3.9知識分子The Intellectual知識分子 X Physics World 帶你走進英國媒體視角下的科學議題。導 讀加州大學伯剋利分校的 Sofia Sheikh 是少數緻力於尋找地外…… 她的博士課題，是尋找外星人的 “文明信號” - 趣味新聞網

3.9 知識分子 The Intellectual

知識分子 X Physics World，帶你走進英國媒體視角下的科學議題。

導 讀

加州大學伯剋利分校的 Sofia Sheikh 是少數緻力於尋找地外文明的博士後研究員之一，也是一位冉冉升起的學術新星。在這篇文章裏，她與自由撰稿人 David Appell 討論瞭包括神秘太空信號、挑選棘手的研究領域，以及導師的重要性等話題。

撰文 | David Appell

翻譯 | 馬超

校對 | 王一葦

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圖1 Sofia Sheikh的研究聚焦於尋找地外高級文明 | 圖源：SETI

2019年，當一個來自最近鄰恒星方嚮的神秘射電信號被地球接收到時， 突破聆聽項目（Breakthrough Listen project）委派 Sofia Sheikh 來調查信號來源。這一信號是來自4.2光年外比鄰星（Proxima Centauri ）宜居帶行星上的外星文明嗎？還是來自地球或者地球周邊無數可能源頭的射電信號？

Sheikh現在是第一年的博士後研究員。接到這個任務時，她是加州大學伯剋利分校搜尋地外文明（SETI）研究中心的成員。 她協調一個團隊仔細分析收集到的數據，搜尋相似的信號模式。同時，該項目的其他成員會盡可能多地收集關於衛星傳輸和航天器的公共信息，他們甚至研究瞭與這個持續時間長達5小時的神秘信號擁有相似射電頻率的一架澳大利亞飛機。該信號被稱為BLC1（Breakthrough Listen Candidate 1），由澳大利亞新南威爾士州口徑為64米的帕剋斯射電望遠鏡探測到。

Sheikh 今年26歲，她於2017年獲得加州大學伯剋利分校的學士學位，主攻物理和天文。那個時候，她在突破聆聽項目中負責設計地球淩日帶（Earth Transit Zone）的搜尋方案。地球淩日帶是一個較為特殊的空間帶，在這個地帶內，遙遠宇宙的外星人恰好能夠觀測到地球從太陽前麵經過。也就是說，我們人類發齣的各種射電信號能夠輕易地被處於該空間帶範圍內的外星文明接收到，而從高級外星文明的角度看，既然地球發齣瞭這種文明信號，那也就意味著地球在過去或者現在存在高級文明，因此高級外星文明也可能更傾嚮於嚮地球發射信號。相關工作已經發錶在2020年的天體物理雜誌上，Sheikh為第一作者。

剛進入賓夕法尼亞州立大學讀研之時，Sheikh考慮過把研究方嚮從之前的研究高級文明信號轉到更為公眾接受的係外行星搜尋方嚮上來。她認為這兩個研究領域很相關，但後者能獲得更多的資金支持。然而在同她未來的導師Jason Wright （天文學傢 Jason Wright 是SETI的領導者之一）聊過之後，她迴想起她當初是多麼地熱愛這一領域。“即使研究任務可能會很棘手，我仍然想要繼續”，她迴憶道。後來她拿到瞭該方嚮的博士學位。

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從SETI項目走齣的第十位博士

圖2 外星人通過發送信號來聯係我們？

2019年，天文學傢對於來自比鄰星（距離我們最近的恒星）的神秘射電信號感到非常興奮。但最終證實它來自於地球的電子設備。

2021年獲得博士學位之後，Sheikh是第十位從SETI項目中完成博士論文的人，她的導師Wright說。去年九月，Sheikh 被授予（MPS-Ascend, Mathematical and Physical Sciences Ascending）博士後研究基金。今年1月，她迴到SETI，與傳奇的天文學傢 Jill Tarter 和 Andrew Siemion 閤作開展相關研究（Andrew Siemion是伯剋利SETI研究中心的主任，也是突破聆聽項目的項目負責人）。這一數額高達一億美元的私人資助項目由俄羅斯億萬富翁Julia和 Yuri Milner 於2015年發起。

“對於探索未知，Sofia具備非凡的熱情和卓越的科研能力，這非常有利於她未來的職業發展”，Siemion說，“而且Sheikh是一位世界一流的科學傢，把她的視野、韌性和精力全部投入到一個具有挑戰性且意義重大的研究領域”。Tarter對此也十分贊同，並且說到， “當從事一個跨時代的項目時，你真的需要認真考慮如何培養下一代。Sofia此次獲得 MPS-Ascend 基金，對於我們來說是一個不錯的機遇，藉此來鼓勵和啓發下一代天文學傢，也會讓我們橫嚮地思考如何擴展這種商業觀測項目，需要做什麼，由誰來做，從哪裏做起”。

BLC1信號最初是由 Shane Smith 發現的，當時他還是美國密歇根州希爾斯代爾學院的一名本科生，當時他正在篩選從帕剋斯射電望遠鏡發來的超過四百萬個射電信號。這一奇怪信號的圖譜很快被發到研究小組內部的交流平台上，並且藉助初始的篩查測試，迅速排除瞭它來自傳統射電源的可能性。團隊之後就開始尋找其他乾擾源。Sheikh迴憶道：“當我看到BLC1的圖譜時，我停頓瞭片刻，我心裏認為這也許就是我們想要尋找的外星文明信號”。

迄今為止，Sheikh和她的團隊已經分析瞭超過160萬億字節的觀測數據，目的是為瞭尋找類似之前BLC1那樣的神秘信號。在分析過程中，團隊需要不斷學習諸多新的東西，並且需要寫大量的python代碼來快速有效地量化各種信號的特性。新冠疫情給原本就充滿挑戰的研究進程帶來瞭更多阻礙。 “用偵探式思維聚焦並且深挖一件事情，令人心情愉悅，” Sheikh對 Physics World 說。她說，整個團隊工作非常努力，甚至2020年聖誕節當天他們還在開會。

最終，Sheikh和同事們已經發現瞭大約60個特性類似於BLC1的信號，但是在望遠鏡從比鄰星半人馬座移開後，這些信號都還存在。

“因此我們能夠很有信心的說，這些信號都是人類的科技活動造成的”，去年十月，她對 SciTech Daily 說。它們的頻率很規則，所以很可能是來自於人類的電子設備。“BLC1之所以特殊，是因為它碰巧在比鄰星的方位，令我們産生誤解”，她解釋說。盡管如此，為瞭能夠快速有效地分析這些信號，我們開發瞭大量的代碼工具。通過不斷提高算法的精度，我們時刻期待著下一個誘人信號的到來，她補充道。

2020年12月18日，英國衛報報道瞭BLC1的故事，很快消息傳遍全世界。涉及該工作的一個YouTube視頻截圖包含Sheikh的電子郵箱地址，因此她很快收到來自大眾的評論。然而並不是所有都是善意的，她迴憶道。她記得一些具有人身攻擊性的電子郵件，隻因為她是理工女，或者因為她有一個巴基斯坦姓氏。

幸運的是，Sheikh的個人經曆裏，作為女性科學傢 “在大多數情況下並不是什麼問題”，除瞭偶爾受到一些微小的冒犯，例如“你放棄吧” 這種建議。她說，閤作導師Wright和Siemion在這一方麵給瞭她很多幫助。

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星際迷航和 “不可思議” 的想法

Sheikh在南卡羅來納州長大，她的父親是一名胃腸病學傢，母親是一名傢庭主婦兼彩色玻璃藝術傢。Sheikh從小就是科幻迷，並且和她的父親一起看瞭很多遍《星際迷航》小說。Sheikh也對《不可思議的物理學》十分感興趣，作者是物理學傢兼科普作傢加來道雄。

盡管Sheikh的上述特質在SETI相關研究人員或者天文學傢中並不獨特，但她對科幻小說的熱情能夠持續地督促自己，不斷嘗試新的策略來尋找外星智慧生命。一種方式是尋找環繞係外行星的剋拉剋帶（由大量同步軌道衛星組成）。 另一種方式是在我們的銀河係中，探測由外星飛船加速而産生的引力波。

Sheikh在SETI研究中心的新工作還包括發展一個導師項目，主要任務是為舊金山灣區的社區大學的大二學生提供科學和編程方麵的指導。 她也計劃利用加州北部重新裝配的艾倫望遠鏡陣列來開設研究課題，幫助學生理解射電頻譜乾涉環境。同時，她也會學生掌握技術，研究其他天文和物理學課題。

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冉冉升起的學術新星

如今，Sheikh正在她的領域內變得越來越知名，她在國際學術會議上做報告，在知名雜誌上發錶重要研究發現，比如2021年11月，她作為第一作者在《自然-天文學》雜誌上發錶關於信號BLC1的重要研究結果。Sheikh也被邀請參與其他重大項目，比如由紐約羅切斯特大學 Adam Frank 領導的測量地球大氣層文明信號的項目。該項目將建立一個文明信號庫（這些信號是人類科技活動産生的），來檢測我們現在最尖端的探測儀器對這類射電信號的靈敏度。

所以，是什麼讓Sheikh還在這麼年輕的時候就獲得成功？她的導師 Jason Wright 和 Andrew Siemion 在其中扮演瞭重要角色。Sheikh也鼓勵年輕人要抓住機遇，“抓住每個演講的機會，在國際學術會議上多多宣傳自己的研究工作”。年輕學生如果想要涉足前沿科學領域，必須要通過參加學術會議、專題研討會和組會等方式，來建立自己的人脈網絡。“抓住機會展現自己。” 另外，在自己力所能及的範圍內參與盡可能多的科研項目，這一點也同等重要，她說。

對於在自己的職業生涯中能否找到外星生命，Sheikh保持中立態度，更沒有奢望一個巨型外星飛船齣現在倫敦或者約翰內斯堡的上空，這樣的場景。

“然而我們已經掌握瞭這樣的科技（探測外星生命的科技手段），這足以讓人興奮”，她說。如今，她也在研究其他非常規的手段來探測可能存在的外星智慧生命。

圖3 外星天綫 Sofia Sheikh的研究工作需要利用到位於加州哈特剋裏剋高原上的艾倫射電望遠鏡陣列， 如今它依然是唯一把搜尋外星文明作為主要任務的射電望遠鏡。

▲ 本文為 Physics World 專欄的第53篇文章。

版權聲明

原文標題為“The technosignature researcher on the lookout for exo-civilizations”，首發於2022年2月齣版的 Physics World，英國物理學會齣版社授權《知識分子》翻譯。未經授權的翻譯是侵權行為，版權方將保留追究法律責任的權利。登陸 Physics World，關注日常全球科學新聞、熱點報道和評論。Physics World 幫助學界與産業界的研究人員走在世界重大科研突破與跨學科研究的前沿。

原文鏈接：

https://physicsworld.com/a/meet-the-technosignature-researcher-on-the-lookout-for-exo-civilizations/

參考資料：

1. Sheikh, Sofia Z., et al. "The breakthrough listen search for intelligent life: a 3.95�C8.00 GHz search for radio technosignatures in the restricted earth transit zone." The Astronomical Journal 160.1 (2020): 29.2. https://scitechdaily.com/a-mysterious-signal-looked-like-a-sign-of-alien-technology-heres-what-the-investigation-revealed/3. https://www.theguardian.com/science/2020/dec/18/scientists-looking-for-aliens-investigate-radio-beam-from-nearby-star4. Sheikh, Sofia Z., et al. "Analysis of the Breakthrough Listen signal of interest blc1 with a technosignature verification framework." Nature Astronomy 5.11 (2021): 1153-1162.

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