幾個候選信號，但沒有發現任何不尋常的亮度變化或者有意義的重複的無線電信號。
SETI@home是一項旨在利用連入因特網的成千上萬臺計算機的閒置計算能力搜尋地外文明的工程。參加者可用下載並運行屏幕保護程序的方式來讓自己的計算機計算射電訊號所反饋回的數據。
美國康乃爾大學的天文學家法蘭克·德雷克於1960年完成首度SETI實驗。
阿雷西博信息，顏色是用作分類，信息本身沒有任何顏色。人類首次嘗試利用電磁波尋找外星生命。
1974年11月16日，為慶祝“阿雷西博”射電望遠鏡完改建完工，SETI透過該望遠鏡向距離地球25,000光年的球狀星團M13發射了一個稱為“阿雷西博信息”的由1,679個二進制數字組成的經典信號，這個數字只能由兩個質數相乘。
向M13發送訊息的原因是其間的恆星分佈比較密集，被外星人接收的可能性比較大。地外智慧生命將可從中解讀人類DNA所含的化學元素序號、核苷酸的化學式、DNA的雙螺旋形狀、人的外形、太陽系的組成、及射電望遠鏡的口徑和波長等信息。
1977年，SETI使用俄亥俄州立大學的“巨耳”射電望遠鏡收到了著名的Wow!（哇！）訊號，這是一個長達72秒的非常強勁的太空無線電信號。但事後對發現地的再次觀測卻沒有找到任何異常。
主動搜尋地外文明計劃（METI）是嘗試寄發訊息給有智慧的外星人的活動。其定義由前蘇聯科學家亞歷山大·扎伊採夫主導，他區分了SETI的活動和METI的差異：SETI只是搜尋外星人的訊息，METI則是積極創造訊息主動發送給外星人。
薩根曾分析過SETI計劃的前景，他覺得更有可能的是一種完全不同的接觸，“我們已經討論過這種情況，我們會接收到來自太空另一個文明的豐富而複雜的信息，很可能是通過射電波段，但至少在一段時間內，不會與他們有直接接觸。”在這種情況下，發出信息的文明是沒有辦法知道人類是否已經接收到信息的。如果我們發現信息的內容是侵略性的或者是威脅性的，我們就不必回應。“但如果信息中包含很有價值的元素，對我們自己的文明來說結果會是挺好的，這將有助於我們瞭解還有什麼樣的生存方式。”
霍金多次警告人類不要聯繫外星人
相對於SETI的活動，METI不是侷限於宇宙的偏僻一嶼，而是有更遠大的目標：他們想努力克服宇宙無盡的沉默，將人類的存在告知長久以來就存在的有智慧的外星系鄰居—期望告知你不是孤獨的！
主動搜尋地外文明計劃的缺陷在於，人類對射電天文學只是剛剛入門，相對而言一定是落後的，而發射信號的文明是先進的，對我們而言，接收比發射更容易實現。但對一個先進文明而言，顯然情況是相反的。它隱藏的危險是，把地球的位置曝露給企圖不明的外星人，而且沒有經過國際社會諮詢的程序。
霍金曾公開警告，外星人極有可能不懷好意，人類不該再發送訊息到宇宙中，對外星信號，也應“不要回答！不要回答！不要回答！”他說：“從人類歷史，就可以看出，高智慧生物很可能帶來苦難災害。外星生物或許已消耗殆盡自己星球的資源，為了獲得新資源，他們乘坐大型太空船，像遊牧民族一般到處遷徙，討伐與侵佔其他星球，外星生物即有可能使得地球淪為殖民地。”
從1974年向武仙座的球狀星團M13發出“阿雷西博信息”至今，人類已向天鵝座、天箭座、海豚座、大熊座、雙子座、室女座、長蛇座、天龍座、仙后座、獵戶座、巨蟹座、仙女座等星系的恆星發出無線電信號。這些計劃大多對準了距離地球32光年至69光年的恆星，唯有阿雷西博信息例外。
最早抵達目標的訊息將是2003年7月6日發射的“宇宙的呼喚2”，預計於2036年4月送達仙后座Hip 4872；而“阿雷西博信息”將遲至於約25974 年，方能到達遠在25,000光年外的武仙座球狀星團M13。
宇宙可能的三種形狀
對地外智慧來講，很容易就能理解人類發送的星際信息。例如信號中的前幾個質數—只能自己和1被整除的數字—2、3、5、7、11、13、19、23。任何自然形成的物理過程在產生的射電信號中只包括質數的概率是極低的。
而星際交流更可能的情形會是一種重寫過程。因為發射信息的文明沒法知道人類何時才會收聽到信息，所以會反覆傳送相同的內容。然後，在不斷重寫的內容深處，在聲明信號和入門讀本的下面，才是真正要傳遞的信息。“射電技術允許傳遞的信息豐富得不可思議。也許當我們收聽到信號時，會發現我們自己正處在《銀河大百科全書》的第3267卷。”
但不是誰都相信射電天文學有意義。加州大學聖迭戈分校的天體物理學家謝莉•賴特稱，根本不知道另一種文明可能擁有什麼技術以及它可能使用什麼方式打招呼。“確實沒有理由認為外星人會用無線電而不用激光或我們尚未發明出來的其它東西。”她說。如要與地球文明雙向對話，外星人也許不得不從他們的古代技術博物館中把射電望遠鏡拖出來。
2019年5月，瑞典哥德堡大學教授馬雷克·阿布拉莫維茨領導的科研團隊在一篇文章中探討了外星人利用引力波通訊的可能性。他們稱，“我們使用無線電波，但外星文明可能已經開發出完全不同的通信技術，或者已經創造出足夠強大的機器，以至於從我們的星球根本記錄不到它們的活動。如果能夠捕捉到這些信號，我們就能找到它們。”而阿爾伯特·愛因斯坦依據廣義相對論，早於1916年就預言了引力波的存在。
引力波—時空的波紋
在廣義相對論裡，引力波是時空的漣漪。當投擲石頭到池塘裡時，會在池塘表面產生漣漪，從石頭入水的位置向外傳播。當帶質量物體呈加速度運動時，也會在時空產生漣漪，從帶質量物體位置向外傳播，這時空的漣漪就是引力波。超新星、坍縮的黑洞等體積極大、密度極高的天體釋放出的引力波在宇宙中無所不在。
由於引力波與物質彼此之間的相互作用非常微弱，很不容易被傳播途中的物質所改變，因此引力波是信息的優良載體和發送信息的完美媒介。一旦發射，它們能幾乎不受干擾地在太空中穿行，從宇宙遙遠的那一端將寶貴信息真實地傳遞過來給人類觀測。
阿布拉莫維茨說，歐洲航天局計劃於2034年發射的激光干涉儀空間天線（LISA）引力波探測任務只需稍做技術調整，就可迅速變成能捕捉地外文明通信信號的探測器。
LISA任務由彼此相距250萬公里、構成等邊三角形結構的3個探測器組成。它們結合在一起，將在軌道上作為巨大的引力波探測器發揮作用。在實施技術調整後，它有可能讓我們發現銀河系內的其他先進文明。
而要想吸引鄰近其他文明的注意，外星文明會選擇星系中心的超大黑洞做信號源，這有利於將信息傳向銀河系的其餘部分。銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*是一個放置信號發射器的理想場所，其他先進的外星文明應該會很自然地考慮在這個地方設置引力波發射器。
外星生命存在的直接證據，在未來也一定能夠探測得到。只要對系外行星的大氣做好光譜分析，就能探測出昭示生命現象的氣體（像甲烷和氧氣），乃至高等文明產生的工業化空氣汙染。隨著觀測技術的進步，以後人類或還能直接觀測到地外生命現象。
“哈勃”太空望遠鏡
美國國家航空航天局（NASA）於2021年發射的最新一代詹姆斯·韋伯紅外線空間望遠鏡（JWST），一旦進入軌道位置，在距離地球150萬公里處圍繞太陽運行，估計將帶來一場很大的天文學革命。
NASA稱，費用高達100億美元的JWST能夠回溯時間，看到早期宇宙中形成的第一個星系。但這還不夠，科學家推測說，最終將接替哈勃太空望遠鏡（HST）任務的JWST帶有6.5米的金色反光鏡和極其敏感的照相機，讓它具有一個神奇的新功能—“詹姆斯·韋伯空間望遠鏡還能夠探測到外星生命跡象，能夠測出是否繞行附近恆星的行星大氣是否由於生命存在而發生了改變。”
哈勃空間望遠鏡位於地球大氣層之上，由此獲得了地基望遠鏡所沒有的好處，它於1990年4月24日發射之後，已成為天文史上最重要的儀器。哈勃的超深空視場是天文學家現今能獲得的最深入、也是最敏銳的太空光學影像。
華盛頓大學的天文學家喬舒亞·克里桑森-託頓及其科研小組，在研究JWST是否能夠在太陽系附近恆星周圍的行星大氣中探測到“生物標記”。他說：“我們能夠在今後幾年中進行這種探測生命的觀察。因為JWST望遠鏡對光線十分敏感，它能夠測到所謂的「大氣化學不平衡」。”
大氣化學不平衡是個老概念，其原理是，萬一地球上的所有生命明天消失，那麼我們大氣中許多氣體就會經過自然的化學反應，大氣會緩慢地恢復到不同的化學混合。但是地球上的有機物將不停地阻止地球大氣回到這種狀態，因為有機物生存其間並不停地向大氣排放廢氣。
因此尋找氧氣跡象（或其化學相關物臭氧）一直被認為是發現生命的有效途徑。但是人類不能依賴於單方面的假設，即外星生命和我們一樣按照同樣的生物學法則生活。
大規模人造物會改變恆星的光譜
外星生命可能不一樣。於是評估大氣化學不平衡，尋找其它氣體，弄清從某個行星大氣正常狀況偏離的程度，或是發現某種外星生命的關鍵。環繞另外一個恆星運行的行星的大氣構成可用光來測量，在這顆行星穿過地球和它的恆星中間的時候，仔細測量星光的微弱變暗程度就能弄清其大氣構成。光線不同的波長、顏色和強弱，能夠顯示行星大氣不同氣體的化學構成。
第三類接觸是人類的夢想
人類為何很難發現外星人？
人類為何很難更可以說從來沒有發現過外星人？假定最近的文明是在200光年處，那麼以光速運動的話，從那裡到地球只需要200年的時間。即使飛行的速度只有光速的百分之一或千分之一，來自附近文明的訪客在人類存在於地球之上的時間段內也應該造訪過了。但是，為什麼我們沒有見過他們？可能的答案有許多。
宇宙文明也許可以被分為兩大類：在第一類社會中，科學家不能說服非科學家授權進行行星外智慧的搜尋工作，在這種社會中能量只能用於解決內部事務，傳統看法仍不能被撼動，整個社會止步不前，從眾星中退卻；另一類文明中，與其他文明接觸的宏偉願景被廣泛接受，大型的搜尋工作正在進行。
一種說法是，外星人或許早已來過地球，但當時人類卻還沒有出現。
2019年9月， NASA聯合美國羅切斯特大學、賓夕法尼亞大學、哥倫比亞大學學者，在《天文學》雜誌上發表的論文中得出了這個驚人結論。這項研究也被看成是對費米悖論的最新回應。
該論文第一作者喬納森·卡羅爾-內倫巴克和他的同事們聲稱，費米沒有考慮到一個非常重要的因素：宇宙中的一切始終都在運動。因為距離太過於遙遠（即便在我們自己的銀河系內也是如此），來自其他星球的旅行者可能會根據天體的自然運動來推進其探索星系的計劃。或許，假想中的智慧和先進文明可能正在從容不迫地等待探索整個星系的最佳時機。
宇宙的歷史。根據推測，大爆炸剛發生後的超光速暴漲過程產生了重力波。
恆星（及圍繞其運轉的行星）圍繞著銀河系的中心以不同的速度並沿不同的軌道運行。它們偶爾也會彼此擦身而過。所以，外星人可能只是在等待恆星運動為他們提供距離目的地更近的時機，然後通過星際旅行登陸目標星球。就像行星圍繞恆星運行一樣，恆星系統也在圍繞銀河系的中心運行。例如，我們的太陽系每2.3億年繞銀河系中心運行一週。
如果地外文明存在於相距非常遙遠的恆星系統中，如與地球一樣位於靠近銀河系邊緣的生命稀少區域，那麼“設法縮短星際旅程”是一個好主意。即等到自己星球的運行軌跡距離其他文明足夠近的時候，再發射飛船並派遣殖民者。
倘若是這樣，文明傳播到其他星球所需的時間將遠比此前研究估計的更長。那麼，外星人可能尚未到達我們的星球，也可能在人類發展出文明之前就已經造訪過。但地球也許還從未被外星人造訪，是因為在膨脹的宇宙空間中恆星到處都是，因此在一個鄰近文明到達之前，它就改變了探索的目的地，或者已進化到我們不可感知的形式了。
另一種說法是，外星文明或早已發現人類，但人類只是不知情而已，猶如被“圈養在銀河動物園裡”的居民。
宇宙的成分，暗物質佔據大部分。
今年3月18日，METI在巴黎的科學和工業博物館召開了一次會議，有大約60名科學家參加，他們一生都在研究人類與假想的外星智慧生命溝通的可能性。“銀河動物園”假說最早於1970年代被提出，該假說把地球描述為一顆已經在被“銀河動物園飼養員”（地外文明）觀測的行星，“飼養員”卻故意隱瞞自己的存在，以免被人類發現。
METI負責人道格拉斯·瓦科赫說：“科學家在此次會議上探討的一個解釋是，外星人意識到了地球，正在觀察我們，就像我們觀察動物園裡飼養的動物一樣。”而如真是這樣，人類就應該加緊努力，製造能夠傳遞給我們的“守衛者”的信息，以顯示我們的智力。他還舉例說，假如一隻被圈養的斑馬突然敲出一連串素數，人類必定會重新評估對斑馬認知的理解，“我們將不得不作出反應。”
但是，如果人類不是一個巨大的“外星動物園”的一部分—如果外星文明對人類進行了評估，並隨後將人類與星系鄰居實行“隔離”，那會怎樣？會議共同主席、法國國家農學研究院名譽研究主任讓-皮埃爾·羅斯帕爾斯說：“外星人可能為了人類的利益主動把我們與外界隔絕開來，因為與外星人交往對地球來說將具有「文化破壞性」。”
而這也是薩根的觀點，在宇宙文明中存有某種規則。地外智慧就在那裡，但由於某種銀河系的公約，某種不要干預新出現文明的倫理規範，他們隱藏了起來。“我們可以想象他們正好奇又冷靜地在觀察我們，來確定我們今年是否能再一次避免自我毀滅，就像我們觀察一盤瓊脂中的細菌文化。”
UFO降臨地球概念圖
還有一種說法，就是如果文明在達到一定結束階段後傾向於自我毀滅，那麼人類將只能自己與自己討論了。“那正是我們正在做的事情，只是做的很糟糕。”一種文明的崛起演化曲曲折折，耗時幾十億年，然後卻在不可原諒的瞬間的疏忽中毀滅自己。
中國科幻作家劉慈欣在他的名著《三體》中，則提出了宇宙文明大沉默的“黑暗森林”理論。
在宇宙總體資源固定不變的情勢下，地外文明為獲取生存下去的機會，避免其他文明的反應而竭力隱藏自己不與地球交流，因為外星人不確定地球人的善惡、不確定地球人對外星文明的善惡，不確定地球人認為外星文明的善或惡，不確定地球認為外星文明認為地球為善或惡等無限的懷疑鏈導致的不信任。
在星際文明高低不同，為保障生存的前提下，或有以下危機：地球文明高於外星文明，可能引起地球發動侵略；在地球文明低於外星文明的情況下接觸，可能引起地球文明快速上升而趕上或超越外星文明而發動侵略；在外星文明發現地球時，地球即便未發現外星文明也並非完全沒有機會發現外星文明，因此單純發現並不存在絕對的安全，更遑論接觸。
而宇宙中遠非只有2種文明，在雙方接觸下，也可能被第三方文明發現而帶來危機。此外，基於以上兩種思維，各個文明在偶然發現對方時，因無法確認對方善惡，且獲得確知所需的時間及程度尚未可知，未來是否仍能保障安全亦不能預測。因此，各個文明必須在黑暗的宇宙中選擇匿身，且在發現其他文明時，採取主動接觸或繼續匿身都不足以保證生存；在必須行動時，將毅然選擇攻擊他方摧毀其文明的方式，以防止自身再被第三方文明發現。
2019年10月，SpaceX的星際飛船完成組裝。
最站得住腳的解釋是，星際文明之間的時間和空間距離確實過於遙遠，這使第三類接觸變成了短期內不可能的任務。
比如距離太陽系最近的恆星半人馬座α比鄰星也相隔4.22光年，縱使該星系存在同樣樂於並有能力發現和尋找我們的智慧生命，他們要到達地球也需極長時間（很可能超越了物種本身的壽命）。
而人類衝出地球的時間距今也僅五十餘年，相比地球誕生數十億年的時間，所佔比例實在是太短（億分之一）。人類文明能夠被地外生命（對方也需具有持續觀測能力，否則能夠被偶然觀測到的概率亦很小）觀測到的概率很低，對方觀測到並給予能夠被人類接受的信號概率則更低一些；而人類和地外文明雙方傳遞的信號都必須夠大，才能在以光年計算的星際空間不至淹沒而有跡可循。
生命從星系的一部分擴展到另一部分遠比信號傳遞更艱難。因受限於資源供應，沒有哪個文明能夠在星際航行階段存活下來。除非它限制自己的人口數量。如果假定100萬年前有一個低人口增長率，能夠進行星際飛行的文明在200光年遠的地方出現並向外擴張，沿路移民到宜居的世界，那麼他們的探索星艦應該剛剛進入我們的太陽系。
但100萬年是一段非常長的時間。如果距離最近的文明還沒有100萬年的歷史，那麼他們就是沒有到達我們的太陽系。“一個半徑為200光年的球內大約有20萬顆恆星並且也許有同樣數目適宜移民的行星世界。只有在這20萬個其他世界都被移民後，按照事物的通常規律，我們的太陽系才可能碰巧被發現擁有一個原住民文明。”
地球文明和外星文明相遇的前景，也是一個複雜的問題。“仁慈的相遇從來不是人類歷史的規則，跨文化的接觸永遠是直接的、物資的。” 英國物理學家霍金2008年在NASA成立50週年紀念活動上，曾將宇宙比喻成“新大陸”，而人類將迎來一個像哥倫布發現美洲大陸那樣的“宇宙大發現”時代。他說：“現在的情況有點像1492年之前的歐洲，人們也許會認為讓哥倫布去航海純粹是浪費錢。但新大陸的發現卻讓舊世界得到了根本改變……人類向外太空擴展將帶來更巨大的影響，它會徹底改變人類的未來，甚至決定人類是否有未來。”歷史還記得克里斯托弗·哥倫布發現新大陸後，當地阿拉瓦克人的命運；及西班牙殖民者埃爾南·科爾特斯征服印加帝國後，阿茲特克人的下場。
《星際迷航》中的“企業”號飛船
地球文明和外星文明的接觸的情景，或會如同薩根所言，實際上兩個星際文明幾乎不可能有機會在同一水平上互動。在任何對抗中，總有一方佔據壓倒性優勢。100萬年的領先是巨大的。一個有100萬年曆史的文明究竟意味著什麼？人類擁有射電望遠鏡和星際飛船（還只是能在太陽系內航行）的時間只有幾十年，人類的技術文明歷史只有幾百年，現代科學理念的歷史只有幾千年，宏觀意義上的文明也僅存在了幾萬年。“任何一個以我們目前的技術進步速度已經發展了百萬年的先進文明，其超越我們的程度就好像我們超越夜猴或者猿猴一樣。我們能否辨認出它的存在？一個比我們先進100萬年的社會是否還對移民或者星際航行有興趣？”
如果一個先進的文明能夠到達太陽系，那麼人類對它是毫無辦法的。他們的科學和技術必定遙遙領先於地球文明。擔心人類可能與之接觸的先進文明也許有敵意是根本沒有意義的。
“也許我們對接觸地外文明的恐懼只不過是對自身落後恐懼的映射，對我們過去歷史滿懷負罪感的一種表達：曾被我們毀滅的文明只不過比我們稍稍落後而已。我們記得所以我們擔憂。”薩根稱，“
但是如果真有一艘星際無敵戰艦出現在我們的天空中，我估計我們也會表現得非常無所謂。”閱讀更多 齊林居 的文章
