寻找地外文明｜Physics World 专栏( 二 )

随着这一领域研究不断推进，天文学家意识到上述研究方法也能应用到地外高级文明信号的搜寻中。这不需要单独为此观测，利用寻找生物学信号的数据就已足够，甚至通过挖掘数十年前的存档数据也可能有所收获。
“对于这一研究领域，数据就是王道。 ”美国宇航局戈达德飞行中心的行星科学家RaviKopparapu说。美国宇航局和美国国家科学基金会已经至少资助了三个项目，通过了两项拨款，以分别支持一个相关的研讨会和一个专题讨论会。
02谁在那里？我们如何发现它？
虽然我们正在持续不断地搜寻地外生命，但它们真的存在吗？
如今，我们清楚地知道大约22%的类太阳恒星的宜居带中，均存在一个类地球行星，恒星宜居带中行星表面的温度允许液态水的存在。在我们的银河系，就有大约一千亿到四千亿颗恒星。如此算下来，仅仅在银河系中就有数百亿颗行星适合生命生存。
问题是，我们能看到它们吗？
假定任何可观测的文明信号，都必须限制在我们过去的“光锥”范围内，意大利罗马第二大学的理论天体物理兼天体生物学家AmedeoBalbi提出一个简单但稳健的结论。要获得一个文明发出的信号，这个文明的诞生必须要早于我们的文明，因为光信号传到我们这里需要一些时间。在银河系的历史长河中，如果外星文明不是集中在一个特殊时期出现（也就是说在各个时间段文明出现的概率是不变的）， Balbi推断，那么探测到外星文明信号的主要因素是该文明持续的时间足够久，最好能在一亿年到十亿年之间。

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图2明亮的灯光，巨大的外星城市。地球黑夜面的城市灯光彰显了人类的存在。我们也可以在系外行星的夜晚面寻找外星高级文明创造的照明光源。图源：JoshuaStevens,NASAEarthObservatory/MiguelRomán,NASAGSFC
2020年，在一个由美国宇航局赞助的线上研讨会上， Balbi说：“我们不应该专注于地外文明或者物种存活时间的长短，而是应该关注文明信号的持续时间。 ”他认为，制定观测方案，最好聚焦于搜寻少数延续时间长的文明信号，而非数量较多却短暂的文明信号。
关于我们可能从地球上看到的文明信号，多年来有很多线索。这一清单包括夜晚的城市灯光、大气污染、太阳能集热器和影响行星自身反光的硅基光伏阵列。我们接收到的外星文明信号可能来自行星表面的科技设施、密集的轨道卫星星座网、巨型设施产生的废热（比如戴森球）。另一个极端的可能是“星体改造工程” ，也就是说外星文明的先进程度足以改造恒星或者其他天体的表面模样。
其他文明信号源包括产生无线电波或者激光脉冲的电磁灯塔；外星文明发射的宇宙飞船（正向我们太阳系飞来）。我们人类已经做过类似的事情，先驱者10号和11号、旅行者1号和2号无人探测器正在飞离太阳系，行驶在星际空间中。所谓的搜寻地外文明计划（SETI），是寻找外星文明信号的合法化设施，尽管有时会有荒唐的结论出现，比如发现火星上的一张人脸，其实只是一块石头而已。
另一类文明信号可能来源于正运行在太阳系中的人造物体，它们离地球的距离可能更远，比如在奥尔特云或者柯依伯带中，通过自身反射太阳光的方式被我们探测到。一个正在运行的自然物体，其反射太阳光的强度与离我们距离的四次方成反比，而一个人造发光体的发光强度与距离的二次方成反比，这在观测上与前者是不同的。