伟大的沉默：在一万个星系中只四个可能宿主智慧外星人

Keith Cooper

19小时前发布

Search for Life

如果板块构造、海洋和大陆在整个宇宙世界上是罕见的，那是。

北加利福尼亚州的艾伦望远镜阵列致力于天文观测和一个同时的搜寻地外智慧（SETI）。(Image credit: Seth Shostak/SETI Institute)

能够跨星际空间交流的外星人生命如果它的家园行星不拥有板块构造更不用说刚好合适量的水和旱地可能不能够来进化。

得克萨斯大学达拉斯分校的罗伯特斯特恩和瑞士苏黎世联邦理工学院的塔拉斯格尔亚争论，如果复杂的生命要进化板块构造是绝对必要的。在地球上，复杂的多细胞生命出现在5.39亿年前的一个叫寒武纪大爆发期间。

格尔亚告诉太空网站，“我们相信现代日子风格的板块构造的出现大大加速了复杂生命的进化并且是寒武纪大爆发的主要原因之一”。

板块构造描述着大陆板块的过程，这些板块浮起在一个熔融的地幔上，彼此滑动，导致潜没带和山脉、裂谷和火山以及地震。

斯特恩和格尔亚说，现代日子形式的板块构造仅在10亿至5亿年前之间开始，在一个叫新元古代的地质纪元中。先于此，地球有过一个所谓的停滞盖构造：地球的叫岩石圈的地壳是一个没有破成不同的板块的固体片。一旦这个岩石圈已经足够冷却来生长密度和强的能够被潜没才发生了现代日子板块构造变化——也就是说在被循环回到两个构造板块正在移动分开地方的表面之前被推在岩石圈的其他部分之下一个相当重大量的时间。

想法是现代日子板块构造对生物圈的环境压力可能已经在5亿年前引发了复杂生命的进化，因为生命突然的发现它自己生活在一个它被迫来适应或死亡的环境中，创造一个推动了海洋和与大陆板块和相关的旱地上存在的各种生命方式的发展的进化压力。给定这个开始一踢，生命最终——通过不是非自然选择的任何设计或进化强迫——终结进化成我们。.

格尔亚说，“作为生物进化的结果海洋和有旱地的长期共存似乎对获得智慧生命和技术文明是至关重要的。但靠它们自己有大陆和海洋是不够的，因为生命的进化是非常缓慢的。为来加速它，需要板块构造” 。

然而，有一个问题。地球是太阳系中唯一有板块构造的行星。此外，模型表明板块构造可能是罕见的，尤其是在一类被称为超级地球的系外行星上，在那里停滞的盖子结构可能统治”。

与板块构造的需要耦合的是需要海洋和大陆。行星形成的模型表明完全的覆盖在几十英里深的海洋中的行星可能是常见的，毕竟无水的沙漠世界也是如此。地球以它的相对薄的海水的表面和允许大陆来上升到海洋之上的地形似乎占据一个在深海行星和干燥沙漠世界这两个极端之间被谨慎平衡的最佳位置。

拥有海洋是至关重要的，因为强烈怀疑地球上的生命在海洋中开始。土地也是至关重要的，不仅可以经由风化提供营养和促进碳循环，而且还能够燃烧（与氧气协同），当被智慧生命利用时能导致技术。

如果有板块构造以及合适量的水和陆地的行星是罕见的，那么技术的、沟通的、外星人生命可能也是罕见的。

格尔亚说，“我们已经试图来解释的是为什么我们一直没有被联系？”

为说明这个，格尔亚和斯特恩用了德雷克方程。它由已故的搜索地外智慧先驱弗兰克·德雷克于1961年设计，打算是通过总结技术文明发展所需的各种因素，由此造成的一个估计可能存在的地外文明的数量为当年在西弗吉尼亚州绿岸天文台举行的第一次SETI（寻找地外智慧）科学会议提供一个议程。然而，应该被指出的是德雷克方程对强调关于我们知道的和我们不知道的技术生命的进化更多是一个思想实验，而不是一个对在那里文明的数量的绝对指导。

格尔亚说，“以前对我们银河系中文明数量下限的估计是相当高”。

德雷克方程的一个项是fi，即发展智慧生命的系外行星的分数（在这个语义中我们如何定义“智能”仍被争议但现代的思维方式包括所有智能动物如黑猩猩和海豚）。斯特恩和格尔亚争论fi应该是另外两个项的乘积，特别是既有大陆又有海洋的行星的比例（foc）和有长持续板块构造的行星的分数（fpt）。.

然而，鉴于板块构造的明显罕见性以及能有海洋和大陆的世界，斯特恩和格尔亚发现fi是一个非常小的数字。他们估计只有17%的系外行星有板块构造，而拥有合适量水和陆地的比例可能甚至更小，在0.02%到1%之间。将这些值相乘它们给一个介于0.003%和0.2%之间的fi值。

然后，通过将这个值代入德雷克方程，斯特恩和格尔亚得出地外星文明约在0.0004到20000之间的数量值。这仍然相当是一个大范围，德雷克方程中其他项的结果毕竟的话知道的不很好。然而，它仍然比德雷克在20世纪60年代预测的一百万个文明的值低几个数量级。

塔拉斯说，“一个0.0004的数值意味着每10000个星系可能少的只有4个文明”。

对这个有几个注意事项。一个是如前所述，德雷克方程的其他一些项如首位进化出生命的行星的分数、发展技术的智能生命的分数以及这些文明的寿命都是完全未知的。如果它们的值原来是极高——例如如果文明通常能存活数十亿年——那么更多的它们正在围绕现在的机会将增加。.

另一个需要注意的是，虽然我们知道的生命通常需要板块构造、海洋和陆地来进化和繁荣，但来想象从未涉足陆地的技术的居住海洋生命可能进化的场景。然而，这些都会是特定的案例，异常值对规则是例外。

当说我们还没有被联系时也有一个跳到枪上的风险。搜索地外智慧天文学家吉尔·塔特（Jill Tarter）喜欢说，如果这个星系是一片海洋我们已经只搜索值一杯的它。尽管最近由于雄心勃勃的“突破倾听”项目，搜索已经加快了但这一点仍然成立。我们还没有搜索了每一个恒星，而那些我们已经搜索过的恒星，我们已经很久没有听或观望了。我们可能很容易已经错过一个地外信号。

最后一点需要来考虑的是“伟大的过滤器”。这是由经济学家和未来学家罗宾·汉森首次提出的一个概念，提出在所有生命的进化中可能有一些宇宙的瓶颈不让技术文明存在。在斯特恩和格尔亚的模型中，这种瓶颈被缺乏板块构造、海洋和大陆提供。然而，尽管他们的对文明数量的估计是低的，但这是非零的，而且有一派玩进哥白尼原理的思想，哥白尼原理声明地球不应被视为特殊对待，它只是围绕着一颗单调恒星运行的另一颗行星。因此，如果生命能够在地球上进化，它应该能够在许多行星上进化，因为地球不应该是特别的。然后问题变成在什么点上伟大的过滤器踢进来？

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也许斯特恩和格尔亚已经跳到枪上，在我们有观测证据来支持这一说法之前宣布有板块构造和刚好数量的水和陆地的行星是罕见的。

格尔亚说：“当然，有关于在系外行星上大陆、海洋和板块构造多常见的观测数据将是理想的。不幸的是，这远远超出我们目前的观测能力。另一方面，行星形成过程在一定程度上理解了，行星形成模型能够提交关于我们能预期的预测。这些预测能被用来评估岩石系外行星拥有大陆、海洋和板块构造的可能性” 。

如果斯特恩和格尔亚是正确的，那么我们在宇宙中很好是有效的孤独的。如果是这种情况，我们就肩负着巨大的责任。格尔亚说，“我们应该尽一切可能保护我们自己的——非常罕见的！——文明”。否则，我们可能会杀掉我们自己，让我们银河系中唯一的技术生命灭绝。

斯特恩和格尔亚的分析于4月12日发表在《科学报告》杂志上。