在群星中寻找我们的镜像

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翻译：刘奕征

校对：牧夫天文校对组

后期：王启儒

责任编辑：王启儒

搜寻外星技术特征——即观测遥远的行星上可能存在的技术迹象——对我们来说仍然是一项艰巨任务。遥远的观测需要考虑的因素繁多，而我们目前的技术仅支撑探测其中很一小部分星球。蓝色大理石空间科学研究所（Blue Marble Space Institute of Science ）的雅各布·哈克-米斯拉（Jacob Haqq-Misra ）及其合著者发表的一篇新论文指出（预印本发布于arXiv，并已被《天体物理学杂志通讯》接收），他们开发了用于预测的“杰纳斯计划”（Project Janus）框架。该框架旨在预测1000年后地球上的技术形态，以期检验我们能够在另一颗行星上探测到类似迹象。

北意大利夜间影像，展示了一种我们可能会在系外行星上发现的灯光模式。

Credit：NASA / ESA

"杰纳斯计划"为1000年后地球的模样设想了十种不同情景。这些情景范围涵盖从二氧化碳浓度高达数万ppm的工业废土，到与工业化前地球基本无异的生态乐园等。但需要强调的是，在所有情景中，人类依然存在——该研究并未考虑若文明在未来1000年内完全崩溃，系外行星大气层将发生的种种变化。

在论文中，作者设定了一个基线：观察一颗约32.6光年外的类日系类地行星，尝试研究沿着特定技术路径发展的行星文明，探讨其进一步发展会产生哪些（如果有的话）我们能观测到的技术特征。随后，他们分析了我们能否利用四个现有或即将建成的观测站探测到这些特征。

弗雷泽（Fraser）采访了论文第一作者雅各布·哈克-米斯拉博士（Dr. Jacob Haqq-Misra）。

Credit：Youtube

显而易见，最适合此类观测的候选者是宜居世界观测站（HWO）——这是NASA专门设计用于观测宜居世界大气层的下一代旗舰望远镜。在十种情景中的八种里，HWO应能探测到由重工业造成的污染物二氧化氮（NO2）。在某些情景中，如果文明已发展成覆盖整个星球的都市（即"普世城"），HWO甚至可能探测到人造光源产生的钠发射谱线。然而，如果出现生态环境良好的情景，HWO将难以区分这是一个技术先进以至于无污染的星球，还是一个仅存在细胞生命的星球。

射电天文学是搜寻技术特征的另一个沃土。平方公里阵列射电望远镜（SKA）将在2028年建成投入使用，届时它将成为有史以来最强大的射电望远镜。然而，众所周知，无线电波在远距离传输中会显著衰减。作者们认为，除非某个文明有意直接向我们发送射频信息来进行沟通，否则即使是SKA，也无法找出该文明用于与自身太空探测器（或类似设备）通信的信号——至少在不间断观测时间不够长的情况下无法做到。诚然，在两种更先进的工业化情景中，确实可能存在文明主动向其他潜在文明发送信息的情景，因此SKA有可能发现些什么轨迹。虽然并非完全天方夜谭，但这种希望仍建立在大量假设之上。

接下来是LIFE，即系外行星大型干涉仪（Large Interferometer for Exoplanets）。这个源自欧洲空间局的任务概念旨在在太空中运行一个非常长的基线干涉仪（baseline interferometer），它将能够探测多种工业污染物，包括氯氟烃（CFCs）和四氟化碳（CF4）。这两种物质的存在都可能指示工业文明的存在——特别是CF4，可能意味着大规模农业活动，这在"杰纳斯计划"的两种情景中有所体现。尽管仍处于构思阶段，但这一概念在探测这些特定类型的技术特征方面有可观的前景。

弗雷泽（Fraser）采访了太阳引力透镜望远镜最积极的支持者之一——斯拉瓦·图里舍夫博士（Dr. Slava Turyshev）。

Credit：Youtube

这就引出了四大观测站中最为雄心勃勃的一个——太阳引力透镜（SGL）观测站。不过，该观测站目前仍只是一个概念，尽管获得了越来越多的关注，但尚未得到任何航天机构的系统性支持，更不用说有计划的发射日期了。然而，如果该设想能够得以实现，它将飞行到距离太阳600个日地距离的位置，在那里，它将利用太阳的引力透镜效应来放大来自一颗有趣系外行星的信号。

像HWO这样的大型观测站只能看到系外行星的一两个像素，而SGL则能够生成该行星的完整（尽管分辨率较低）图像。这其中就可能包括像轨道环或"普世城"中的都市蔓延这样的巨型结构。这无疑是所有观测站中功能最强大的一个，但同时也是在时间上离我们最遥远的一个——事实上，要获取"杰纳斯计划"中理论化的那些文明的数据，可能需要花费该计划所设想的，长达千年的技术发展期中的相当长的时间。仅前往太阳引力透镜点这一部分，目前来看就需要至少70年的技术发展旅程。

总的来看，这篇论文提供了一个框架，帮助我们理解在寻找外星潜在的技术特征时应关注的特征。在发展这些大型观测站的过程中，牢记这些特征将大有裨益。因为终有一天，其中一个或多个观测站可能会引领人类做出有史以来最伟大的发现之一——确切无疑地证明我们并非宇宙中的孤独存在。

『天文湿刻』 牧夫出品

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