智慧生命是否存在於其它行星上?「技術跡象」可能會帶來新的線索

2020-12-03 量子認知

「技術跡象」,英文:Technosignatures,也譯為:技術信號、技術籤名等,指宇宙中的其它地方的任何可能存在的具有文明技術性的跡象事物,如元素、同位素、或分子、或現象,可提供科學證據證明在外星的過去或現在的環境中,可能存在某種智能技術的痕跡。

1995年,兩個科學家在我們的太陽系外發現了一顆如繞太陽一樣運行的行星,這項發現使科學家們獲得了2019年一部分諾貝爾物理學獎。自從這項發現以來,至今發現了4千多顆這樣的系外行星,其中包括有可能藏有生命信號的類地球行星。

但是,為了檢測這些行星是否存在生命,科學家必須首先確定哪些特徵表明存在、或曾經存在過「生物跡象」,英文:Biosignatures,也譯為:生命信號、生物籤名等。

在過去的十年中,天文學家們付出了巨大的努力,試圖找到在宇宙其它地方可能存在的生物跡象或生命痕跡的信號。

問題是,如果一個外星是承載著建立技術文明的智慧生命,該怎麼辦?從地球上可以看到另一個世界會創造出一個文明的「技術跡象」嗎?而且,這些「技術跡象」是否比「生物跡象」更容易被檢測到?

這些是在美國宇航局資助下的羅徹斯特大學物理學和天文學教授、亞當·弗蘭克(Adam Frank)一直所研究的問題。

弗蘭克說:外星智能(英語:Extraterrestrial intelligence,簡稱ET,也稱外星人),一直面臨的挑戰是:該在何處尋找。 「您會把天文望遠鏡對準哪個星星並尋找信號?現在,我們知道該往哪裡看了。我們有成千上萬的系外行星,其中包括可形成生命的可居住區域的行星。現在遊戲規則已經變了。」

搜索的性質也發生了變化。從本質上講,搜索一種文明將需要找到一種其產生能量的方法,弗蘭克說:「宇宙中就只有這麼多種形式的能量,外星人不是魔術師。」

儘管生命可以採取多種形式,但生命將始終以構成宇宙基礎的相同物理和化學原理為基礎。文明的建立具有同樣的聯繫;外來文明使用的任何技術都將基於物理和化學原理。這意味著研究人員可以利用在地球上的實驗室中認知到的知識,來指導思考宇宙其它地方可能發生的事情。

研究人員將通過以下兩種主要途徑來研究可能表明另一星球上的技術活動的兩種可能的技術特徵:

一個是太陽能原理:恆星是宇宙中最強大的能量產生器之一。弗蘭克認為,在地球上我們利用恆星即太陽的能量,因此「利用太陽能對於其他文明來說是很自然的事情」。如果文明使用大量的太陽能源,那麼從地球反射的光將具有一定的光譜特徵,即對反射或吸收的光的波長進行測量,表明存在這些太陽能收集器。研究人員將確定大規模行星太陽能收集的光譜特徵。另一個是汙染物途徑:賓州大學天文學和天體物理學教授賴特說:「我們在理解如何從世界大氣中存在的氣體中,發現其它世界的生命方面已經走了很長一段路。」在地球上,我們能夠通過化學物質吸收的光,來檢測大氣中的化學物質。這些化學物質的一些例子包括甲烷、氧氣和人造氣體,例如曾經用作製冷劑的氯氟化碳(CFC)。生物信號研究的重點是簡單生活將產生的甲烷等化學物質。弗蘭克和他的研究團隊將對化學物質(例如CFC)的信號進行分類,以表明是否存在工業文明。這些信息將收集在一個在線「技術跡象」庫中,以便天體物理學家們將在收集數據時用作比較工具。

弗蘭克說:「我們的工作是說,'這個波段是您可能會看到某些類型汙染物的地方,這個波段是您可以看到太陽光從太陽能源反射的地方。」 「通過這種方式,觀察遙遠系外行星的天文學家,將知道他們在尋找技術跡象時要去哪裡尋找什麼。」

弗蘭克一直專注於計算天體物理學,重點研究恆星形成和恆星演化的後期,包括系外行星大氣和天體生物學的研究,包括研究行星對能源密集型文明(外文明)演化的一般反應,其中包括建立數學模型來說明技術先進的人口及其星球可能如何發展或崩潰。這也是他之所以能罕見地得到美國宇航局的特殊資助的原因。

研究團隊將根據其利用能源的能力,對假設的「星外文明」進行分類,以及進行思想實驗,詢問地球上早已滅絕的技術文明今天是否在宇宙其它地方仍然可能被發現。

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