中国天眼VS美国欧罗巴：谁先找到外星生命？
中国天眼VS美国欧罗巴：谁先找到外星生命？
2024年10月15日，美国太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰重型火箭从肯尼迪航天中心腾空而起，将名为“欧罗巴快船”的探测器送入空中。这颗探测器预计将于2030年4月抵达木星的第四大卫星——木卫二，开启一场寻找外星生命的科学之旅。
几乎与此同时，中国的500米口径球面射电望远镜（FAST），也就是我们熟知的“中国天眼”，正在贵州的群山之中静静地聆听来自宇宙深处的信号。截至2024年11月，这台世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜已经发现了超过1000颗脉冲星，其中不乏一些特别珍贵的样本。
中国天眼：聆听宇宙的“耳朵”
“中国天眼”发现的新脉冲星数量已突破1000颗，超过同一时期国际其他望远镜发现脉冲星数量的总和。这是记者今天在中国科学院国家天文台举行的FAST脉冲星科学研讨会上获知的消息。FAST发现的新脉冲星中包括大量的毫秒脉冲星和脉冲星双星，丰富了脉冲星的种类和数量，对于理解脉冲星的形成和演化具有重要意义。
脉冲星作为中等质量恒星坍缩的产物，具有极高的密度、磁场和自旋速度，低频引力波等脉冲星像灯塔一样旋转，并且稳定地发射电磁波。它的独特性不仅提供了研究极端物理现象的窗口，也为探索宇宙的起源和演化提供了重要线索。
2016年，以南仁东为首的团队建成了全球最大、灵敏度最强的单口径射电望远镜FAST，开启了射电天文学研究的FAST时代。由于对银河的观测时长有限，如何充分利用FAST进行观测成为一个问题，“中国脉冲星计时阵”团队就此展开研究。
国家天文台研究员韩金林带领的王绶琯巡天突击队发展了“FAST银道面脉冲星快照巡天”的新模式，高效利用FAST覆盖脉冲星比较聚集的天区，到目前为止已经发现750余颗脉冲星，其中包括110颗偶发脉冲星，170多颗毫秒脉冲星，150多个双星系统（包括轨道周期最短的脉冲星双星）。该团队新发现的暗弱脉冲星成为揭示银河系中暗弱脉冲星族群的关键数据；在银河星场中发现的毫秒脉冲星和脉冲星双星，为理解目前尚无定论的双星演化途径提供了核心数据，并成为监测引力波的优良探针。
清华大学教授、国家天文台研究员李菂带领团队首创独特噪声注入技术，成功运行脉冲星搜索、中性氢成像、中性氢星系和快速射电暴多科学目标同时巡天观测模式，系统性发现脉冲星208颗，其中包括毫秒脉冲星、蜘蛛脉冲星、FAST首个双中子星等原创性成果。
北京大学研究员、国家天文台研究员李柯伽带领团队基于FAST对毫秒脉冲星开展精密测时研究，并与中国脉冲星测时阵列合作团队在脉冲星噪声分析、偏振测量、星际介质研究和引力波探测方面取得重点进展。团队基于CPTA DR1.0的噪声分析，给出不同分析方法的自洽结果，并通过对56颗毫秒脉冲星偏振特性的普查，得出几乎所有毫秒脉冲星都应该具有全向辐射的特点，这一发现将改变未来毫秒脉冲星巡天的预期。
新疆天文台研究员王娜带领团队利用FAST在脉冲星辐射物理、脉冲星形成与演化、星际介质领域取得重要进展。相关工作探究脉冲星辐射演化规律；探索毫秒脉冲星形成机制，测量蜘蛛脉冲星伴星磁场，利用脉冲星星际闪烁效应揭示星际介质的微观结构研究，实现年轻脉冲星首次三维度速度测量，发现脉冲星自转与速度共线的证据，为脉冲星诞生机制提出严格限制。
球状星团被认为是具有百亿年演化年龄的小质量恒星集群，其中的脉冲星多是特殊类型脉冲星，包括毫秒脉冲星、脉冲双星、蜘蛛类脉冲星、双中子星等。国家天文台副研究员潘之辰负责的FAST球状星团脉冲星巡天，自2017年10月起已发现近60颗脉冲星，将FAST天区内球状星团脉冲星数量增加约两倍，这些研究工作涵盖轨道周期最短的脉冲星双星系统，球状星团脉冲星中自转最慢以及轨道周期最长等创纪录的奇特脉冲星。
自观测调试以来，FAST在7年内发现了1000多颗脉冲星，约占脉冲星总数的四分之一。这些脉冲星中不乏一些特别珍贵的样本，深化了人们关于脉冲星形成、演化等方面的认识。此外，利用 FAST的高灵敏度进行高精度的脉冲星计时的研究也有序展开；既可以用来检验爱因斯坦广义相对论的正确性，也能打开纳赫兹低频引力波窗口。
“我们看到，‘中国脉冲星计时阵’团队得到了置信度最好的、反映纳赫兹引力波存在的证据。”北京大学教授徐仁新说。
欧罗巴快船：揭秘木卫二的“使者”
在木星那引人注目的外表和体积映衬下，木卫二（也称欧罗巴）看起来过于单调——它表面灰白，像破旧台球厅里一颗磨损的台球。然而仔细观察，这颗木星的第四大卫星，内部深处闪烁着迷人的光芒。
这是因为木卫二冰层下，很可能隐藏着一个巨大的全球性海洋，推断其水量是地球上的两倍。木卫二一直吸引着所有天文学家，这里，可能就是他们一直在寻找的“宜居星球”。
北京时间2024年10月15日凌晨，美国太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰重型火箭从肯尼迪航天中心腾空而起，将名为“欧罗巴快船”的探测器送入空中。这颗探测器到达木卫二需五年半时间，预计于2030年4月抵达。
“欧罗巴快船”是NASA为行星任务所开发的有史以来最大探测器，也是一艘价值50多亿美元的探测器。其太阳能电池阵列展开时跨度超过30米，发射时重量接近6000千克。探测器由24个引擎提供动力，将对木卫二进行近50次飞越。
它会近距离观察这颗卫星的地质和化学性质，如果幸运的话，将能发现宜居性的明显特征。这项任务已筹备了几十年，此前研究提供的信息，让我们知道这颗卫星冰冻的外壳里藏了着什么，但也留下了更多“诱人的线索”，以及更大可供发掘的空间。
揭开这些秘密，正是“欧罗巴快船”的任务目标。如果像科学家们猜测的那样，蒸汽羽流是从木卫二表面喷发出来的，它甚至可以从中抽取水样。
探测器设计的初衷，并不是寻找生命的直接证据（譬如细菌细胞）。但进展表明，它出发前已有能力做到这一点。“有了‘欧罗巴快船’，我们真的进入了天体生物学的新阶段。”该任务的项目科学家山姆·豪威尔说。
谁将率先发现外星生命？
中国天眼和欧罗巴快船代表了两种不同的外星生命探测方式：一种是通过射电望远镜监听宇宙中的电磁波信号，另一种是通过空间探测器直接观测和分析目标天体。
中国天眼的优势在于其极高的灵敏度和广泛的观测范围，能够接收到来自遥远星系的微弱信号。它在脉冲星发现方面的突破，为寻找外星生命提供了重要线索。然而，射电望远镜的局限性在于它只能接收信号，无法主动探测目标天体的具体特征。
相比之下，欧罗巴快船能够近距离观察木卫二的地质和化学性质，甚至可能直接分析其地下海洋的成分。这种直接探测的方式虽然针对性更强，但受限于探测目标的范围和任务周期。
从目前的进展来看，两种探测方式各有优劣。中国天眼在脉冲星发现方面的突破，为理解宇宙起源和演化提供了重要线索，也为寻找外星生命提供了新的可能性。而欧罗巴快船的任务则更加专注于寻找宜居环境，其发现将为人类理解生命起源和演化提供重要参考。
未来展望
随着技术的不断进步，人类对外星生命的探索将进入新的阶段。中国天眼和欧罗巴快船只是这场探索的开始，未来将有更多先进的探测设备和任务加入这场寻找外星生命的竞赛。
无论哪个项目率先发现外星生命，这都将是人类历史上最重要的科学发现之一。它不仅将改变我们对宇宙的认知，也将引发对人类自身地位和未来的深刻思考。
正如一位科学家所说：“寻找外星生命的过程，本身就是人类探索未知、追求真理的最好体现。”