外星人可能在哪里监视我们

D你有没有觉得有人在看着你？他们可能是。我不是说你那条街尽头的那些奇怪的邻居。

今年夏天，在康奈尔大学卡尔·萨根研究所(Carl Sagan Institute at Cornell University)和纽约美国自然历史博物馆(American Museum of Natural History)，我和同事杰基·法赫蒂(Jacky Faherty)确定了我们太阳系附近的1715颗恒星，它们可能在过去5000年里看到过地球。^1.在恒星迷人的引力之舞中，这些恒星发现自己正处在正确的位置来发现地球。这是因为我们的淡蓝色圆点挡住了他们视线中的部分阳光。这就是我们发现大多数围绕其他恒星旋转的系外行星的方式。我们发现他们的星光暂时变暗了。

拥有好奇生物的完美宇宙前排座位是相当罕见的。但是，如果使用与我们相同的技术，在围绕1715颗恒星之一旋转的行星上，任何名义上的、好奇的外星人都可能发现我们。他们会认为我们是智慧生命吗？

我们每天晚上都在观察宇宙的动态变化。恒星升起和落下——包括我们的太阳——因为地球在丰富的恒星织锦中旋转。我们的夜空一年四季都在变化，因为地球在绕太阳运行的轨道上运行。只有在太阳没有比它们更亮的时候，我们才会在晚上看到星星。当我们围绕太阳旋转时，我们只能在反太阳方向瞥见最明亮的恒星。因此，我们在不同的季节看到不同的星星。

讨论转到：“地球上的生命有资格成为先进的吗？”

如果我们能观察上千年，我们就能看到宇宙的动态舞蹈在我们的夜空中展开。不过，我们也可以利用欧洲航天局(European Space Agency)“盖亚”(GAIA)任务的最新数据和计算机，将我们眼前的时间快进，几十年的时间在几分钟内就过去了。虽然我们只能看到恒星的光，但我们已经知道，4500多颗这样的恒星并不孤单。它们拥有太阳系外的行星。几千个额外的信号表明在我们的宇宙地平线上有更多的新世界。

天文学家在过去20年里发现了大多数这些系外行星，因为当一颗行星在绕其恒星运行的过程中偶然越过我们的视线时，它们的恒星暂时变暗了。这颗行星暂时遮挡了这颗炽热恒星的一部分以及它发出的光。地面和太空的望远镜，包括美国国家航空航天局的开普勒和凌日系外行星勘测卫星(TESS)任务，通过观察这种像时钟一样重复的变暗现象，发现了数千颗系外行星。

变暗之间的时间告诉我们这颗行星绕它的恒星运行需要多长时间。这让我们能够计算出一颗系外行星离它炽热的中央恒星有多远。大多数已知的系外行星都是灼热的气体球。我们可以知道什么时候行星比其他行星更接近中心恒星，因为它们绕行恒星所需的时间更少——我们还发现那些行星的运行速度比更远的冷行星更快。但是大约有三十几颗这样的系外行星已经足够冷了。它们在与恒星适当的距离上运行，那里不太热也不太冷。表面温度可以让河流和海洋在这些行星表面闪闪发光，在这个所谓的可居住带。

这个有利位置——从视野中看到一颗行星挡住了炽热的恒星表面的一部分——很特别。我们和这颗行星的排列一定恰到好处。因此，这数千颗已知的系外行星只是系外行星冰山的一角。我们最容易发现的那些暗示着大多数等待被发现。

但如果我们改变有利位置呢?如果有人在观察，哪些恒星刚好在正确的位置发现我们?

欧洲航天局的盖亚任务增强了我们的观测能力。盖亚宇宙飞船于2013年发射，它正在绘制环绕银河系中心的运动恒星。该机构的目标是调查银河系1000亿颗恒星中的1%。它生成了我们附近距离太阳326光年内最好的恒星目录。在331312个被编目的天体中——恒星、褐矮星和恒星残骸——只有不到1%的天体处于可以将地球视为过境系外行星的正确位置。只有那些位于地球轨道平面附近的物体才拥有这个特殊的有利位置。现在大约有1400颗恒星位于正确的位置，可以将地球视为一颗凌日系外行星。

与地球和它的好奇的生命相比，完美的宇宙前排座位是相当罕见的。

但这一特殊的有利位置并非永远。它在我们动态宇宙中的精确引力舞蹈中获得和丢失。宇宙前排座位到地球的凌日持续多长时间？因为盖亚任务记录了恒星的运动，我们可以将它们的运动旋转到未来，并在计算机上追溯到过去。它向我们展示了自人类文明在地球上繁衍以来数千年的夜空，让我们瞥见了数千年之外遥远未来的夜空。

如果我们在几千年前或几千年后观察天空中的行星，我们会看到不同的行星。不同的人可以找到我们。我们计算出，自5000年前人类文明开始繁荣以来，我们太阳系附近的1715个天体可以看到地球凌日，并将这一特殊的有利位置保持了数百年。在未来5000年内，将有319个天体进入地球过境区。

在这2034颗恒星中，有7颗是已知的系外行星，其中3颗恒星的系外行星围绕着这个温带的宜居带旋转。然而，所有这些恒星所在的地球轨道平面周围的小区域非常拥挤。天文学家通常不会在那里寻找行星。一般来说，在非拥挤的恒星周围更容易发现系外行星。但现在我们有了一个理由:去发现那些可能发现我们的行星。

美国国家航空航天局(NASA)的开普勒(Kepler)任务对1000光年外的大约15万颗恒星进行了三年多的观测。这15万颗恒星只占天空的一小部分。它的目标是估计有多少恒星拥有系外行星。答案令人兴奋。每第二颗恒星至少有一颗行星，或大或小，大约每第四颗恒星在适居带有一颗行星。这些结果让我们对人类不是宇宙中唯一生命的可能性持谨慎的乐观态度。这也意味着，宜居带大约有500颗系外行星应该在我们的名单上，等待被发现。

T他说，在地球凌日带的宜居带中，有三个系统承载着行星，它们的距离足够近，可以探测到来自地球的无线电波。由于无线电波以光速传播，到目前为止，它们只冲刷了我们名单上75颗以上的恒星。这些恒星距离地球不到100光年，因为自从地球第一次开始泄漏无线电信号以来，光还有100年的传播时间。

罗斯128b，一颗距离我们只有11光年的系外行星，可能在3000年前看到地球阻挡了太阳光。但它在900年前就失去了这种直观的视角。另一颗系外行星，提花园的b星，比地球重一点，围绕着一个红色太阳旋转，距离地球约12.5光年，29年后将开始看到地球凌日。而迷人的Trappist-1系统，有七颗地球大小的行星，距离40光年，将能够看到地球作为一个过境行星，但只需要大约1600年。

随着今年晚些时候詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的发射，我们将有一个足够大的望远镜来收集来自可能与我们相似的小的、近距离的系外行星的光。一种由氧气和甲烷组成的特殊组合，使地球在大约20亿年的时间里成为一颗有生命的星球。这种气体的结合就是我们要在其他世界的大气中寻找的。这颗系外行星的探索将是我们的技术极限，但它将是第一次成为可能。未来的技术应该能够描述系外行星的特征，而不仅仅是凌日行星。但就目前而言，像JWST这样的望远镜只能收集到足够的来自近地凌日行星大气层的光来探索它们，这让我们想知道，外星星球上的名义上好奇的天文学家是否也在观察我们。

当然，还没有外星人造访过我们，我们也没有从他们那里找到任何宇宙信息。是因为我们是独一无二的吗?其他文明也毁灭了自己吗?或者他们只是对我们不感兴趣?

在我在康奈尔大学的天文学入门课上，我问学生们，他们是否会联系或访问一颗比地球小5000年或老5000年的系外行星。毫无疑问，他们会选择更古老的行星和可能更高级的生命。比我们更“先进”。在我们的讨论中，高级生命的概念总是回到我们自己身上。地球上的生命对任何观看的人来说都有智慧吗?

毕竟，我们使用无线电波的时间只有大约100年，所以这些电波到目前为止只传播了100光年。我们已经踏上了月球，但还没有走得更远，只是刚刚开始考虑星际旅行。所以我们的星际旅行履历非常少。

外星天文学家可能会看到我们的大气层。如果他们观察了我们一段时间，他们就会发现我们破坏了我们的臭氧层——但我们也设法修复了它。所以我们可能会在他们的智力量表上得一分。现在，当然，他们看到我们的大气中二氧化碳的浓度越来越高，而且还没有减弱的迹象。但也许每个文明都经历过这样的事，每个文明在找到自救的方法之前几乎都要毁掉自己的栖息地。

如果有外星人从我们太阳系附近的2043颗恒星上观察我们，我希望他们也支持我们。

丽莎·柯廷格是康奈尔大学卡尔·萨根研究所的创始人和主任，也是天文学副教授。她是模拟潜在宜居世界及其可探测光谱指纹的领先专家，这可以用下一代望远镜探测到。她曾在国家科学基金会的天文学和天体物理学咨询委员会，等等NASA运行任务的高级审查．她是科学小组成员美国宇航局的苔丝的使命以及詹姆斯·韦伯太空望远镜上的NIRISS仪器．小行星Kaltenegger7734是以她的名字命名的。推特:@KalteneggerLisa和@CSInst。

参考文献

1.过去、现在和未来的恒星可以将地球视为凌日系外行星。自然594, 505 - 507(2021)。

主导图像:从地球上方数千英里处拍摄的地球和太阳的图像，恒星所在的位置可以看到地球绕着太阳转时变亮了，左边是银河系。出处:Open Space/©AMNH