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

責任編輯：王啟儒

搜尋外星技術特征——即觀測遙遠的行星上可能存在的技術跡象——對我們來說仍然是一項艱巨任務。遙遠的觀測需要考慮的因素繁多，而我們目前的技術僅支撐探測其中很一小部分星球。藍色大理石空間科學研究所（Blue Marble Space Institute of Science ）的雅各布·哈克-米斯拉（Jacob Haqq-Misra ）及其合著者發表的一篇新論文指出（預印本發布于arXiv，并已被《天體物理學雜志通訊》接收），他們開發了用于預測的“杰納斯計劃”（Project Janus）框架。該框架旨在預測1000年后地球上的技術形態，以期檢驗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現的燈光模式。

Credit：NASA / ESA

"杰納斯計劃"為1000年后地球的模樣設想了十種不同情景。這些情景范圍涵蓋從二氧化碳濃度高達數萬ppm的工業廢土，到與工業化前地球基本無異的生態樂園等。但需要強調的是，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年內完全崩潰，系外行星大氣層將發生的種種變化。

在論文中，作者設定了一個基線：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路徑發展的行星文明，探討其進一步發展會產生哪些（如果有的話）我們能觀測到的技術特征。隨后，他們分析了我們能否利用四個現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專門設計用于觀測宜居世界大氣層的下一代旗艦望遠鏡。在十種情景中的八種里，HWO應能探測到由重工業造成的污染物二氧化氮（NO2）。在某些情景中，如果文明已發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生的鈉發射譜線。然而，如果出現生態環境良好的情景，HWO將難以區分這是一個技術先進以至于無污染的星球，還是一個僅存在細胞生命的星球。

射電天文學是搜尋技術特征的另一個沃土。平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）將在2028年建成投入使用，屆時它將成為有史以來最強大的射電望遠鏡。然而，眾所周知，無線電波在遠距離傳輸中會顯著衰減。作者們認為，除非某個文明有意直接向我們發送射頻信息來進行溝通，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，在兩種更先進的工業化情景中，確實可能存在文明主動向其他潛在文明發送信息的情景，因此SKA有可能發現些什么軌跡。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概念旨在在太空中運行一個非常長的基線干涉儀（baseline interferometer），它將能夠探測多種工業污染物，包括氯氟烴（CFCs）和四氟化碳（CF4）。這兩種物質的存在都可能指示工業文明的存在——特別是CF4，可能意味著大規模農業活動，這在"杰納斯計劃"的兩種情景中有所體現。盡管仍處于構思階段，但這一概念在探測這些特定類型的技術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注，但尚未得到任何航天機構的系統性支持，更不用說有計劃的發射日期了。然而，如果該設想能夠得以實現，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或"普世城"中的都市蔓延這樣的巨型結構。這無疑是所有觀測站中功能最強大的一個，但同時也是在時間上離我們最遙遠的一個——事實上，要獲取"杰納斯計劃"中理論化的那些文明的數據，可能需要花費該計劃所設想的，長達千年的技術發展期中的相當長的時間。僅前往太陽引力透鏡點這一部分，目前來看就需要至少70年的技術發展旅程。

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特征時應關注的特征。在發展這些大型觀測站的過程中，牢記這些特征將大有裨益。因為終有一天，其中一個或多個觀測站可能會引領人類做出有史以來最偉大的發現之一——確切無疑地證明我們并非宇宙中的孤獨存在。

『天文濕刻』 牧夫出品

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