我們都知道一件事：人類至今都沒有發現到外星人。而根據外星人是否存在，還出現了著名的費米悖論。實際上，拋開其他問題，假設目前沒有任何外星人來到地球上，也沒有任何外星人發現我們，如若我們現在的目的就是要去尋找他們的話，那麼我們要如何才能找到他們？

於是乎，科學界對於地外生命的探討以及尋找活動一直都沒有停止。最早到1977年的旅行者號，到目前仍然在執行的SETI計劃，無不體現人類對外星人這一似乎不存在但卻又隱藏在某個地方的事物所發出的強烈好奇心。

那麼為了尋找外星人，人類究竟要如何才能夠找到它們呢？我們，先按照外星人的生命形態來慢慢深入。

外星人的生命形態

碳基

既然地外生命被我們叫做“外星人”，那就說明他是一種智能生物，他們擁有者一種文明，而且還被我們潛意識加工，認為比我們的文明更加高級的存在。而且部分科學家乃至平民都認為：不管他們是什麼樣子，他們一定是碳基生命；如果他們是由碳基生命進化形成的獨立生命體，那麼他們的形態應該和人類比較接近。

那麼問題就出現了：為什麼一定要找碳基生命？宇宙中應該存在著各種各樣的生命形態，例如硅基生命，亦或者是硼基生命。相同的道理，就像很多人說：外星人為什麼一定需要空氣和需要水？為什麼一定要按照人類的樣子去定義外星人呢？

其實宇宙中有可能存在各種形態的外星人。按照科學家的猜想，那些外星人也許有的是大氣生物，也可能有的是光的形態生命體，或者是更高維度的生命體，也就是我們無法理解的形態。

但是要知道：我們做的是尋找外星文明，這是一個很大的宇宙工程，如果真的要做，那可能是要花費幾百億、幾千億甚至是幾萬億的項目。如果我們要讓目標達成，那一定要使用最有效率的方式。地球生命和人類存在於這個宇宙是個無法否定的事實，那麼這個宇宙就有相當大的概率存在類似地球生命或者是類似人類文明的存在，或者說一定存在。

但是否存在非碳基生命的其他形態呢？近幾年來這個話題也是被科學家們熱議的一個話題之一，然而實際上，科學家普遍認為這個概率就小很多了，至少目前還沒有發現他們的跡象。

為何科學家會認為這種生命形態出現的概率會小呢？舉個例子大家就懂了：1991年，有人在澳大利亞海域發現了一種非同尋常的座頭鯨，這種座頭鯨全身都是純白色，看起來非常的夢幻，至今僅發現了一隻，可以說是獨一無二的存在。人們為了辨認它，給它起名叫：米伽羅。科學家估計：這種白色座頭鯨在海洋中一定還有，所以他們就一直想找第二隻。

那這個時候可能就有人會說：為什麼一定要找白色的座頭鯨呢？海洋裡也許還有黑色的、藍色的，甚至是紅色的座頭鯨呢？這個時候，如果你是科學家，你覺得是再找到一頭白色的座頭鯨的可能性大，還是找到黑色、藍色或者紅色的座頭鯨概率大呢？

不管我們主觀上承不承認，擁有科學精神的人基本上都會去找白色的，這就是為什麼我們找外星人就一定要找和人類一樣的碳基生命。這是因為我們要按照已知的事物去推導未知的事物，而不是按照未知、自我想象的事物去推導未知的事物。所以如果下次還有人對非碳基生命仍然鑽牛角尖，那麼你可以舉這個白色座頭鯨的例子給他聽。

旅行者計劃

1977年，美國開啟了一個名為“旅行者計劃”的計劃，這個計劃就是向宇宙的兩個方向發射兩個探測器，一個叫做旅行者1號，一個叫做旅行者2號。1號的方向是面向蛇夫座的方向，2號的方向面對是孔雀座的方向。這個計劃的目的就是飛出太陽系，去往宇宙的深處進行星際旅行。在飛離太陽系的同時，旅行者們還要對木星、土星、天王星進行觀察，為人類帶來這些行星的影像資料。

選擇1977年發射，是因為這一年木星、土星、天王星、海王星和冥王星正好在太陽系的同一側。也就是說：旅行者1號和2號只要依次飛越每個行星，就可以在不變軌的情況下對這些行星進行觀測任務，以便節省燃料，才能夠儘可能地飛出太陽系。而這幾大行星出現在同一側，是每176年才遇到一次，如果1977年不發射的話，那麼下次就要等到2153年才能夠發射了。

旅行者1號目前已經達到第三宇宙速度，也就是擺脫太陽引力束縛的速度，是目前飛行速度最快的人造飛行器。旅行者1號和2號都攜帶了3塊鈈238電池，但是這些能源並不是讓旅行者1號和2號到達這麼高的速度，它們只是用來進行修正航道的能源，真正讓它們能夠擁有這麼高速度的原因是因為我們利用了行星的引力，來對探測產生拉力和甩力。

理論上，旅行者號會飛到很遠遠的地方。目前旅行者一號已經飛越了八大行星，到達了日球層，也就是太陽風能夠到達的最遠距離。但日球層還遠遠不是太陽系的邊緣，太陽的引力範圍其實要大的多。在太陽系的最外圍有一圈彗星所組成的天體圍繞著太陽旋轉，它們形成的星系運動雲叫做“奧爾特雲”，這裡才是太陽系的邊緣。而旅行者1號要飛出這個奧爾特雲，還要花上4萬年的時間。

旅行者計劃的任務

那麼可能會有人要問了：既然要那麼長時間才能夠飛出去，那它們的任務豈不是沒有意義了？實際上，旅行者1號和2號還有一個特別的任務，那就是他們都肩負了尋找外星人，或者是讓外星人發現我們的重任。

如何讓外星人將注意力放在旅行者上這是個問題，所以，我們在發射的旅行者1號和2號上放置了一張銅質光盤唱片，這張光盤上還多了一層金，上面記錄了地球上的各種聲音和圖像，包括用55種人類的語言錄製的問候語，以及世界各國的經典音樂。其中漢語錄制的問候語不僅有普通話，還有三個方言：廣東話、閩南語和吳語。

唱邊上還記錄了地球上自然界的各種聲音，包括動物的叫聲、風聲、海浪聲等。總之，地球上自然界的聲音，人類的科學、影像、聲音、音樂、哲學等全部都集中到了這張光盤上，而且唱片上還刻了太陽系的位置，以及標註了說明來顯示如何播放這張光盤。如果有外星人收到的這張光盤，根據上面的說明書即可知道這張唱片的全部內容，並且知道人類和太陽系的位置，還有可能根據這張光盤的指示，找到地球。

若干年後，若有外星人發現了這些探測器，那麼他們按照上面的指示，一定可以找到地球，這算是一種找到外星人的方式。但很顯然，這種方式等同於大海撈針，找到外星人的幾率非常低。

SETI計劃

在地球上，尋找外星人最常見的方法就是使用射電天文望遠鏡去監聽來自於外太空的信號。但是這個前提是：外星文明也是和人類一樣，使用無線電波在星系間通信。雖然他們有可能使用各種各樣，我們想不到的通信方式，但一定會有一種會和人類一樣使用無線電波的文明，這樣還是有一定概率可以找到他們的。

在1960年，一個叫做SETI（全稱：Search for Extra Terrestrial Intelligence）的搜尋地外文明計劃就此啟動。這個計劃又叫做鳳凰計劃，它希望能夠把全世界所有的地面射電望遠鏡結合起來，有計劃、有組織地搜尋太空信號，包括從宇宙中傳來了電磁波、宇宙背景輻射、星體發出的電波以及其他雜音，從中分析出有規律的信號，希望藉此發現外星文明。

SETI計劃偉大的地方在於：它不僅接受專業的天文學家，還接納業餘的天文愛好者的加入。每一位加入計劃的天文愛好者，只要只要在他們的後花園上有一臺3到5米的球面觀測設備，就可以通過SETI計劃配備的軟件進行搜索。SETI總部協調整個項目，為每位成員分配負責的天區。

因為這個項目的目標是檢測以地球為中心的整個天空，只要覆蓋到整個天空進行持續不斷的檢測，那麼就一定會在某天可以接收到來自於外星的信號，接收到外星人發來的訊息。

現在一共有62個國家的1500名業餘愛好者和球面設備加入了SETI計劃，這等同於是協調統籌了全世界的天文觀測資源進行這個項目。

1977年，美國天文學家傑裡·艾曼利用SETI設在俄亥俄州的大耳朵電波望遠鏡檢測到了一個明顯的窄平無線電信號，這個信號特徵顯示其並不是來自於太陽系內的信號，他逐漸增強，然後衰減，一共持續了72秒。要知道：這是SETI計劃設立16年以來，搜尋到的第一個不同尋常的信號。艾曼在電腦打印報表上用紅色的筆圈出了這個信號。因為當時艾曼實在是太激動了，於是寫下了一個“wow”，並加上了一個感嘆號，這個就是後來著名的“wow信號”。

wow信號

這個信號的位置位於人馬座的三顆恆星附近。在這之後，艾曼又重新將望遠鏡指向人馬座這個位置，希望再次捕捉到相同的信號，這樣就可以進一步確認這個信號。但是之後的幾周、幾年，他再也沒有收到這個位置所發出的相同信號。

之後的幾十年，各地的天文臺使用了更強大的電波望遠鏡，持續對這個位置進行偵測，但到目前為止還是沒有任何收穫。2017年，一名叫做安東尼奧·巴黎的天文學家認為：“wow信號”可能是由一個或者兩個途經太陽系的彗星所產生的。他認為彗星經過太陽系時，會放出大量的氫雲，這些氫雲產生了不同尋常的信號。但這一解釋遭到了很多學者的反對，尤其是大耳朵電波望遠鏡的研究團隊，他們提供了詳細的分析數據表明：當時沒有彗星出現的觀測範圍內，這些信號不可能是彗星發出的。

那最有可能的解釋就是：這個信號是同樣使用無線電波技術的外星人，恰好對準太陽系方向的一次試探。可能他們也是對尋找外星文明毫無頭緒，一次偶然的信號發射這正好被地球人捕捉到了。

SETI計劃所接收信號特徵

如果說發射地球及人類信息的探測器是一種毫無方向的、大膽的嘗試，那麼SETI則是一種方向感很強的搜索方式。首先：SETI計劃搜尋的是銀河系內的2000億顆恆星，重點範圍是離太陽系最近的100個類似於太陽系的恆星系，信號基本上都是大概兩百光年以內的信號。

有朋友可能要問了：為什麼搜尋範圍不擴大到更遠呢？這是因為如果我們接受到例如5萬光年以外的信號，那麼說明這個信號是在5萬年以前就發出來的，這是因為無線電波在真空中的速度和光速一致，如果我們要回復那對方至少又要5萬年才能接收到這個信號。一來一回，可能某個文明已經不存在了，因為就目前人類對地球的破壞，我們能不能熬到5萬年後都是個問題，所以200光年以內是個很合理的範圍。

SETI的天文學家主要搜尋的是頻率在1000到3000赫茲範圍的無線電信號，這種信號統稱為微波。這種波和我們家裡使用的微波爐發出的波是同一種波。在宇宙中，恆星發出可見光和其他輻射的同時，星系在微波的波段相對安靜，這樣就使得微波的頻率更容易偵測到，對於外星人來說，也更適合傳遞信號。當然在微波範圍有個1420赫茲的特殊波段，是由宇宙中的氫氣雲團發出的，科學家就把這個波段叫做“宇宙的書籤”，這是因為科學家基本上以其為標記，在它附近搜索更安靜微波頻率。

在射電望遠鏡中，最著名的就是阿雷西博望遠鏡。曾經是世界上最大的單面口徑射電望遠鏡的它，是1960年建成的305米口徑射電望遠鏡，這也是SETI計劃的起始。1974年，為了慶祝改造成功，阿雷西博望遠鏡向距離地球約25000光年的球狀星團M13發送了一串由1679個二進制數字組成的信息，叫做“阿雷西博信息”。“阿雷西博信息”裡面所記載的，是用二進制表示的1到10十個數、DNA分子的雙螺旋結構、人類的外形以及太陽系的信息。

這一次的搜索是一種臨時舉措，而阿雷西博望遠鏡向球狀星團M13發送信息的原因是：M13星團的恆星分佈比較密集，被地外智慧生命接收到的可能性比較大。當然，即使其星雲團裡真的擁有外星文明，那麼它們接收到該信號也要25000年以後了。

到了2016年，由於缺乏資金和年久失修，阿雷西博望遠鏡已經處於半廢棄狀態。這座曾經世界第一的射電望遠鏡，如今鏽跡斑斑。而恰恰就在2016年，歷時22年建設的500米口徑，世界最大球面射電望遠鏡“FAST”在中國貴州的深山建成，被稱為“中國天眼”，其綜合性能相當於阿雷西博望遠鏡的10倍。這臺天眼將會對所在區域進行更為精準的搜尋。

但是人類目前搜索到的所有天域加起來也只有一個拳頭的大小，要想搜完整個天空還差的很遠。按照SETI的計算，如果要以地球為中心搜遍整個星空，需要100萬臺阿雷西博級別的望遠鏡，或者是10萬臺FAST的級別的望遠鏡。但是這樣的大口徑望遠鏡所需要的環境都是建設在特殊的凹面地形上，不說預算，在全世界恐怕都找不到這麼多特殊的地形。

太空望遠鏡

在地面的射電望遠鏡有一定的幾率會受到大氣的干擾，在一定程度上會影響到偵測到的結果。所以早在1962年，人類就發射了第一個太空望遠鏡：Ariel One。這種太空望遠鏡的優勢就是位於地球軌道或者外地球軌道，其完全脫離大氣層，不受地球大氣的影響，可以毫無障礙的接收宇宙光線和信號。可以這樣說：

太空望遠鏡中最著名的就是1990年發射的哈勃望遠鏡。哈勃望遠鏡提供的超深空視圖是目前最全面最清晰的宇宙照片，在十六年的拍攝過程中用7500張照片，拼接出了一個可觀測的宇宙照片，也測出了宇宙的年齡是137億年。

哈勃望遠鏡

2009年升空的開普勒太空望遠鏡在繞行太陽的軌道上，觀測了10萬顆恆星的光度，它和哈勃望遠鏡的優勢在於：不會被地球遮擋處，也避免了地球重力和大氣對望遠鏡的影響，比哈勃更穩定，也搜尋了更多的地外行星，做出了很大的貢獻。

開普勒望遠鏡

然而在2013年的一次重大故障中，開普勒遭遇到了設定方向失敗。經過了很長時間的努力，NASA也沒能修好這個望遠鏡。於是在2018年，由於開普勒太空望遠鏡電池耗盡，所以開普勒太空望遠鏡就成為了一塊太空垃圾。

而2018年所發射的TESS苔絲太空望遠鏡，則是開普勒的替代者。它的主要目標是調查地球附近三百光年內的恆星是否有行星，他擁有比開普勒更多的鏡頭，並且更為先進。

TESS望遠鏡

人類計劃將於明年，也就是2021年發射的詹姆斯韋伯太空望遠鏡，是由美國NASA歐洲航天局和加拿大航天局聯合研發的太空望眼鏡。詹姆斯韋伯是NASA的第二任局長，由於他在1961年到1968年期間主導了阿波羅登月計劃，望遠鏡以他命名，更能彰顯人類在太空探索上的雄心壯志。它的重量為哈勃的一半，但是口徑達到了6.5米，為哈勃的5倍以上。這將是人類史上最強大的太空望遠鏡。它的運行軌道在第二拉格朗日點，是距離地球150萬公里的深空上，並且該點永久背對地球，引力場相對穩定，也沒有近地軌道的星際塵埃、太空垃圾的影響，具有超好的觀測位置和視野。

以上介紹的這些太空望遠鏡的一大職責就是深度觀測宇宙的邊界、生命起源、外星生命等，而它們則是通過尋找類地行星來發現外星文明。

詹姆斯韋伯太空望遠鏡 概念圖

凌日法

太空望遠鏡，顯然是人類目前尋找地外生命的最有效方法。我們知道：搜尋碳基生命，就一定要找到一顆離恆星較近的岩石行星。這顆行星在圍繞恆星公轉的時候，這個恆星的亮度就會因為公轉的原因而會週期性的被遮掉一點，所以我們可以根據這顆恆星的亮度變化來得出這顆行星的位置，以及其圍繞著恆星的公轉週期，這就叫做凌日法。因這種法則的原理就是依賴於恆星是發光的，尋找起來比不發光的行星要容易的多。

但是凌日法也有一個缺點，那就是必須要以位於這顆行星圍繞恆星公轉的黃道面上才行，如果是位於星球赤道面的上方或者下方都是無法利用凌日法來進行預測到這個恆星有亮度變化的。到目前為止，人類通過太空望遠鏡一共發現了4100顆地外行星，這些地外行星包含地外生命的可能性就很大了，而且其中大部分是由已經壞掉的開普勒望遠鏡所觀測到。

超級地球

超級地球也叫做超級類地行星，是通過對之前發現的4000餘顆類地行星進行篩選得出的和地球環境更為類似的行星。如果說類地行星是選秀節目的海選，那麼超級地球就算的上是各地區十強。

超級地球是指質量高於地球，但是低於太陽系中的天王星、冥王星質量的岩石星球。按照地球目前的生態特徵，如果要找到某顆可以孕育出類似人類生命的行星，那麼它的質量一定不能比地球小太多，或者大太多，一般是地球質量的10倍以內。這是因為：如果這顆行星的質量是地球的10倍以上，那麼這顆行星就會吸引到更多的氣體，使得大氣層變得特別濃厚，行星地表的壓力也會變得特別大，進而將下層氣體壓縮，從而使行星不能夠具有固態岩石表面而變成氣態巨行星。

但是超級地球主要以質量來判斷，其他的例如溫度、大氣、軌道屬性、適居性等條件則不包括在內。這就說明：超級地球誕生生命和文明的概率還是不夠的。

到目前為止，人類一共發現了288顆超級地球，不同的物質會反射出不同的光譜，同時也能夠通過分析光譜來推測這個星球的狀態，通過觀察可見光在行星大氣層中的反射，來探尋雲層中是否存在液態水，這樣就可以判斷：這顆行星是否處於恆星的宜居帶上。如果它正好處於恆星的宜居帶上，那麼就有很大的可能存在液態水。通過上述的方法來篩選出來，共有54個超級地球處於它們恆星的宜居帶上，又進一步減少了範圍。

大氣信標

普遍認為：處於宜居帶的行星並不一定會有液態水，這是因為大氣層的厚度會決定是否有液態水。此外，尋找碳基生命就一定要有合適的大氣成分。地球上的大氣成分主要是氮氣（佔80%），氧氣（佔18%）以及其他稀有氣體（佔2%），所以NASA的科學家就此找到了一種方法來觀測到超級地球的大氣組成成分。

恆星一般會釋放高能粒子，當這些高能粒子到達地外行星的大氣層，它們會將大氣層中的氧和氮分解為單個原子，水分子會分解為一個氧原子和一個氫原子。這樣氫原子和氧原子會發生一系列化學反應，形成一種叫做羥基的化學物質，然後會將高能粒子的能量以紅外輻射的形式反射回太空。科學家知道哪些氣體會發出特定波長的光，因此通過查看大氣的所有輻射就可以瞭解大氣本身的狀況，這就是一種大氣信號標誌，叫做大氣信標。

通過大氣信標，科學家可以用這種方法來偵測這顆超級地球的大氣成分；此外這種方法還能篩選出沒有類地磁場的行星。如果恆星的太陽風不是那麼極端，無法壓縮氣外行星的磁場，那麼行星磁場就會阻止大氣溢出，這樣就會導致大氣中存在更多的粒子，並且產生的紅外信號更強。

使用這種方法就可以找到一顆處於宜居帶且擁有以氮、氧為主要成分大氣層，並且同時擁有磁場、液態水和適宜溫度的超級地球。而開普勒和苔絲望遠鏡的任務就是海選出超級地球，然後由後續升空的詹姆斯韋伯望遠鏡對這些超級地球進行一個一個的重點觀測，去進一步分析行星的大氣狀況。可以想象：在我們的有生之年，或許我們就可以通過這些太空望遠鏡來找到一顆和地球極其類似的超級地球。

地球宜居帶

而在2015年，開普勒望遠鏡就發現了一顆被命名為K2-18b的超級地球，其距離地球110光年，體積是地球的兩倍，質量是地球的8倍。除了基本的外貌外，還偵測出了它的大氣層和地球類似，同時還發現了水蒸氣的存在。但唯一的缺陷是：它圍繞著一顆紅矮星旋轉。

紅矮星的質量一般為太陽的一半，因此它的熱輻射也會低於太陽，那麼它的宜居帶或許就會比太陽小得多，並且這顆超級地球如果要獲得適宜的溫度，那麼它和這顆紅矮星的距離就要小於太陽和水星的距離，那麼這顆行星就會被紅矮星“潮汐鎖定”：它的一面將永遠朝向紅矮星，導致其一面溫度極高，另一面溫度極低，同時還要受到紅矮星的輻射，這樣是不太可能會產生生命的。

按照這種方法，人類找到一顆和地球類似的超級地球只是時間問題，並且這個時間也不會太遠。目前確認的超級地球中，有54個在其恆星的宜居帶內，但它們的大氣成分還需要後續升空的詹姆斯韋伯太空望遠鏡進行進一步的確認。

而一旦找到和地球類似的超級地球，我們人類就可以向它們發射無線電信號，或者是派遣探測器。雖然在我們的有生之年是無法看到這樣的景象，但是在人類的有生之年是一定可以和這些外星文明建立聯繫。

開普勒太空望遠鏡在觀測到了10萬顆恆星以後，篩選出了50顆處處於宜居帶上的超級地球。概率雖然只有0.05%，但是銀河內系列擁有不少於2000億顆恆星，那麼按照這個概率計算，銀河系也會有大概100億顆處於宜居帶上的超級地球。

如果考慮到月球對於地球生命的重要性，再假設其中只有0.05%的超級地球擁有月球這樣大的衛星，那麼得出的數量是5億顆；再假設這其中只有0.05%產生了生命，那麼還有1250萬顆；再假設其中只有0.05%的產生了文明，那麼算下來還有6萬顆。。。。。。

這只是一個小小的銀河系，並且還使用瞭如此苛刻的條件得出的文明數量，而哈勃望遠鏡根據星系的密度估算：整個宇宙擁有超過兩萬億個星系！那麼又會有多少外星文明，等著我們去發掘呢？

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