根据污染物及其形成污染的性质（根据污染寻找地外文明是谁提出的）

写| BillSteigerwald

翻译|耿淑娟

修改|张

最近，美国宇航局公布的一项研究表明，如果在我们附近的恒星系统中存在高级地外文明，我们或许可以利用它自身的空气污染来探测它。这项研究主要评价了一种空气污染物——二氧化氮。在地球上，这种气体主要是通过燃烧化石燃料产生的，但也有一些非工业来源，如一些生物过程、闪电和火山爆发。

“在地球上，大多数二氧化氮来自人类活动——如汽车尾气和化石燃料发电厂，”美国宇航局戈达德太空飞行中心的Ravi Kopparapu说。“在低层大气中(距地面约10至15公里)，大部分二氧化氮来自人类活动。因此，在宜居星球上观测到二氧化氮，或许可以解释该星球上存在工业化文明。”Kopparapu是这项研究的第一作者，该研究已被《天体物理学杂志》接受。

迄今为止，天文学家已经发现了4000多颗系外行星。据我们所知，有些星球可能有适合生命存在的环境条件，在其中一些星球上，生命可能已经达到了科技文明的水平。由于其他恒星周围的行星(系外行星)距离太远，科学家无法通过发射航天器来寻找其生命或文明的迹象。因此，他们需要使用强大的望远镜来观察这些系外行星大气层内部的物质。

生命迹象的一个可能迹象是，大气由氧气和甲烷等气体组成。同样，系外行星的科技标志也可能是在地球上被视为污染的气体，比如工业过程的副产品二氧化氮。

“其他研究已经将含氯氟烃(CFCs)作为一种可能的科学和技术标记。含氯氟烃是一种工业产品，曾被广泛用作制冷剂，后来因为会导致臭氧空洞而被淘汰。”论文合著者、蓝色大理石空间科学研究所的雅各布·哈克-米斯拉(Jacob Haqq-Misra)说，“CFC也是一种强大的温室气体，它可以从大气中获得额外的热量，可用于火星等其他行星的地球化学转化。据我们所知，生物根本不产生CFC，所以它是比二氧化氮更明显的科技标志物。但是，它是一种非常特殊的人造化学物质，在其他星球上可能并不常见；相比之下，二氧化氮是任何燃烧过程的一般副产品。”

在这项研究中，研究小组使用计算机建模来预测二氧化氮污染产生的信号是否可以被当前和未来的望远镜探测到。大气中的二氧化氮会大量吸收一定波长的可见光，可以通过观测系外行星绕恒星运行时反射的光来探测。

研究人员发现，对于一颗围绕类太阳恒星运行的类地行星来说，如果当地文明像地球一样产生了相当数量的二氧化氮，那么利用未来美国宇航局发射的大型可见光望远镜，我们可以在大约30光年的距离上观察它大约400个小时，然后发现它。虽然这个观察时间很长，但也不是前无古人。美国宇航局的哈勃太空望远镜也花了类似的时间进行著名的深空观测。

研究人员还发现，比太阳更冷、更常见的恒星(如K型和M型恒星)会产生更强、更可检测的二氧化氮信号。这是因为紫外线可以分解二氧化氮，这些恒星产生的紫外线较少。各种类型的恒星也增加了发现外星文明的几率。

由于二氧化氮也可以由自然环境产生，因此在未来，科学家必须仔细分析系外行星，以确定在技术先进的社会中是否会产生其他物质。论文合著者、美国宇航局戈达德太空飞行中心的贾达·阿尼(Giada Arney)说:“在地球上，大约76%的二氧化氮排放是由工业活动造成的。如果我们在另一个星球上观察到二氧化氮的存在，我们将需要通过模型来估计非工业来源的二氧化氮最大排放量。然而，如果观察到的二氧化氮量超过最大排放量，过量的二氧化氮可能来自工业活动。但在寻找地外生命的过程中，总有误报的可能，所以在今后的工作中，需要确保能够区分正报和误报。”

也有可能行星的大气中有云或气溶胶。云、气溶胶和二氧化氮吸收相似波长的光，这可能导致假阳性。研究小组计划使用更先进的模型来判断是否可以用云的自然变化来区分这两者。在初步研究中，研究人员使用模型将行星大气假设为从地面到太空的多层空气柱。在大多数情况下，这是一个很好的假设，可以很快计算出来。但是行星是三维物体，不是一维的空气柱。在后续研究中，该团队将使用3D模型来验证这一初步结果的准确性。