他俩把地球人“出卖”了

有两位天文学家，

他们把地球关键信息“泄露”，

制作了某种“四维银河系定位系统”，

从此以后外星人可以按图索骥。

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如果宇宙是座巨型城市，

地球是城市中一个很小的房间——

那么，

我们把地球的门牌号写在小纸片上，

扔到宇宙这座城市中，

会有外人找上门来吗？

摄影：ROBERT SIMMON, NASA EARTH OBSERVATORY; REBECCA HALE, NGM STAF

所言非虚——

早在近半个世纪前，

天文学家就设计了一张地图：

它能够在银河系任何地方指向地球，

且任何有能力拦截宇宙飞船的科技文明，

都足以破译这张地图。

那么外星人会找上门来吗？

（点击下图，以查看高清版“脉冲星地图”）



摄影：COURTESY FRANK DRAKE



1972年和1973年，在两位天文学家的决定下，地图被刻在“金唱片”上，先后搭乘“先驱者10号”和“先驱者11号”出发，与土星擦身而过，现在正飞向其他星球；随后在1977年，两艘“旅行者号”太空探测器也搭载着指引地球方位的地图进入了太空。



“先驱者10号”，携带着来自人类的信息飞往星际空间。这条信息被蚀刻在一块15×23厘米的镀金铝板上，用以告知发现它的智慧生物如何找到我们。

摄影：ALAMY STOCK PHOTO

这两位天文学家是谁？

又为什么“背叛“了人类？

其实让当时的天文学家们绘制一张宇宙坐标地图，以指向银河系数十亿颗星球中的特定一颗绝非易事。因为在银河系中并没有明显标识，找到地球前要找到太阳系，而太阳相当不起眼，根本无法把它从银河系其他数千亿颗恒星中分辨出来。



图源：ZTF/D. GOLDSTEIN AND R. HURT (CALTECH)

数千亿恒星中的每一颗都沿着自己的轨道环绕银河系中心运行，与其邻近星球的相对位置在缓慢地变化着。恒星的这种相对位移意味着在不久的将来，遍布地球天空中的星座将不再是原来的样子了。

古埃及、古巴比伦、古代中国，

当时所有天文观测者都知道，

北极星指向北方。

实际上，

大约两千年后，

北极星将不再代表北方。



但即使这样，也没能阻止天文学家卡尔·萨根（Carl Edward Sagan）和弗兰克·德雷克（Fank Drake）的绘图大计。



这张照片拍摄于1972年，卡尔·萨根（左， 抱着儿子尼克）、琳达·萨尔兹曼·萨根和弗兰克·德雷克设计了“先驱者10号”和“先驱者11 号” 要送往星际空间的“金唱片”。

摄影：COURTESY FRANK DRAKE

虽然正常恒星的中心有核物质在运转，但它们可能没有明显的特征，弗兰克发现脉冲星——恒星的“尸体”——有可能是唯一可被识别的。

脉冲星于1967年被发现，是恒星坍缩后仍在旋转的核。它们的转速极快，往往每秒钟能旋转数百周，而这种旋转的恒星残骸每颗都在太空中留下独一无二的印迹——因此，脉冲星被称为“宇宙的灯塔”



蟹状星云的合成图。蟹状星云就是一个超新星的残骸，而它的核心就是脉冲星。

X-ray: NASA/CXC/ASU/J.Hester et al.; Optical: NASA/ESA/ASU/J.Hester & A.Loll; Infrared: NASA/JPL-Caltech/Univ. Minn./R.Gehrz

弗兰克挑选出14颗能够对地球的位置进行三角测量的脉冲星，并将它们的旋转速度转换成编码，记录在地图上，大致形成了一个漂亮的“星号”，影线呈放射状在太阳系的位置相交。

而地图是怎样给外星人指示方位的呢？——据推测，任何能够敏锐探测并捕获安静飞行的星际飞船，其文明水平都应该知道脉冲星；了解脉冲星，也就能够读懂这张能从银河系任何角落指引你去地球的——脉冲星地图。



脉冲星地图——弗兰克·德雷克设计的原始地图使用14颗脉冲星充当导引，指向地球。

摄影：COURTESY FRANK DRAKE

每条影线都将地球与一颗脉冲星连接起来。影线标记表示的是脉冲星自转速率的二进制数字，影线的长度大致与距离成比例。

通过将地图上注明的脉冲星自转周期与天空中的恒星路标相匹配，外星人就能相对容易地找到通向地球的路。

（点击下图以看清字迹）



此外，由于能见到的来自脉冲星的能量由其自转产生，并且它们的自转速度会随着时间的推移减慢，所以地图在第四维度也指向地球。通过计算观测到的和编码后的自转周期之间的差异——这种差异在几千年后会变得很明显——而外星人就能知道这张地图绘制于多久以前。

设计地图的方式使它无论在空间上还是时间上都指向地球，成为一个四维银河系定位系统。

外星人地图升级版出现



（点击下图以看清字迹）



银河系定位系统——通过识别这些特定的脉冲星及其自转发生了多少改变，就能找到太阳的位置——而地球就在附近。

近半个世纪后，

脉冲星专家斯科特·兰塞姆设计出新地图，

以一种不同寻常的方式，

利用银河系内外的脉冲星向地球导航。

（点击下图以看清字迹）



我们的太阳与银河系中许多恒星类似。为了帮助外星人找到它，这张新地图提供了两种比例尺参照物，一个近的和一个远的。

新地图选用的是毫秒脉冲星，其自转速度更快、存在的时间更长，运行轨道上还有其他死去的伙伴。这些脉冲双星提供了另一套识别标志：该系统的轨道周期几十亿年都不会改变。

而且关键在于，毫秒脉冲星的老化速度比原地图上的普通脉冲星的慢得多，也就是说，它们要花费先前那些脉冲星数千倍的时间，旋转才会变得无法辨认。



稳定的路标——如果一颗体积小、密度大的脉冲星与另一颗恒星结成一对，它就会吸收那颗恒星的物质和能量，使已经很高的自转速度变得更快。脉冲星的转速高达每分钟43000转时，其辐射就会呈现出脉冲的形式，起到灯塔的作用。

此外，斯科特还引入了另外一套路标：环绕银河系运行——球状星团中的脉冲星。球状星团是早于银河系形成的古老星球团，是名副其实的毫秒脉冲星“制造厂”。

把路标加入银河系外这些令人难以忽视的星团后，哪怕银河系中的恒星已经环绕银河系中心旋转了很多圈，位置变化了，星座也不复存在，但这些路标仍旧能够指向地球。



照片由GARTH ILLINGWORTH提供，UCSC/LO

不过别担心！

即使外星人发现了先驱者10号，

他们也很难用这张地图来入侵地球。

以宇宙的时间范畴而言，

这张原始地图很快就会过时。



因为它使用的标志物——当年仅有的几颗已知脉冲星的自转速度变慢，然后会在几百万年内淡化、消失，误差可达几千万年。

即使这些标志物没有消失，太阳和邻近的其他恒星环绕银河系旋转一周需要2亿- 2.5亿年。在这个漫长的周期里，随着银河系的旋转，太阳及其参照物——脉冲星的相对位置发生了改变，这张地图标注出来的地球位置，只在很短一段时间里，适用于相应的宇宙，



1973年的先驱11号飞船。

图源：美国航空航天局

况且，搭载它的“先驱者号”或“旅行者号”被截获的希望越来越渺茫。虽然四艘探测器全部处在星际轨道上，但宇宙太大了，还要再过几千年它们才会遇到下一个星系。此外，这些航天飞船都很小，如果它们在几十年后彻底停止发送信号时，就更难被探测到了。

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所以也不必担心，

正如本文开头并不精确的比喻——

如果宇宙是座巨型城市，

地球是城市中一个很小很小的房间——

那么，

我们把地球的门牌号

用极小的字号写在极小的纸片上，

再搓成米粒大小的纸团，

扔到宇宙这座大城市中，

那么会有外人找上门来吗？

请放心，

没人鸟你。

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