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四光年外的恒星系統有科技文明,人類現有科技能夠發現它們麽?

2021-03-02知識

所謂「科技文明」的水平糊我們相似的話,就可以。

我們現有的觀測能力很貧弱,但類似我們的文明星球只要從他們的恒星前面透過,恒星光譜裏的吸收線就可以向我們展示它的特殊之處:大氣汙染物,例如鹵代烷。

占士·韋伯空間望遠鏡預計可以觀測到距離地球約97.5光年內的行星大氣鹵代烷吸收光譜。它使用的技術並不是人類現有科技中最先進的,本來也不應該拖到現在還沒發射。

  • 地球大氣中的氟氯碳化物、四氯化碳、1,1,1-三氯乙烷、氫溴氟烴等分子都是完全由人類活動產生的,它們的吸收光譜用人類現有的光學技術就可以從數百光年外測出,
  • 註意:擁有和我們一樣的觀測技術的文明在這方面大抵會有同樣的知識。由於人類大量排放這些物質已經是20世紀的事情,能用這種方法發現我們的技術文明的距離目前只有約100光年,在題目設定的情景中,我們有可能互相發現。
  • 如果有足夠的資金投入,用可預見範圍內的技術也可以在幾十光年內成像。NASA噴射推進實驗室已初步研究了在距離太陽548.7天文單位(0.0086光年)的太陽重力透鏡焦點上使用百萬像素級CCD和高分辨率光譜儀來觀測太陽系外行星的任務,預計可以對97.8光年內的恒星之宜居帶內的行星進行分辨率達千米級的成像,足以觀測其表面特征和宜居跡象。NASA已經確定了任務的可行性,沒有發現不可逾越的技術障礙——只是缺乏這樣做的必要性。

    水、氧氣、植被之類東西不適合作為發現的物件。

  • 現實中「四光年外的恒星系統」一般指4.24光年外的比鄰星系統,比鄰星是紅矮星,大氣氧含量對辨識那裏的生物圈幾乎沒有意義 [1]
  • 按照我們的經驗,地球上的植物對地球反射出去的光線有少許影響,使它略紅一些。但在目前的技術水平下,這在遠距離難以跟地表物質的影響區分。比鄰星附近的光合生物可能呈現黑色,更沒什麽搞頭了。
  • 今後數十年內,我們的技術可能進步到能辨識比鄰星附近的行星上的夜間城市燈光並與野火區分的程度。現在是做不到的。
  • 至於為什麽這麽麻煩,對行星來說是因為距離太遠、目標相比附近的恒星太小而暗淡、我們的技術太年輕太單純,太陽系外的絕大部份行星現在無法光學成像或電波遙感其地表狀況,僅有數個特別大而靠近我們的行星能拍到數個像素。

    題目所稱的「科技文明」如果比我們落後許多或者先進許多,上面的方法就未必起作用了。十分先進的文明的舉動可能在我們看來過於誇張,以至於被視為未知的自然現象。

    參考

    1. ^ 氧氣的化學性質很活潑,目前已知的能在圍繞太陽這樣的恒星的行星的大氣裏一直產生大量氧氣的機制就是光合生物(太陽紫外線難以讓地球大氣發生光化學反應產生氧氣)。這不需要目標行星上的生物有發射訊號或汙染大氣的科學技術,也是我們人類目前尋找外星生物的一個方向。2002年人類首次測得了圍繞恒星HD209458執行的一顆氣態巨星的大氣裏的鈉,後來在幾十個行星的大氣裏測出了水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷,這方面的技術在日益成熟。 地球大氣的氧氣含量是同類別無生物圈行星的百億倍,實在太明顯了。如果太陽是紅矮星,這個特征就會被掩蓋(紅矮星的紫外線可以讓行星大氣自然反應產生氧氣)。