为了找到外星文明,污染可能是解决方案


这是一颗技术先进的系外行星的艺术家插画。这些颜色被夸大了,以显示工业污染,否则是不可见的。学分:NASA /杰Freidlander

根据美国国家航空航天局(NASA)的一项新研究,如果附近的星系中存在先进的外星文明,我们或许可以利用其自身的大气污染探测到它。

这项研究关注了二氧化氮(NO2)的存在,这种气体在地球上是由燃烧化石燃料产生的,但也可能来自生物、闪电和火山等非工业来源。

“在地球上,大多数二氧化氮从人类活动 - 燃烧过程(如车辆排放和化石燃料发电厂)发出,”NASA的马里兰州Greenbelt的戈达德太空飞行中心Ravi Kopparapu说。“在较低的大气层(约10到15公里或约6.2到9.3英里),人类活动的No2与非人类来源占主导地位。因此,在可居住的星球上观察No2可能表明存在工业化文明的存在。”KopParapu是一篇关于本研究的牵头作者,Astrophysical Journal和Astrophysical Journal接受网上发布星期二,2月9日在阿克西。

天文学家发现了超过4,000个行星,迄今为止轨道其他明星。有些人可能有适合生活的条件,因为我们所知道的,在这些可居住的世界中,生活可能已经发展到它产生技术文明的程度。由于其他恒星(外产)的行星甚至很远,科学家无法通过向这些遥远的世界发送航天器来寻找生命迹象或文明。相反,他们必须使用强大的望远镜来看看外产的大气内的内容。

生命的可能指示或生物充分可能是大气中氧气和甲烷等气体的组合。同样,在外表网上的技术迹象称为技术,可能是在地球上被认为是污染的 - 存在作为广泛工业过程的副产品的气体存在,例如NO2。

本研究是第一次被检查为可能的技术。

氯氟碳化合物(含氯氟烃)“其他研究已经检查technosignatures,是工业产品,被广泛用作制冷剂,直到他们被淘汰是因为在臭氧损耗的作用,”雅各布·哈克-米斯拉说,论文的作者在蓝色大理石科学研究所的,西雅图,华盛顿。“氯氟烃也是一种强大的温室气体,可以通过提供额外的大气变暖来使火星这样的星球地球化。”据我们所知,cfc根本不是由生物产生的,所以它们是比NO2更明显的技术特征。然而,氯氟烃是非常特定的人造化学品,可能不会在其他地方普遍存在;相比之下,二氧化氮通常是任何燃烧过程的副产品。”

在他们的研究中,该团队使用计算机建模来预测二氧化氮污染是否会产生一种信号,这种信号可以用现有的和计划中的望远镜探测到。大气中的NO2强烈吸收了可见光的一些颜色(波长),这可以通过观察外行星围绕其恒星运行时反射的光来检测。他们发现,对于一个围绕一颗类日恒星运行的类地行星来说,一个产生与我们的星球相同数量二氧化氮的文明,可以在大约30光年之外被探测到,使用未来的NASA大型望远镜在可见波长下进行观测,需要大约400小时的观测时间。这是一段相当长的时间,但并非史无前例,因为美国宇航局的哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)也花了类似的时间进行著名的深场观测。一光年,也就是光在一年中行走的距离,几乎是6万亿英里(约9.5万亿公里)。相比之下,离太阳最近的恒星是在距离太阳4光年多一点的半人马座阿尔法星系中发现的,而我们的星系直径约为10万光年。

他们还发现了比我们的太阳更凉爽,如k和m型恒星更酷,更容易检测到的NO2信号。这是因为这些恒星产生了较少的紫外线,可以破坏NO2。更丰富的恒星增加了可能会发现外星文明的可能性。

由于二氧化氮也是自然产生的,科学家必须仔细分析一颗系外行星,看看是否有过量的二氧化氮可以归因于技术社会。“在地球上,大约76%的二氧化氮排放来自工业活动,”美国宇航局戈达德的Giada Arney说,她是这篇论文的合著者。“如果我们在另一个星球上观测到二氧化氮,我们将不得不运行模型来估计非工业来源可能产生的最大二氧化氮排放量。如果我们观察到的二氧化氮比我们的模型认为的非工业来源的更多,那么剩余的二氧化氮可能归因于工业活动。但在寻找地球外生命的过程中,总有可能出现误报,未来的工作将需要确保对区分真报和假报有信心。”

其他并发症包括大气中存在云或气溶胶。云和气溶胶吸收与二氧化氮相似的波长的光,因此它们可以模仿签名。该团队计划使用更先进的模型来查看云盖的自然可变性是否可用于区分两者。对于这个初步研究,研究人员使用了一个模型,该模型假设行星的气氛是从地面到空间的单个柱,许多层。这对于大多数目的来说是一个很好的假设和快速计算。但行星是3D对象,而不是单列。该团队的后续研究将使用3D模型来比较其初始结果的准确程度。

这项工作由NASA Goddard的卖家Exoplanet环境协作(SEEC)和NASA优先课程提供资金。美国宇航局的行星科学部门的研究计划得到支持。这项工作是通过美国宇航局天使生物学研究所的NASA虚拟行星实验室的一部分,以及美国宇航局天体学项目作为EXOPLANET系统科学(NEXSS)研究协调网络的NEXUS的一部分。

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