太空中的“漂流瓶”

南方周末特约撰稿　卢昌海

2006年1月19日NASA发射的“新视界”探测器。　图片来源　❘　NASA网站

“先驱者”探测器携带的镀金铝板。

★在人类迄今发射的所有航天器中，只有五个是已经或将要飞出太阳系的。这些太空中的“漂流瓶”最终会与外星文明相遇吗？它们所携带的信息能够被外星人识别吗？

小时候有好些年，我着迷于所谓“外星人”，读了当时找得到的所有相关的书，其中有一本是卡尔·萨根的《外星球文明的探索》。在那本书里，我第一次见到了两个“先驱者”探测器所携带的致“外星人”的信息。带着那些信息飞向深空的探测器，如同太空中的“漂流瓶”，让人遐想。

如今，距离“先驱者”探测器的发射已近半个世纪，距离NASA（美国国家航空航天局）斥资制造那两个探测器则正好半个世纪。这半个世纪以来，若以冥王星轨道这一早年的太阳系边界来衡量，先后已有五个探测器飞出了太阳系。

飞出太阳系

不过首先，我们要对“飞出太阳系”这一概念作个界定。如今的读者都知道，冥王星已在2006年被“贬”为了矮行星，太阳系边界也早已跟冥王星轨道“脱钩”。事实上，太阳系边界并没有泾渭分明的定义，更不像国境线那样立着界碑。如果考虑到太阳系是在太阳的引力控制下形成的，则太阳系边界的自然定义应该是太阳引力控制范围的边界，离太阳约两光年。但那样的话，人类迄今发射的任何探测器起码要上万年时间才能“飞出太阳系”，无疑是令人沮丧的。因此，人们往往用一个更“鼓舞人心”的概念——日球层顶——来定义太阳系边界。日球层顶是太阳风因星际介质的阻碍而停滞的地方，离太阳约180亿公里。

概念既已界定，便可聊聊“漂流瓶”了。那些“漂流瓶”中最早的两个是1972年3月2日升空的“先驱者10号”和1973年4月6日升空的“先驱者11号”。这两个探测器的核心任务都是探测木星，但“先驱者11号”中途增加了探测土星的使命。这两个探测器还都利用所谓的“引力助推”效应，从探测目标——前者为木星，后者为木星和土星——的引力场中借了力，成为人类航天史上最早达到太阳系逃逸速度的航天器，从此踏上了“飞出太阳系”的“不归路”。

由于事先知道这两个探测器将会“飞出太阳系”，科学家们让它们各自带了一块“先驱者镀金铝板”，上面刻着致“外星人”的信息（见右图）。著名天文学家卡尔·萨根等人于“先驱者10号”升空前不久，在《科学》杂志上撰文对那些信息作过详细介绍，我小时候所读的那本《外星球文明的探索》则是萨根在“先驱者”探测器发射后不久出版的。那时候，科学不如现在发达，科学新闻对公众的吸引力却似乎大过现在。有一位科学作家在读了萨根的文章后，称那是唯一让他激动落泪的论文。我这一代的很多读者对“先驱者镀金铝板”大约也多少有些印象，但年轻读者恐已不然，故值得略作介绍。

先驱者镀金铝板

简单地说，刻在“先驱者镀金铝板”上的信息既包含了直观部分——比如右侧的人类男女裸体，及下方的由地球（第三颗行星）出发，在木星（第五颗行星）附近绕行的探测器运动轨迹；也包含了抽象部分——比如左上角的波长21厘米的氢原子谱线示意图；左侧中部的太阳系附近14颗脉冲星的周期和距离示意图（其中周期为二进制数，以前述氢原子谱线的周期为单位，距离则正比于线段长度）。从这些抽象信息中，科学家们期待“外星人”能推测出太阳系的位置。

“先驱者镀金铝板”上的这些信息曾引起过媒体和公众的热烈讨论。当然，也不乏贬斥——尤其是，很多社会势力借着批评“蹭热度”。比如女权主义者对男女形象间的细节差异提出了诘难；卫道士们视裸体为有伤风化；宗教信徒则不满于上帝没有得到体现，建议将两个人换成一双祈祷的手……以至于萨根幽默地表示，这些信息尚未被“外星人”接获，却已被地球人彻底研究过了。

截至目前（2020年），“先驱者10号”和“先驱者11号”与太阳的距离分别约为190亿公里和157亿公里，并且仍在以每秒约11公里的速度远离。按我们前面界定的太阳系边界，前者已“飞出太阳系”，后者也已游弋到了边界附近，再过几年也将“飞出太阳系”。

致外星人

“先驱者”探测器发射数年后，另一对探测器——“旅行者1号”和“旅行者2号”——分别于1977年的9月5日和8月20日升空（我没写错，“旅行者1号”的发射日期比“旅行者2号”略晚）。这两个探测器的核心任务都是探测木星和土星，但“旅行者2号”中途增加了探测天王星和海王星的使命。跟“先驱者”探测器一样，这两个“旅行者”探测器也从它们的探测目标——前者为木星和土星，后者为木星、土星、天王星和海王星——的引力场中借了力，达到太阳系逃逸速度，从而也踏上了“飞出太阳系”的“不归路”。

同样跟“先驱者”探测器一样，这两个“旅行者”探测器也携带了致“外星人”的信息。只不过“先驱者”探测器携带的是“视觉”信息，“旅行者”探测器所携带的信息则偏于“听觉”，是一张“旅行者金唱片”。在这张“金唱片”里，包含了来自地球上55种语言的问候，及被称为“地球之声”的各种自然界的声音（风声、雷声、动物的声音等等），还有总长约90分钟的各种音乐。除此之外，“金唱片”还包含了115幅图片。萨根与同事在“旅行者”探测器发射后不久也出版了一本书，名叫《地球私语》，对“旅行者金唱片”作了详细介绍。

不过对我们这些地球人来说，比致“外星人”的信息更珍贵的，也许是“旅行者1号”给地球人的一份独特礼物。1990年2月14日，按照萨根的提议，当时距地球约60亿公里的“旅行者1号”向着内太阳系方向拍了相片。经过5个多小时的光速传播，相片传到了地球。在这相片上，地球呈现为一个小得不能再小的暗淡蓝点。1994年，萨根以《暗淡蓝点》为书名出版了一本书。在书里，他写了一段极其优美的话：

再看看那个点，那是此地，那是家园，那是我们。在它上面，每一个你爱的人，每一个你认识的人，每一个你听说过的人，每一个曾经存在过的人，度过了他们的人生。我们所有的快乐和不幸，数以千计自命不凡的宗教、意识形态和经济信条，每一位猎手和觅食者，每一位英雄和懦夫，每一个文明的创造者和毁灭者，每一个国王和农夫，每一对热恋的年轻情侣，每一位母亲和父亲，朝气蓬勃的孩子，发明家和探索者，每一位道德教师，每一位堕落政客，每一位“超级巨星”，每一位“最高领袖”，我们这个物种历史上的每一位圣人与罪人，都生活在那里——在一颗悬浮于太阳光束里的微尘上。

26年过去了，这段话依然意蕴悠远，对动荡的2020年，则尤其珍贵。

截至目前（2020年），“旅行者1号”和“旅行者2号”与太阳的距离分别约为227亿公里和188亿公里，不仅均已“飞出太阳系”，且前者已远远超越“先驱者”探测器所达到的距离，后者也即将超越——因为这两个探测器目前的飞行速度分别约为每秒17公里和15公里，都比“先驱者”探测器更快。

第五个探测器

在这四个“元老”级探测器之外，2006年1月19日，NASA发射的“新视界”探测器也加入了“飞出太阳系”的行列——虽然它目前还远在太阳系边界以内。“新视界”探测器的核心任务是探测当时唯一未被探测过的太阳系行星：冥王星。只不过，它启程7个月零5天之后，冥王星被戏剧性地“贬”为了矮行星。

“新视界”是迄今唯一一个发射时就达到太阳系逃逸速度的探测器，在飞行途中，又进一步从木星引力场中借了力。2015年7月14日，“新视界”探测器从距冥王星表面仅12,500公里处掠过，拍下了非常清晰的相片。之后，又于2019年1月1日从相距仅3,500公里处掠过了编号为486958的柯伊伯带天体——该天体当时距地球约65亿公里，是人类航天器迄今掠过的最遥远天体。

截至目前（2020年），“新视界”探测器与太阳的距离约为73亿公里，飞行速度约为每秒14公里，预计将在二三十年后“飞出太阳系”。

不过，尽管事先知道“新视界”探测器也会“飞出太阳系”，科学家们却并未让它也像“先驱者”和“旅行者”探测器那样，携带致“外星人”的信息。除对“外星人”的兴趣已大为降低外，或许也是对那样的信息被“外星人”解读的可能性越来越不乐观了。事实上，像“先驱者镀金铝板”上的氢原子谱线及脉冲星示意图那样的信息被“外星人”正确解读的可能性实在太渺茫了。至于“旅行者金唱片”，除非有合适的“电唱机”，否则哪怕对地球人也是天书。

有一个例子或许能说明解读此类信息的难度：美国天文学家法兰克·德雷克曾设计过一串由551个二进制数组成的简单信息。他设想，“外星人”会意识到551有唯一的素数分解：551=19×29，因而会尝试将之排成19×29形式。一旦那样做了，那串二进制数里的“1”便会构成图像。跟“先驱者镀金铝板”上的抽象信息或“旅行者金唱片”相比，德雷克的设计在科学层面上可算是再简单不过了，但德雷克让一些志趣相近的同事去破译，却基本无人成功。地球人——而且是志趣相近的同事——尚且如此，更遑论跟地球人有可能天差地别的“外星人”了。

其实真要传递信息的话，那几个探测器本身才是最清晰的信息，不仅可以从它们的制作中推出人类科学的很多方面，而且从它们的运动轨迹反推太阳系的位置，也恐怕要远比利用“先驱者镀金铝板”上的抽象信息更有可能。

在人类迄今发射的所有航天器中，以上五个便是已经或将要“飞出太阳系”的完整阵容——可以说是小得可怜。其他数以千计的航天器全都没有达到太阳系逃逸速度，从而无法挣脱太阳的强大引力。不过，跟地球上的海洋相比，宇宙实在浩瀚得太多，哪怕其中有许多“外星人”，甚至哪怕在太阳系附近的恒星周围就有“外星人”，这些“漂流瓶”被发现的概率也是微乎其微的。

漂向何方？

这些“漂流瓶”将会漂向何方？科学家们2019年的一项新近研究给出了这样的结果：“先驱者10号”将在约9万年之后与一颗编号为HIP117795的恒星接近到约0.75光年的距离；“旅行者1号”将在约30万年之后与一颗编号为TYC3135-52-1的恒星接近到约0.96光年的距离；“先驱者11号”将在约93万年之后与一颗编号为TYC992-192-1的恒星接近到约0.8光年的距离；“旅行者2号”则在未来500万年内都无法与任何恒星接近到少于1光年的距离。至于“新视界”探测器，由于还远在太阳系边界以内，仍有可能近距离遭遇柯伊伯带天体，并受到引力扰动，故还无法对未来轨迹作出可靠计算。

这些结果是从涵盖未来500万年的计算中挑出的最近距离的“掠过”（这恐怕是对“掠过”一词最夸张的用法）。由于那最近距离起码也有0.75光年，哪怕那些恒星周围真有“外星人”，隔着那样的距离发现一个线度只有几米的“漂流瓶”也是基本不可能的——更何况那些“掠过”中最早的一次也将在9万年之后，对人类实在太遥远了。

因此，这些太空中的“漂流瓶”最有可能的命运是在孤寂的恒星际空间里永远漂流下去。但即便如此，它们依然是人类探索精神的美丽象征。如果哪天人类因自身原因不幸灭绝了，在近乎真空的环境里漂流着的它们更将成为人类文明最永久的墓碑。