作者| BillSteigerwald
翻译|耿淑娟
修改|张
最近美国宇航局发表的一项研究表明，如果我们附近的恒星系统中有一个先进的外星文明，我们也许可以利用它自身的空气污染来探测它。这项研究主要评估一种空气污染物，——二氧化氮。在地球上，这种气体主要是由化石燃料燃烧产生的，但它也有一些非工业来源，如一些生物过程、闪电和火山爆发。
美国宇航局戈达德太空飞行中心的Ravi Kopparapu说：“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。”“低层大气(离地面约10至15公里)中的大部分二氧化氮来自人类活动。所以，在一个宜居星球上观测二氧化氮，可能预示着这个星球上存在着工业化文明。”Kopparapu是本研究的第一作者，本论文已被《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阈值，在其中的一些星球上，生命可能已经达到了科技文明的水平。因为其他恒星周围的行星(系外行星)太远，科学家无法通过发射宇宙飞船来寻找它们的生命或文明迹象。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中的物质。
生命迹象的一个可能标志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被认为是地球污染的气体，如工业过程的副产品二氧化氮。
“其他研究已经把含氯氟烃作为一种可能性
的科技标志物。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层空洞而被淘汰。” 该论文的合作作者、蓝色大理石太空科学研究所的Jacob Haqq-Misra表示，“CFC也是一种强效温室气体，可从大气层获取额外热量，可以用于火星等其他行星的地球化改造。据我们所知，生物完全不会产生CFC，因此与二氧化氮相比，它是一种更明显的科技标志物。但是，它是非常特殊的人造化学品，在其他星球上可能并不普遍；而相比之下，二氧化氮则是任何燃烧过程的一般副产物。”
在这项研究中，研究小组利用计算机建模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检测到。大气中的二氧化氮会大量吸收一定波长的可见光，这可以通过观察系外行星绕恒星运行时反射的光来检测。
研究人员发现，对于一颗围绕类日恒星运行的类地行星，如果当地的文明产生了和地球相当数量的二氧化氮，那么使用未来NASA发射的大型可见光望远镜，我们就能在30光年左右的距离内观测约400小时，进而发现它。此观测时间虽然十分漫长，但并非史无前例，NASA的哈勃太空望远镜便花费了相似的时间进行著名的深空观测（Deep Field observations）。
研究者们还发现，比太阳温度更低、更常见的恒星（如K和M型恒星）将产生更强且更易被检测到的二氧化氮信号。这是因为紫外线能够分解二氧化氮，而这些恒星产生的紫外线较少。多种类型的恒星也增加发现外星文明的机会。
由于二氧化氮也可以由自然环境产生，因此将来科学家们必须细致地分析系外行星，判断是否还有其他物质会产生于一个技术发达的社会。该论文的共同作者、NASA戈达德太空飞行中心的 Giada Arney表示：“在地球上，约有76%的二氧化氮排放是由工业活动造成的。如果我们观察到另一颗行星上存在二氧化氮，那么将需要通过模型来估算非工业来源产生的最大二氧化氮排放量。而如果观察到的二氧化氮量超出了最大的排放量，则多余的二氧化氮可能产生于工业活动。但是，在寻找地外生命的过程中，总是存在假阳性的可能性，因此在未来的工作中，需要确保能够区分阳性和假阳性。”
还有可能存在的情况是，行星的大气中存在云或气溶胶。云、气溶胶和二氧化氮吸收的光的波长相似，因此可能会导致假阳性。该研究团队计划使用更先进的模型来判断，是否能够利用云层的自然变化来对二者进行区分。在初步研究中，研究人员利用模型，将行星大气层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，且能进行快速计算。但是行星是三维物体，而不是一维的空气柱。该小组在后续的研究中，将使用3D模型来验证比较这一初步结果的准确性。
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