2014Q1 backside article

給外星文明的訊息 人類嘗試傳遞給外星文明的訊息中，目前僅有三個：先鋒號上的鍍金鋁板（Pioneer Plaque）、 阿雷西波訊息（Arecibo Message）及航海家探測器上的金唱片（Voyager Golden Record） 第一次發出的訊息是載放在先鋒十、十一號上的鍍金鋁板，兩艘皆為無人駕駛太空探測器。 為保護這塊鍍金鋁板不受太空塵侵蝕，此鋁板裝嵌在探測器天線的主柱之下。第一塊鍍金鋁 板隨著先鋒十號於 1972 年 3 月 2 日離開地球，第二塊則於 1973 年 4 月 5 日隨先鋒十一號發 射到太空。這訊息就像海中漂浮的瓶中信一樣，會在星際持續漂浮。兩艘探測器同樣在 1990 年代飛越了冥王星軌道，它們的位置及鍍金鋁板上各個圖樣的意義如圖所示。鍍金鋁板實際 大小為寬 229 毫米，高 152 毫米。 第二次向外星文明發送的，是為慶祝阿雷西波電波望遠鏡於 1974 年完成改建而傳遞的電波。 該訊息透過阿雷西波望遠鏡傳向距離我們 25,000 光年的球狀星團 M13。訊息中各個圖樣的 意義如圖所示。 航海家計劃仿效了先鋒計劃，把更複雜及詳細的訊息收錄於航海家探測器上的金唱片中，隨 著探測器於 1977 年發射太空。金唱片收錄了 115 幅圖像與各種聲音，包括以 55 種語言說出 的祝福句子（也包括閩南語 ）。完整內容請點選右下方「航海家金唱片的 QR-Code」進入 參閱。 1977 年發射的航海家一號（Voyager 1）和同年發射的航海家二號（Voyager 2）雖有著相同 的設計，但航行軌跡卻不同。2014 年 3 月，航海家一號在距離地球約 127 天文單位(au) 處 以每年 3.6 au 的速度前進。而航海家二號則距離 103 au，以每年 3.3 au 的速度前進。兩艘探 測器過去的航行軌跡如圖所示。 先鋒十號 先鋒十號（Pioneer 10）是 1972 年 3 月 2 日由 NASA 發射重 258 公斤的無人駕駛太空船，目 的是探測火星軌道外的行星間介質、木星周遭環境、研究小行星帶的性質並評估它們對未來 任務的可能危害。它是人類史上第一個飛越火星，安然通過火星與木星之間的小行星帶，並 第一個拜訪木星的太空船。先鋒十號在它接近木星前後時測量了木星磁場、高能粒子輻射和 星際間塵埃，並傳輸了數百張木星及其衛星的照片回地球。1983 年 6 月 13 日那天，它以每 秒鐘近 14 公里的高速飛越海王星軌道，成為第一個離開八大行星範圍的人造物體。但由於 發射功率的不足，終於在 2003 年 1 月 23 日距離地球 122.3 億公里處與地球失去聯絡。 1998 年 2 月 17 日之前，先鋒十號一直是離地球最遠的飛行器，當時航海家一號與太陽的距 離和先鋒十號相同，都是 69.419 au。由於航海家一號速度上的優勢（每年大約多飛行 1.016 au），目前它航離太陽的距離已經遠超過了先鋒十號。 1/6

[安裝位置] 為保護這塊鍍金鋁板不受太空塵埃侵蝕，鍍金鋁板裝嵌在探測器天線的主柱之下。

鍍金鋁板上的圖樣

[氫原子能階的超精細結構] 宇宙中氫原子含量豐富，很適合當做標準。氫原子核（質子）和核外的電子都可以看成小小 的磁鐵。兩個磁鐵同方向排列與反方向排列會有微小的能量差，使得中性氫原子基態能階一 分為二。這能量差對應的頻率約 1,420.4 MHz，遠小於可見光頻率的巴耳麥譜線，相當於波 長 21 公分的無線電波，是「超精細結構」典型範例。圖中顯示兩個不同能階的氫原子，兩 能階的差當做長度或時間的單位，用二進位的「1」表示。 [脈衝星] 脈衝星就像是星際間的燈塔，放出規律的信號，可以用來標定我們在銀河中的位置。14 顆 脈衝星的周期用二進位表示，同時也顯示脈衝星的方位和距離。第 15 條線標示銀河中心的 2/6

位置。從太陽及星球的運動和脈衝星周期的變化還可以估計太空船發射的時間。 [太陽系] 鋁板底部繪有太陽系的圖示及一個代表探測器的細小圖形。圖中標出了探測器經過木星後離 開太陽系的軌道；土星更繪上光環，希望以這個特徵突顯太陽系以便外星文明尋找。行星旁 的二進位數字代表每個行星與太陽之間的相對距離，使用的單位相當於水星公轉軌道的十分 之一，採用與脈衝星周期不同的字體強調兩者間的區別。 [探測器的輪廓] 人類畫像後方是先鋒號探測器的輪廓。這個輪廓圖示人類的相對身高。 [一男一女畫像] 男性舉右手以示友好。雖然這個手勢未必適用整個宇宙，但至少表示人類拇指和手臂是可以 活動的。女性畫像旁有二進位方式表示的「8」 。利用從左上方的氫原子自旋躍遷所提供的單 位可計算出其身高： 8 單位×單位長度=168 公分。這裡表示女性的平均身高約 168 公分。 太陽系的位置

脈衝星又稱波霎，是在 1967 年發現的，一般認為是帶有強磁場、高速旋轉的中子星。隨著 高速自轉發出的規律信號，有些比早年的原子鐘還要準確。當能量流失，周期通常也會越來 越長。脈衝星依照它們所在方位的天球赤道座標命名；赤道座標會隨著春分點的移動而有些 許的改變，英文字母「J」則代表以公元 2000 年的春分點為基準。我們對於脈衝星的距離估 計遠不如它們的周期準確。由右圖中標示出的 14 顆脈衝星名字、周期、銀河座標經度和距 離，可以看出 1972 年估計的脈衝星距離和最近收錄在澳大利亞 ATNF 脈衝星星表的數據有 相當的差距。銀河座標以銀河中心方向和銀河盤面為基準。先鋒號原圖還包括了三度空間的 資訊，有幾顆脈衝星在太陽系附近 1,000 光年之內。雖然脈衝星發射的電波和燈塔一樣有方 向性，外星文明或許仍能從少數幾顆脈衝星找出太陽系的大概位置。

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阿雷西波天文台

阿雷西波天文台（Arecibo Observatory）位於波多黎各阿雷西波山谷，是世上最大的單面口 徑電波望遠鏡，直徑達 305 米，後擴建為 350 米，由史丹佛國際研究中心、美國國家科學基 金會與康乃爾大學共同管理。阿雷西波望遠鏡是固定的，不能轉動，只能藉由改變天線饋源 的位置來掃描空中的帶狀區域。 阿雷西波訊息 阿雷西波訊息透過阿雷西波望遠鏡以 2,380xMHz 的頻率傳輸到球狀星團 M13。這串列的訊 息所包含的二進位數字總共有 1,679，只能進一步分解成 23×73 兩個質數的乘積，暗示著一 幅二度空間的畫面。發射時間共歷時 3 分鐘。 [二進位數字] 由左至右，分別代表 1-10。 [DNA 元素] 以原子序的二進位數字表示 DNA 的五種基本化學元素─氫（1）碳（6）氮（7）氧（8）磷 （15）。 [人類 DNA 中核苷酸的基本結構] DNA 是由核苷酸重複排列組成的長鏈聚合物，基本單位核苷酸由 ATCG(A-腺嘌呤 C5H4N5； T-胸腺嘧啶 C5H5N2O2；C-胞嘧啶 C4H4N3O；G-鳥嘌呤 C5H4N5O)四種核苷（核鹼基） 、加 上去氧核糖(Deoxyribose;C5H7O)以及磷酸(Phosphate; PO4)所組成。長鏈骨架是由核苷酸中 的去氧核糖和磷酸藉由鍵結串成，每個糖單位都和四種核鹼基之一相連，這些鹼基便沿著 DNA 長鏈排列形成序列，組成了遺傳密碼。阿雷西波訊息將 DNA 長鍊中的核鹼基、去氧 4/6

核糖與磷酸，分別利用代表成分中五種基本元素的 5 組二進位數字表示出來。四行圖案自上而下分別解讀 為：D-A-T-D/P _ _ P/D-C-G-D/ P _ _ P。 [人類的雙股螺旋 DNA] 人類 DNA 的雙股螺旋結構由兩股長鍊互相配對、緊 密結合纏繞而成。兩股長鍊上相對應的核鹼基會互相 結合（A/T, C/G）藉由氫鍵配對成為「鹼基對」 ，常被 用來作為表示 DNA 長度的單位。阿雷西波訊息中間 的白條標示出 1974 年當時以為的人類 DNA 雙股螺旋 中的核苷酸數量─約 43 億對鹼基（今日則相信人類基 因體應含 32 億個鹼基對）。 [人類形態] 中間紅色繪出男性的形態，左邊的圖案代表男性的平 均身高 176.4 公分。右邊的白色圖案代表 1974 年時的 全球人口數 4,292,853,750。 [太陽系行星] 代表太陽系各星球，最左邊最大的圖案代表太陽，其 中第三位的地球被升高了一格，代表該信息是從地球 發出。 [望遠鏡] 代表阿雷西波電波望遠鏡，上方為鏡面和反射信號的 示意圖。下面指示其口徑（306.18 米）約為本訊息波 長的 2,430 倍。

航海家一號 航海家一號於 1977 年 9 月 5 日發射，是 NASA 另一艘無人駕駛太空探測船，重 815 公斤， 截至 2012 年 6 月前仍然正常運作。它是有史以來距離地球最遠、也是第一個離開太陽系的 人造太空船。

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金唱片上的圖樣 [氫原子能階的超精細結構] 詳見先鋒十號之解說 [脈衝星] 詳見先鋒十號之解說 [其他圖案] 說明如何讀取唱片上的資料 航海家金唱片 QR-Code

（作者/蔣龍毅、金升光、陳筱琪、蔡殷智）

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