撰文：NADIA DRAKE
如果我們和外星生物共享銀河系，那他們就無法觀測到地球凌日現象，除非他們生活在像銀河系這樣的恆星系統中。
開普勒-186f是在適居帶內發現的第一顆巖質系外行星，適居帶是行星系中適合生命存在的區域，溫度適宜，表面有液態水。如果像開普勒-186f這樣的行星上存在智慧生命，也許它已經用類似的手段發現了地球。
繪圖：NASA AMES/SETI INSTITUTE/JPL-CALTECH
地外行星不計其數，當它們滑過恆星表面時，短暫地遮住了一點星光，向天文學家證實了自己的存在。在過去的十年裡，透過觀察這樣的凌日現象，我們瞭解到銀河系中的行星數量要多於恆星，而且其中有很多適合生命繁衍的世界存在。
現在，天文學家正在反向思考。
“當地球擋住來自恆星的光線時，是否也被當成了凌日行星？哪些恆星會把我們看作外星生命呢？”康奈爾大學的Lisa Kaltenegger提出了這樣的疑問。她在《自然》(Nature)雜誌上發表的一項新研究中找到了問題的答案。
太陽系以外的大多數行星都是在它們劃過恆星表面時被發現的。雖然凌日法效果驚人，但還是有無數行星被錯過。從地球的角度來看，這些行星並沒有從它們的恆星面前經過。同樣地，外星觀測者也需要在正確的位置觀察，因為地球會定期地遮擋一部分陽光--而這是會隨著恆星相對位置的改變而改變的。
“宇宙是動態的，所以這個有利位置應該會隨著時間的推移而改變，我想知道，你們要多長時間才能找到一顆行星？”Kaltenegger問道。
Kaltenegger與紐約美國自然歷史博物館(American Museum of Natural History)的資深科學家Jackie Faherty合作，計算出在5000年前到5000年之後的這一萬年時間裡，任何圍繞附近2034顆恆星執行的外星生命都可以觀測到地球從太陽表面掠過。
他們還計算出，估計有29顆潛在的宜居行星可以看到地球凌日，而且距離足夠近，可以探測到人類的無線電傳輸。這樣的研究為我們尋找地外文明(SETI)提供了一組目標恆星。
“這些新確認的恆星應該是SETI計劃的主要目標，因為它們可能是特意向我們發出的星際資訊的來源，”馬克斯·普朗克太陽系研究所的René Heller在一封電子郵件中說道。如果外星觀察者知道我們在這裡，他們可能會“向我們問好”。
一組不斷旋轉的恆星
為了識別能夠觀測到地球凌日的恆星，Kaltenegger和Faherty篩選了來自歐洲航天局蓋亞探測器的資料，該探測器密切關注著超過10億顆恆星的運動。
所有能看到地球軌道的星球都與地球繞太陽公轉的軌跡精確對齊——這一片軌跡通常被稱為黃道，在這項研究中，也被稱為地球凌日帶。在黃道上方或下方稍遠一點，地球的公轉軌跡就看不到了。這對搭檔確認了1402顆目前位於黃道上、距離地球約300光年範圍內的恆星。然後他們對星空按下了快進和快退鍵，研究恆星如何隨著時間的推移而變化，以找到那些偶然滑向特定位置，可以觀測到地球的恆星。
儘管天空中的星星看似沒有移動很大幅度，但它們之間的相對位置一直在不斷變化。例如，2000年後，北極星將不再是北極星——正如幾千年前古埃及、古巴比倫和中國古代的觀測者繪製的星圖上，那顆北極星也不是我們現在見到的這顆一樣。
“因為涉及的距離太大，所以研究將地球視為凌日行星的恆星時，新增時間元素至關重要，”做過類似計算的Heller在一封電子郵件中寫道。“我們要把天空看作是一部電影，而非一幅圖畫。”
該團隊發現，在過去的5000年裡，有另外313顆恆星可以觀測到地球凌日的過程。在接下來的5000年裡，又有319顆恆星可以觀測到這樣的景象。
“弄清宇宙的前排座位能持續多久是很有趣的一件事，” Kaltenegger說道。許多恆星至少要一千年的時間才能找到地球。“其中很多要超過1萬年，”她說道。“所以這是一個相當漫長的過程。”
這些恆星中有7顆恆星擁有已知的系外行星。有些甚至被認為是巖質星球。根據我們對巖質行星的瞭解，Kaltenegger和Faherty估計，其中至少存在508個宜居星球，其中29個離地球足夠近，可以探測到地球的無線電傳輸。
過去的一個世紀，我們一直在向太空洩漏無線電訊號。有些太過微弱，在宇宙距離上很難被識別，比如電視廣播。但其他的，比如由大型雷達儀器發射的集中的無線電波，很容易被探測到。
如今，我們最高效的無線電傳輸是以行星雷達的形式存在的——天文學家利用它來研究太陽系的天體，比如小行星，它們能反射無線電波。去年12月，阿雷西博天文臺坍塌之前，一直是地球上最高效的行星雷達，其發射器發出的訊號--主要針對黃道上的天體--有效地向任何在其視野範圍內的外星世界傳遞了資訊。
“我們研究太陽系時發現，如果你在地球凌日帶，就會優先看到射電輻射爆發，因為一切都在同一個平面上，”加州大學伯克利分校SETI研究中心的Sofia Sheikh說道，她對一組類似的恆星進行了SETI搜尋。“因此，能夠看到地球凌日的恆星很可能在偶然的情況下接收到雷達天文學的訊號。”
藉助合適的儀器，地球凌日帶的外星觀測者甚至可以看到人類緩慢地改變了地球大氣層的組成——從大約200年前的工業革命開始，一直持續到今天。 這是技術訊號（technosignature）的一個例子，或者說是一個標誌，表明某種人為的東西正在影響一個星球上氣體的自然組成，Sheikh說道。
劃過夜空的星
然而，正如Kaltenegger和Faherty所指出的一些我們認為可能適合生命生存的外星世界還不能看到地球這顆凌日行星，儘管我們可以看到它們。這有點像透過一面宇宙雙向鏡來觀察。
這些星球包括4顆地球大小的行星，它們圍繞一顆名為TRAPPIST-1的恆星執行，在接下來的1642年裡，這顆恆星無法看到地球。兩個與地球質量相當的行星圍繞蒂加登星（Teegarden's Star）執行，在離地球12光年之外的地方，直到2050年才能夠看到我們。羅斯128（Ross128）擁有一顆與地球質量相當的行星，距離地球約11光年，它可以觀測地球凌日長達2158年之久——直到900年前，才滑出可觀測區域。
“靠近黃道的恆星周圍的一些假想的觀測者可能現在看不到地球凌日現象，但他們可能在幾千年前就發現了地球這顆有生命的行星，或者他們會在幾千年後觀察到地球凌日，”Heller寫道。
羅斯128的行星中，有沒有誰在近一千年前就發現了人類居住的地球呢？他們是否錯過了在這個蒼白的藍點上發現生物圈進化跡象的機會？當TRAPPIST-1星球有機會找到地球時，地球上的生命會是什麼樣子？指紋會發生怎樣的變化?
“我們要用超前思維考慮問題，”Sheikh說道。“如果我們尋找的是處於相同進化階段的事物，就會限制我們的搜尋。無論是生物還是科技，我認為都有必要考慮遙遠的未來和久遠的過去。”
（譯者：陌上花開）
