在群星中尋找我們的鏡像

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翻譯：劉奕征

校對：牧夫天文校對組

后期：王啟儒

責(zé)任編輯：王啟儒

搜尋外星技術(shù)特征——即觀測遙遠(yuǎn)的行星上可能存在的技術(shù)跡象——對我們來說仍然是一項(xiàng)艱巨任務(wù)。遙遠(yuǎn)的觀測需要考慮的因素繁多，而我們目前的技術(shù)僅支撐探測其中很一小部分星球。藍(lán)色大理石空間科學(xué)研究所（Blue Marble Space Institute of Science ）的雅各布·哈克-米斯拉（Jacob Haqq-Misra ）及其合著者發(fā)表的一篇新論文指出（預(yù)印本發(fā)布于arXiv，并已被《天體物理學(xué)雜志通訊》接收），他們開發(fā)了用于預(yù)測的“杰納斯計(jì)劃”（Project Janus）框架。該框架旨在預(yù)測1000年后地球上的技術(shù)形態(tài)，以期檢驗(yàn)我們能夠在另一顆行星上探測到類似跡象。

北意大利夜間影像，展示了一種我們可能會在系外行星上發(fā)現(xiàn)的燈光模式。

Credit：NASA / ESA

"杰納斯計(jì)劃"為1000年后地球的模樣設(shè)想了十種不同情景。這些情景范圍涵蓋從二氧化碳濃度高達(dá)數(shù)萬ppm的工業(yè)廢土，到與工業(yè)化前地球基本無異的生態(tài)樂園等。但需要強(qiáng)調(diào)的是，在所有情景中，人類依然存在——該研究并未考慮若文明在未來1000年內(nèi)完全崩潰，系外行星大氣層將發(fā)生的種種變化。

在論文中，作者設(shè)定了一個基線：觀察一顆約32.6光年外的類日系類地行星，嘗試研究沿著特定技術(shù)路徑發(fā)展的行星文明，探討其進(jìn)一步發(fā)展會產(chǎn)生哪些（如果有的話）我們能觀測到的技術(shù)特征。隨后，他們分析了我們能否利用四個現(xiàn)有或即將建成的觀測站探測到這些特征。

弗雷澤（Fraser）采訪了論文第一作者雅各布·哈克-米斯拉博士（Dr. Jacob Haqq-Misra）。

Credit：Youtube

顯而易見，最適合此類觀測的候選者是宜居世界觀測站（HWO）——這是NASA專門設(shè)計(jì)用于觀測宜居世界大氣層的下一代旗艦望遠(yuǎn)鏡。在十種情景中的八種里，HWO應(yīng)能探測到由重工業(yè)造成的污染物二氧化氮（NO2）。在某些情景中，如果文明已發(fā)展成覆蓋整個星球的都市（即"普世城"），HWO甚至可能探測到人造光源產(chǎn)生的鈉發(fā)射譜線。然而，如果出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境良好的情景，HWO將難以區(qū)分這是一個技術(shù)先進(jìn)以至于無污染的星球，還是一個僅存在細(xì)胞生命的星球。

射電天文學(xué)是搜尋技術(shù)特征的另一個沃土。平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）將在2028年建成投入使用，屆時它將成為有史以來最強(qiáng)大的射電望遠(yuǎn)鏡。然而，眾所周知，無線電波在遠(yuǎn)距離傳輸中會顯著衰減。作者們認(rèn)為，除非某個文明有意直接向我們發(fā)送射頻信息來進(jìn)行溝通，否則即使是SKA，也無法找出該文明用于與自身太空探測器（或類似設(shè)備）通信的信號——至少在不間斷觀測時間不夠長的情況下無法做到。誠然，在兩種更先進(jìn)的工業(yè)化情景中，確實(shí)可能存在文明主動向其他潛在文明發(fā)送信息的情景，因此SKA有可能發(fā)現(xiàn)些什么軌跡。雖然并非完全天方夜譚，但這種希望仍建立在大量假設(shè)之上。

接下來是LIFE，即系外行星大型干涉儀（Large Interferometer for Exoplanets）。這個源自歐洲空間局的任務(wù)概念旨在在太空中運(yùn)行一個非常長的基線干涉儀（baseline interferometer），它將能夠探測多種工業(yè)污染物，包括氯氟烴（CFCs）和四氟化碳（CF4）。這兩種物質(zhì)的存在都可能指示工業(yè)文明的存在——特別是CF4，可能意味著大規(guī)模農(nóng)業(yè)活動，這在"杰納斯計(jì)劃"的兩種情景中有所體現(xiàn)。盡管仍處于構(gòu)思階段，但這一概念在探測這些特定類型的技術(shù)特征方面有可觀的前景。

弗雷澤（Fraser）采訪了太陽引力透鏡望遠(yuǎn)鏡最積極的支持者之一——斯拉瓦·圖里舍夫博士（Dr. Slava Turyshev）。

Credit：Youtube

這就引出了四大觀測站中最為雄心勃勃的一個——太陽引力透鏡（SGL）觀測站。不過，該觀測站目前仍只是一個概念，盡管獲得了越來越多的關(guān)注，但尚未得到任何航天機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)性支持，更不用說有計(jì)劃的發(fā)射日期了。然而，如果該設(shè)想能夠得以實(shí)現(xiàn)，它將飛行到距離太陽600個日地距離的位置，在那里，它將利用太陽的引力透鏡效應(yīng)來放大來自一顆有趣系外行星的信號。

像HWO這樣的大型觀測站只能看到系外行星的一兩個像素，而SGL則能夠生成該行星的完整（盡管分辨率較低）圖像。這其中就可能包括像軌道環(huán)或"普世城"中的都市蔓延這樣的巨型結(jié)構(gòu)。這無疑是所有觀測站中功能最強(qiáng)大的一個，但同時也是在時間上離我們最遙遠(yuǎn)的一個——事實(shí)上，要獲取"杰納斯計(jì)劃"中理論化的那些文明的數(shù)據(jù)，可能需要花費(fèi)該計(jì)劃所設(shè)想的，長達(dá)千年的技術(shù)發(fā)展期中的相當(dāng)長的時間。僅前往太陽引力透鏡點(diǎn)這一部分，目前來看就需要至少70年的技術(shù)發(fā)展旅程。

總的來看，這篇論文提供了一個框架，幫助我們理解在尋找外星潛在的技術(shù)特征時應(yīng)關(guān)注的特征。在發(fā)展這些大型觀測站的過程中，牢記這些特征將大有裨益。因?yàn)榻K有一天，其中一個或多個觀測站可能會引領(lǐng)人類做出有史以來最偉大的發(fā)現(xiàn)之一——確切無疑地證明我們并非宇宙中的孤獨(dú)存在。

『天文濕刻』 牧夫出品

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