最新研究称：外星探测器或已潜伏在太阳系中

1949年，著名数学家和物理学家约翰·冯·诺依曼在伊利诺伊大学发表了一系列演讲，首次提出了"通用构造器"的概念。

这一理论在其1966年出版的著作《自我复制自动机理论》中得到了进一步详述，该书是由冯·诺依曼的同事在他去世后整理其著作并完成的。

在随后的岁月里，参与"搜寻地外文明"计划的科学家们一直在思考，先进文明如何能依靠自我复制探测器来探索银河系。

正如许多理论研究所表明的那样，自我复制探测器（从单一星球释放）可以在数亿年内增殖并探索整个银河系。

根据卡尔顿大学亚历克斯·埃勒里教授的新研究，这些探测器可能早已造访过太阳系，其中一些甚至可能此刻正在此处运行。

正如他在最近一篇论文中所建议的，未来的SETI调查应当留意这些探测器可能产生的技术特征痕迹。

亚历克斯·埃勒里是卡尔顿大学自我复制研究中心以及机械与航空航天工程系的工程学教授。过去，埃勒里曾探讨过冯·诺依曼探测器的概念，及其作为先进文明进行星际探索可行方法的潜力，以及这对SETI研究的意义。

在这篇最新论文中，他重新审视了这类探测器存在的理由、它们对费米悖论的影响，以及资源需求将如何驱动其行为，并在此过程中产生可识别的技术特征。

作为CESER的研究员，埃勒里对冯·诺依曼探测器的概念及创造它们所需的技术创新非常熟悉。在之前的一项研究中，埃勒里详细阐述了3D打印、自我复制和机器人技术将如何让人类比预期更早地建造出冯·诺依曼探测器。

他还详细研究了人类工程师如何能限制每个探测器的自我复制次数，从而确保它们不会失控（根据"狂战士假说"）。

在这些及其他论文中，埃勒里也提出，寻找冯·诺依曼探测器及其可能产生的技术特征，应是SETI研究人员优先关注的重点，而非传统的在夜空中搜寻无线电传输信号的做法。

他指出，这些搜索应将太阳系视为一个良好的起点，这与格雷戈里·L·马特洛夫教授在其论文《冯·诺依曼探测器：理性推进的星际转移时机》中提出的类似建议相呼应。

正如他在论文发表时告诉媒体的那样：

太阳系非常广阔，且大部分未被探索，而这些探测器可能非常微小。探测器可能无处不在：在月球的陨石坑中，或潜伏在小行星带和柯伊伯带。仅柯伊伯带就有1亿个天体，而我们只考察过其中两个，其中一个的形状就非常异常。

同样，埃勒里也考虑了SETI研究人员和未来的探索者如何能通过专门搜索来寻找外星探测器的证据。他认为，第一步是思考派遣自我复制探测器的动机。

动机

他在论文中指出，一个物种从事星际探索最明显的原因是为了生存。

这可能是由其希望在其恒星的主序星阶段之后继续生存、面临被更先进文明毁灭的威胁、或是担心技术发展终将威胁其创造者存在的恐惧所驱动的。

正如埃勒里通过电子邮件告诉媒体的那样，在所有情况下，自我复制探测器为确保先进文明的生存提供了最有效且最可行的手段：

外星探测器将受其局部环境生存需求的驱动，无论是主序星寿命、地质活动等，还包括用于评估威胁和结盟可能性的军事侦察。尽管我们中许多人的动机是（对知识的渴望）（军事侦察是其中一种），但科学本身并非主要驱动力。探索本能也不是——通常，贪婪或逃离困境才是探索的底层动机。哥伦布想找到通往东方财富的路线，但美洲挡住了去路。

此外，他继续论证道，这类探测器不会像生物有机体那样受到相同限制的阻碍。

在推进方面尤其如此，因为先进的探测器能够承受超过9.8米/秒²（地球重力）的加速度，并且不需要奇特的推进方法。

此外，星际探测器不需要补给、生物再生生命支持系统，也无需担心废物处理。它们所需的所有材料都可以在沿途获取。

这包括从恒星系（如小行星带和/或较小的岩石金属天体）或从星际介质中发现的天体（包括小行星、彗星和流浪行星）中提取资源。

这种探索和评估威胁的欲望，加上对资源的需求，将导致可预测的行为，这有助于指导对星际探测器的搜索。

活动

从动机问题出发，埃勒里得出结论：星际自我复制探测器的活动将遵循一个基本模式，该模式可分解为六个可能的步骤。

首先，它们会以特定星系中无处不在的小行星和卫星为目标，因为那里有易于获取的、通用构造所需的原材料。

第二，利用这些材料，它们会建造勘测探测器，以全面调查该系外行星系统的资源和孕育生命的环境。

第三，它们会选择并占据资源丰富的地点，建立自我复制操作的基地。第四，它们开始复制更多的自身副本，包括勘测探测器和哨兵探测器。

第五步，利用这些相同的探测器，对该系外行星系统进行长期而详细的探索。

第六步也是最后一步，探测器将执行特定的任务指令，其中可能包括为未来的定居者建造奥尼尔圆柱体，同时（希望）不侵占可能孕育生命的行星。

另一个可能的任务（也是极具争议的任务）是向行星播种简单或更复杂的有机物（即定向胚种论）。基于对活动的这种分解，自我复制探测器将产生未来调查可以寻找的技术特征。

可能的特征

除了在本十年末重返月球和在下个十年派遣载人探索任务前往火星之外，还存在许多关于近地轨道、地月空间及更远范围的商业化计划。

人们希望这些努力将促进向太空的"大迁移"，可能最终导致在其他天体上建立定居点和"太空岛屿"（例如奥尼尔圆柱体和斯坦福环面）。

正如埃勒里所解释的，要使人类对太阳系的探索巩固为商业化工业，我们必须知道在哪里可以找到实现这一转变所需的资源。

首先，埃勒里考虑了小行星资源，这些资源在系外太阳系中很可能与我们太阳系中一样丰富。除了认为地球和我们的太阳系具有典型性的哥白尼原则之外，还有相当多的证据支持这一想法。

这包括对前太阳系行星际尘埃颗粒的研究，已观察到这些颗粒含有金属氮化物、碳化物、氧化物、硅酸盐和铁镍合金 —— 这些是行星、星子和小行星的构建模块。

此外，在距离地球650光年（200秒差距）半径内观测到的吸积到白矮星上的系外星子，主要由氧、镁、硅和铁组成，并含有较少量的挥发性物质，如碳、硫和氮 —— 这与我们太阳系中的小行星和卫星相似。

除了小行星，自我复制探测器很可能也会被月球和类似的岩石天体所吸引，因为其成分（二氧化硅、镍铁及其他金属）部分源于数十亿年来发生的小行星撞击。

最终，埃勒里得出结论，小行星加工过程很难与自然过程区分开来，而月球将成为自我复制探测器集中其制造操作的理想基地。

此外，他认为核反应堆很可能为这些操作提供动力，因为它们是一种燃料效率极高的动力源，能提供几乎无限的能量密度。这可能包括镁诺克斯型反应堆，这是一种使用天然铀、石墨和二氧化碳气体作为热交换冷却剂的气冷反应堆。

他的结论是，这些反应堆可以利用月球资源建造，并且这些反应堆会留下钍-232、钕-144和/或钡-137的同位素比率特征。

他写道："我们进一步推测，为了预期性的资源经济交换，一个自我复制探测器可能已将带有小行星资源的人工制品埋藏在月球上。这类'礼物'只有在达到一定的技术复杂程度阈值时才能被探测和获取。"所有这一切使得月球成为开始搜寻相关技术特征可能迹象的理想地点。

这些搜索可以利用美国国家航空航天局及其他太空机构制定的"持续月球探索与开发计划"。正如他所总结的：

我认为可测量的技术特征将存在于月球上——不寻常的表面铀或钍同位素比率以及地下的磁性异常。如果我们开始定居月球，我们将搜寻可供利用的资源，特别是镍、钴和钨，这些是由小行星带到月球地下的。我认为，如果我们曾被造访过，作为开采我们资源的回报，一份'礼物'可能就隐藏在这些小行星带来的金属中。这份礼物可能是一台通用构造机，对于任何在其恒星系内定居并准备进行星际冒险的文明来说，都具有即时和未来的效用。

在不久的将来，预计人类对太阳系的探索将让位于商业开发以及在太空、其他行星和天体上建立永久前哨站。

在我们在地球和近地轨道之外建立立足点之前，或许我们应该考虑不仅仅是寻找资源和建筑地点。一项专门的技术特征搜索可能会揭示更重大的发现，例如人类在宇宙中并不孤单的证据。

同样，在SETI整体努力，特别是技术特征搜索方面，太阳系在很大程度上被忽视了。

这项研究可作为预印本在arXiv上获取。

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