撰文 | David Appell

翻譯 | 馬超

校對 | 王一葦

 ●                　●                 　●

2019年，當(dāng)一個來自最近鄰恒星方向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(diào)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(shù)可能源頭的射電信號？

Sheikh現(xiàn)在是第一年的博士后研究員。接到這個任務(wù)時，她是加州大學(xué)伯克利分校搜尋地外文明（SETI）研究中心的成員。 她協(xié)調(diào)一個團(tuán)隊仔細(xì)分析收集到的數(shù)據(jù)，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(guān)于衛(wèi)星傳輸和航天器的公共信息，他們甚至研究了與這個持續(xù)時間長達(dá)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(jī)。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米的帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡探測到。

Sheikh 今年26歲，她于2017年獲得加州大學(xué)伯克利分校的學(xué)士學(xué)位，主攻物理和天文。那個時候，她在突破聆聽項目中負(fù)責(zé)設(shè)計地球凌日帶（Earth Transit Zone）的搜尋方案。地球凌日帶是一個較為特殊的空間帶，在這個地帶內(nèi)，遙遠(yuǎn)宇宙的外星人恰好能夠觀測到地球從太陽前面經(jīng)過。也就是說，我們?nèi)祟惏l(fā)出的各種射電信號能夠輕易地被處于該空間帶范圍內(nèi)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(fā)出了這種文明信號，那也就意味著地球在過去或者現(xiàn)在存在高級文明，因此高級外星文明也可能更傾向于向地球發(fā)射信號。相關(guān)工作已經(jīng)發(fā)表在2020年的天體物理雜志上，Sheikh為第一作者。

剛進(jìn)入賓夕法尼亞州立大學(xué)讀研之時，Sheikh考慮過把研究方向從之前的研究高級文明信號轉(zhuǎn)到更為公眾接受的系外行星搜尋方向上來。她認(rèn)為這兩個研究領(lǐng)域很相關(guān)，但后者能獲得更多的資金支持。然而在同她未來的導(dǎo)師Jason Wright （天文學(xué)家 Jason Wright 是SETI的領(lǐng)導(dǎo)者之一）聊過之后，她回想起她當(dāng)初是多么地?zé)釔圻@一領(lǐng)域?！凹词寡芯咳蝿?wù)可能會很棘手，我仍然想要繼續(xù)”，她回憶道。后來她拿到了該方向的博士學(xué)位。

2019年，天文學(xué)家對于來自比鄰星（距離我們最近的恒星）的神秘射電信號感到非常興奮。但最終證實它來自于地球的電子設(shè)備。

2021年獲得博士學(xué)位之后，Sheikh是第十位從SETI項目中完成博士論文的人，她的導(dǎo)師Wright說。去年九月，Sheikh 被授予（MPS-Ascend, Mathematical and Physical Sciences Ascending）博士后研究基金。今年1月，她回到SETI，與傳奇的天文學(xué)家 Jill Tarter 和 Andrew Siemion 合作開展相關(guān)研究（Andrew Siemion是伯克利SETI研究中心的主任，也是突破聆聽項目的項目負(fù)責(zé)人）。這一數(shù)額高達(dá)一億美元的私人資助項目由俄羅斯億萬富翁Julia和 Yuri Milner 于2015年發(fā)起。

“對于探索未知，Sofia具備非凡的熱情和卓越的科研能力，這非常有利于她未來的職業(yè)發(fā)展”，Siemion說，“而且Sheikh是一位世界一流的科學(xué)家，把她的視野、韌性和精力全部投入到一個具有挑戰(zhàn)性且意義重大的研究領(lǐng)域”。Tarter對此也十分贊同，并且說到， “當(dāng)從事一個跨時代的項目時，你真的需要認(rèn)真考慮如何培養(yǎng)下一代。Sofia此次獲得 MPS-Ascend 基金，對于我們來說是一個不錯的機(jī)遇，借此來鼓勵和啟發(fā)下一代天文學(xué)家，也會讓我們橫向地思考如何擴(kuò)展這種商業(yè)觀測項目，需要做什么，由誰來做，從哪里做起”。

BLC1信號最初是由 Shane Smith 發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時他還是美國密歇根州希爾斯代爾學(xué)院的一名本科生，當(dāng)時他正在篩選從帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)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(fā)到研究小組內(nèi)部的交流平臺上，并且借助初始的篩查測試，迅速排除了它來自傳統(tǒng)射電源的可能性。團(tuán)隊之后就開始尋找其他干擾源。Sheikh回憶道：“當(dāng)我看到BLC1的圖譜時，我停頓了片刻，我心里認(rèn)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(tuán)隊已經(jīng)分析了超過160萬億字節(jié)的觀測數(shù)據(jù)，目的是為了尋找類似之前BLC1那樣的神秘信號。在分析過程中，團(tuán)隊需要不斷學(xué)習(xí)諸多新的東西，并且需要寫大量的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(zhàn)的研究進(jìn)程帶來了更多阻礙。 “用偵探式思維聚焦并且深挖一件事情，令人心情愉悅，” Sheikh對 Physics World 說。她說，整個團(tuán)隊工作非常努力，甚至2020年圣誕節(jié)當(dāng)天他們還在開會。

最終，Sheikh和同事們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大約60個特性類似于BLC1的信號，但是在望遠(yuǎn)鏡從比鄰星半人馬座移開后，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(guī)則，所以很可能是來自于人類的電子設(shè)備?！癇LC1之所以特殊，是因為它碰巧在比鄰星的方位，令我們產(chǎn)生誤解”，她解釋說。盡管如此，為了能夠快速有效地分析這些信號，我們開發(fā)了大量的代碼工具。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(bǔ)充道。

2020年12月18日，英國衛(wèi)報報道了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。然而并不是所有都是善意的，她回憶道。她記得一些具有人身攻擊性的電子郵件，只因為她是理工女，或者因為她有一個巴基斯坦姓氏。

幸運的是，Sheikh的個人經(jīng)歷里，作為女性科學(xué)家 “在大多數(shù)情況下并不是什么問題”，除了偶爾受到一些微小的冒犯，例如“你放棄吧” 這種建議。她說，合作導(dǎo)師Wright和Siemion在這一方面給了她很多幫助。

Sheikh在南卡羅來納州長大，她的父親是一名胃腸病學(xué)家，母親是一名家庭主婦兼彩色玻璃藝術(shù)家。Sheikh從小就是科幻迷，并且和她的父親一起看了很多遍《星際迷航》小說。Sheikh也對《不可思議的物理學(xué)》十分感興趣，作者是物理學(xué)家兼科普作家加來道雄。

盡管Sheikh的上述特質(zhì)在SETI相關(guān)研究人員或者天文學(xué)家中并不獨特，但她對科幻小說的熱情能夠持續(xù)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(huán)繞系外行星的克拉克帶（由大量同步軌道衛(wèi)星組成）。 另一種方式是在我們的銀河系中，探測由外星飛船加速而產(chǎn)生的引力波。

Sheikh在SETI研究中心的新工作還包括發(fā)展一個導(dǎo)師項目，主要任務(wù)是為舊金山灣區(qū)的社區(qū)大學(xué)的大二學(xué)生提供科學(xué)和編程方面的指導(dǎo)。 她也計劃利用加州北部重新裝配的艾倫望遠(yuǎn)鏡陣列來開設(shè)研究課題，幫助學(xué)生理解射電頻譜干涉環(huán)境。同時，她也會學(xué)生掌握技術(shù)，研究其他天文和物理學(xué)課題。

 冉冉升起的學(xué)術(shù)新星 

如今，Sheikh正在她的領(lǐng)域內(nèi)變得越來越知名，她在國際學(xué)術(shù)會議上做報告，在知名雜志上發(fā)表重要研究發(fā)現(xiàn)，比如2021年11月，她作為第一作者在《自然-天文學(xué)》雜志上發(fā)表關(guān)于信號BLC1的重要研究結(jié)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(xué) Adam Frank 領(lǐng)導(dǎo)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產(chǎn)生的），來檢測我們現(xiàn)在最尖端的探測儀器對這類射電信號的靈敏度。

所以，是什么讓Sheikh還在這么年輕的時候就獲得成功？她的導(dǎo)師 Jason Wright 和 Andrew Siemion 在其中扮演了重要角色。Sheikh也鼓勵年輕人要抓住機(jī)遇，“抓住每個演講的機(jī)會，在國際學(xué)術(shù)會議上多多宣傳自己的研究工作”。年輕學(xué)生如果想要涉足前沿科學(xué)領(lǐng)域，必須要通過參加學(xué)術(shù)會議、專題研討會和組會等方式，來建立自己的人脈網(wǎng)絡(luò)?！白プC(jī)會展現(xiàn)自己?！?另外，在自己力所能及的范圍內(nèi)參與盡可能多的科研項目，這一點也同等重要，她說。

對于在自己的職業(yè)生涯中能否找到外星生命，Sheikh保持中立態(tài)度，更沒有奢望一個巨型外星飛船出現(xiàn)在倫敦或者約翰內(nèi)斯堡的上空，這樣的場景。

“然而我們已經(jīng)掌握了這樣的科技（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(guī)的手段來探測可能存在的外星智慧生命。

▲ 本文為 Physics World 專欄的第53篇文章。

制版編輯 | 姜絲鴨