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翻譯：劉奕征

校對(duì)：牧夫天文校對(duì)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(cè)遙遠(yuǎn)的行星上可能存在的技術(shù)跡象——對(duì)我們來(lái)說(shuō)仍然是一項(xiàng)艱巨任務(wù)。遙遠(yuǎn)的觀測(cè)需要考慮的因素繁多，而我們目前的技術(shù)僅支撐探測(cè)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(kāi)發(fā)了用于預(yù)測(cè)的“杰納斯計(jì)劃”（Project Janus）框架。該框架旨在預(yù)測(cè)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(cè)到類(lèi)似跡象。

北意大利夜間影像，展示了一種我們可能會(huì)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(wàn)ppm的工業(yè)廢土，到與工業(yè)化前地球基本無(wú)異的生態(tài)樂(lè)園等。但需要強(qiáng)調(diào)的是，在所有情景中，人類(lèi)依然存在——該研究并未考慮若文明在未來(lái)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(gè)基線：觀察一顆約32.6光年外的類(lèi)日系類(lèi)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(huì)產(chǎn)生哪些（如果有的話）我們能觀測(cè)到的技術(shù)特征。隨后，他們分析了我們能否利用四個(gè)現(xiàn)有或即將建成的觀測(cè)站探測(cè)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(jiàn)，最適合此類(lèi)觀測(cè)的候選者是宜居世界觀測(cè)站（HWO）——這是NASA專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于觀測(cè)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(cè)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(gè)星球的都市（即"普世城"），HWO甚至可能探測(cè)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(gè)技術(shù)先進(jìn)以至于無(wú)污染的星球，還是一個(gè)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(gè)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(shí)它將成為有史以來(lái)最強(qiáng)大的射電望遠(yuǎn)鏡。然而，眾所周知，無(wú)線電波在遠(yuǎn)距離傳輸中會(huì)顯著衰減。作者們認(rèn)為，除非某個(gè)文明有意直接向我們發(fā)送射頻信息來(lái)進(jìn)行溝通，否則即使是SKA，也無(wú)法找出該文明用于與自身太空探測(cè)器（或類(lèi)似設(shè)備）通信的信號(hào)——至少在不間斷觀測(cè)時(shí)間不夠長(zhǎng)的情況下無(wú)法做到。誠(chéng)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(dòng)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(lái)是LIFE，即系外行星大型干涉儀（Large Interferometer for Exoplanets）。這個(gè)源自歐洲空間局的任務(wù)概念旨在在太空中運(yùn)行一個(gè)非常長(zhǎng)的基線干涉儀（baseline interferometer），它將能夠探測(cè)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(dòng)，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(cè)這些特定類(lèi)型的技術(shù)特征方面有可觀的前景。

弗雷澤（Fraser）采訪了太陽(yáng)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(cè)站中最為雄心勃勃的一個(gè)——太陽(yáng)引力透鏡（SGL）觀測(cè)站。不過(guò)，該觀測(cè)站目前仍只是一個(gè)概念，盡管獲得了越來(lái)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(shuō)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(yáng)600個(gè)日地距離的位置，在那里，它將利用太陽(yáng)的引力透鏡效應(yīng)來(lái)放大來(lái)自一顆有趣系外行星的信號(hào)。

像HWO這樣的大型觀測(cè)站只能看到系外行星的一兩個(gè)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(wú)疑是所有觀測(cè)站中功能最強(qiáng)大的一個(gè)，但同時(shí)也是在時(shí)間上離我們最遙遠(yuǎn)的一個(gè)——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(zhǎng)達(dá)千年的技術(shù)發(fā)展期中的相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。僅前往太陽(yáng)引力透鏡點(diǎn)這一部分，目前來(lái)看就需要至少70年的技術(shù)發(fā)展旅程。

總的來(lái)看，這篇論文提供了一個(gè)框架，幫助我們理解在尋找外星潛在的技術(shù)特征時(shí)應(yīng)關(guān)注的特征。在發(fā)展這些大型觀測(cè)站的過(guò)程中，牢記這些特征將大有裨益。因?yàn)榻K有一天，其中一個(gè)或多個(gè)觀測(cè)站可能會(huì)引領(lǐng)人類(lèi)做出有史以來(lái)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一——確切無(wú)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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