为什么我们还没有遇到外星人？

斯特恩和位于苏黎世的瑞士联邦理工学院地球科学教授塔拉斯-杰里亚博士在最近12日发表在《科学报告》杂志上的一项研究中提出，在孕育生命的行星上存在海洋和大陆，以及长期的板块构造，对于活跃的交流文明（ACCs）的进化至关重要。

研究人员得出结论认为，系外行星上可能缺乏这三个条件，这将大大减少银河系中此类 ET 文明的预期数量。

新自然科学与数学学院可持续地球系统科学教授斯特恩说："生命在地球上已经存在了大约40亿年，但像动物这样的复杂有机体直到大约6亿年前才出现，也就是现代板块构造开始后不久。板块构造真正启动了进化机器，我们认为我们已经了解了其中的原因。"

德克萨斯大学达拉斯分校的地质科学家罗伯特-斯特恩（Robert Stern）博士和一位同事的研究提出了一种地质学解释，解释了为什么还没有发现先进地外文明的确凿证据，尽管德雷克方程（如图所示）预测银河系中应该有许多这样的文明能够与我们交流。资料来源：得克萨斯大学达拉斯分校

大家都去哪儿了？

1961 年，天文学家弗兰克-德雷克博士（Dr. Frank Drake）设计了一个等式，将几个因素相乘，估算出银河系中能够让人类知道其存在的智慧文明的数量：

N = R* xfpx nexflxfixfcxL

N：银河系中可探测到电磁辐射（无线电波等）的文明数量。

R*: 每年形成的恒星数量。

fp：有行星系统的恒星的比例。

ne：ne：每个太阳系中具有适合生命存在的环境的行星数量。

fl：实际出现生命的合适行星的比例。

fi：出现智慧生命的含生命行星的比例。

fc：发展出能产生可探测到的存在迹象的技术的文明比例。

L：此类文明产生此类迹象的平均时间（年）。

为这七个变量赋值一直是一种有根据的猜测游戏，它导致了这样的预测，即这种文明应该是普遍存在的。但如果这是真的，为什么没有确凿的证据证明它们的存在呢？

这一矛盾被称为"费米悖论"，以核物理学家、诺贝尔奖获得者恩里科-费米博士的名字命名。

在他们的研究中，斯特恩和杰瑞亚建议改进德雷克方程的一个因子--fi，即出现智慧生命的含生命行星的比例--以考虑到在这些行星上存在大型海洋和大陆以及板块构造超过 5 亿年的必要性。

斯特恩说："在最初的表述中，这个系数被认为接近1，或者说是100%--也就是说，所有拥有生命的行星上的进化都会向前推进，只要有足够的时间，就会变成智慧文明。"我们的观点是：事实并非如此。"

板块构造的影响

板块构造学是 20 世纪 60 年代末提出的一种理论，认为地壳和上地幔被分割成移动的碎片或板块，移动速度非常缓慢，就像指甲和头发的生长速度一样快。

在太阳系中，四个表面有变形和火山活动的岩石天体中只有一个--地球--有板块构造。斯特恩说，其他三个岩体--金星、火星和木星的卫星木卫一--变形活跃，并有年轻的火山，但它们缺乏板块构造。另外两个岩质天体--水星和月球--缺乏这种活动，在构造上是死的。

斯特恩说："更常见的情况是，行星的外壳是不破碎的固体，这就是所谓的单层构造。但板块构造在推动高级生命形式出现方面要比单层构造有效得多。"

随着构造板块的移动，它们相互碰撞或分离，形成了山脉、火山和海洋等地质结构，同时也形成了温和的天气和气候模式。通过风化作用，营养物质被释放到海洋中。通过创造和破坏栖息地，板块构造为物种的进化和适应带来了适度但持续的环境压力。

斯特恩和杰瑞亚还评估了大型陆块和海洋的长期存在对于进化成活跃的、具有通信能力的物种的重要性。

斯特恩说："大陆和海洋都是逆变星所必需的，因为从简单到复杂的多细胞生命进化必须在水中进行，但进一步进化导致对夜空的好奇、利用火和金属创造新技术，以及最终出现能够向太空发送无线电波和火箭飞船的逆变星，则必须在陆地上进行。"

完善德雷克方程

研究小组提出了对德雷克方程的修订，将fi定义为两个项的乘积：foc 是指有大量大陆和海洋的宜居系外行星的比例，fpt 是指有长期板块构造的行星的比例。

斯特恩说，根据他们的分析，具有最佳水量的系外行星的比例可能非常小。他们估计foc的值在 0.0002 到 0.01 之间。同样，研究小组认为，持续时间超过 5 亿年的板块构造也是极不寻常的，因此估计fpt值小于 0.17。

斯特恩说："当我们把这些因素相乘时，我们得到的fi的精确估计值非常小，介于0.003%和0.2%之间，而不是100%。这就解释了在我们的银河系中发展智慧生命的有利行星条件极其罕见，并解决了费米悖论。"

据美国国家航空航天局（NASA）称，通过地面观测以及开普勒和詹姆斯-韦伯太空望远镜等轨道平台，已经确认银河系中存在5000多颗系外行星。虽然包括达拉斯UT大学物理助理教授Kaloyan Penev博士在内的科学家们已经能够更好地发现其他恒星周围的行星，并估算出岩石行星的数量，但他们还不具备探测系外行星板块构造的能力。

斯特恩说："生物地球化学认为，固体地球，尤其是板块构造加速了物种的进化。像我们这样的研究非常有用，因为它们能激发人们对更大的奥秘进行广泛的思考，并提供了一个例子，说明我们可以如何将地球系统的知识应用于有关我们宇宙的有趣问题"。

编译自/ScitechDaily