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坍塌的阿雷西博望遠鏡,曾暴露地球文明?是怎麽壹回事?

在劉慈欣著名科幻小說《三體》裏有壹個場景,女科學家葉文潔使用紅岸基地的巨型天線通過太陽能量鏡面增益反射效應向宇宙發射了第壹條人類文明的信息,從而開始了壹個橫跨上百億年的鴻篇故事……而這個向宇宙發出人類文明信息廣播的場景卻是真實地在人類歷史上發生過的事情,故事要從壹座射電望遠鏡說起。

位於波多黎各島上阿雷西沃的阿雷西博天文臺曾經是世界最大的單口徑射電望遠鏡,於1963年建造,為固定基座的球面反射射電望遠鏡,反射球面的直徑達305米,為當時世界最大的單口徑射電望遠鏡並把這個紀錄保持了近半個世紀,直到我國貴州的天眼FAST建成,才退居第二。

阿雷西博射電望遠鏡由壹個305米口徑的球面反射器和壹個有三座高塔通過18根鋼纜懸吊在球面反射鏡上空150米的接收器組成,接收器平臺重達900噸,平臺通過下方的壹個可以旋轉的滑動軌道能實現接收器在壹定範圍內移動,用以調整接收器到不同方向射電信號反射的焦點,實現壹定角度範圍天區的高精度觀測,根據資料,其可觀測角約為40°。

跟我國的天眼射電望遠鏡不同,阿雷西博望遠鏡除了通過接收器實現高靈敏度的射電信號接收,它還配備了4個不同波段和不同發射功率的雷達發射器,發射頻率和發射功率分別為2380MHz(20TW)、430MHz(2.5TW)、47MHz(300MW)、8MHz(6MW)。這意味著它除了可以接收來自於宇宙的信號,還能向宇宙發射信號!

在文章開頭妳已經知道了,它確實利用搭載的雷達發射器向宇宙發射過壹段攜帶著人類文明信息的射電信號……

在上世紀六、七十年代各國科學家興起了壹股尋找外星文明的熱潮,《三體》故事裏葉文潔所在的紅岸基地就是在這個背景下建立的,而在現實世界中,這是壹段真實的歷史。壹開始,科學家只是嘗試在來自宇宙深處的電磁波信號中尋找智慧文明的信息,人類發現的第壹顆脈沖星就曾被誤認為外星文明發出的信號。後來證實這只是壹種由於自轉軸與磁軸不重疊產生的周期性電磁信號。

而正是在這樣的背景下,壹項現在看來有點瘋狂的嘗試被提出——向宇宙發送來自地球文明的信息。對於我們這些看過《三體》,知道黑暗森林法則的現代人看來,這個舉動足夠瘋狂,異常危險,但對於那時候的科學家來說,這是壹項有趣的嘗試。而作為當時地球上最強大的單口徑射電望遠鏡,阿雷西博望遠鏡自然承擔了這項偉大的任務。科學家根據阿雷西博望遠鏡所能覆蓋的天區,選擇了位於武仙座的球狀星團,在1974年11月16日向這個距離地球22200光年的武仙座球狀星團M13發送了壹段1679個二進制數字的無線電信息,史稱阿雷西博信息。

阿雷西博信息由最容易被破譯的二進制碼組成,包含了二進制數字1-10、構成生命的5種基本元素的原子序數、人類DNA的基本結構、人類DNA的雙螺旋形狀、男人身高、形狀、世界總人口、太陽系太陽和九大行星、阿雷西博望遠鏡的相關信息。

下圖為原始信息正確解碼結果和信息對照。

假如有外星文明截獲了這段信息,我不知道他們是否能夠解讀出來,我猜有點懸……事實上這段信息裏包含了壹些錯誤的信息,至少對於現在來說是錯誤的信息,比如核苷酸數量、人口總數、行星數量,還有壹個就是當時測算的武仙座球狀星團M13的距離為25000光年,現在的距離為22200光年……

也就是說,當年發送的阿雷西博信息現在已經傳播到46光年外,而要到達目的地M13球狀星團還需要22200年……

不過實際上,以阿雷西博望遠鏡雷達發射器所能產生的輻射功率,就別指望能在2萬光年外探測到了,那只是個神話……至於會不會中途被較近的文明截獲,嗯,說不準……反正我是不擔心的……

暴露人類文明當然不是阿雷西博望遠鏡幹的唯壹大事,事實上在它近半個世紀的生命周期裏,成果斐然,其中不得不提的就是後來榮獲諾貝爾物理學獎的壹項天文發現。

就在人類向M13發送阿雷西博信息的那壹年,約瑟夫·泰勒和羅素·胡爾斯根據阿雷西博望遠鏡的觀測記錄發現了壹個脈沖雙星系統,根據測算,它們的繞轉周期約為7.75小時,這意味著它們相距非常近。按照廣義相對論,這對雙脈沖星在繞轉過程中將輻射較強的引力波從而導致動能損失,這會使雙星軌道內移,並使繞轉周期縮短。泰勒在隨後近二十年通過阿雷西博望遠鏡對該脈沖雙星的持續觀測後,最終證明該脈沖雙星系統確實存在周期變化,並且變化結果與理論計算相符。

這壹結果被認為間接證明了廣義相對論所預言的引力波存在!兩人因這壹發現***同獲得了1993年諾貝爾物理學獎。

雖然取得過輝煌的觀測成就,但歲月在阿雷西博望遠鏡身上留下了無可磨滅的痕跡,半個世紀的風吹日曬,阿雷西博望遠鏡垂垂老矣,今年發生了多次的鋼纜斷裂損毀反射盤面的情況,最近的壹次鋼纜斷裂發生在11月9日,隨後負責管理阿雷西博天文臺的美國國家科學基金會(NSF)對望遠鏡的損壞情況進行詳細評估後,於2020年11月20日發推正式宣布放棄對其修復,並拆除高危部分結構。

可惜阿雷西博望遠鏡並沒有等到被安全拆除的那壹天,它最終因鋼索斷裂,整個900噸的接收器平臺從壹百多米高空砸了下來,阿雷西博望遠鏡完全毀壞,壹代世界最強射電望遠鏡正式終結,期待我國的天眼FAST再續輝煌!