识别外星技术的特征可能是寻找地外智能生命的关键

如果一个外星人看上了地球，许多人类技术--从手机塔到荧光灯泡--都可能成为标志着生命存在的灯塔。我们是两位从事寻找地外智慧的天文学家--或称SETI。在我们的研究中，我们试图描述和探测来自地球以外的技术迹象。这些被称为技术信号。虽然扫描天空以寻找一些外星奥运会的电视广播听起来很简单，但寻找遥远的先进文明的迹象是一项比它看起来更细微和困难的任务。

用无线电和激光说"你好

现代科学对地外智慧的搜索始于1959年，当时天文学家朱塞佩-科科尼和菲利普-莫里森表明，来自地球的无线电传输可以被星际距离的无线电望远镜探测到。同年，弗兰克-德雷克启动了第一次SETI搜索，即"奥兹玛计划"，他将一台大型射电望远镜对准附近两颗类似太阳的恒星，以观察是否能探测到来自它们的无线电信号。在1960年发明了激光之后，天文学家们表明，也可以探测到来自遥远星球的可见光。

一个激光器--就像这里看到的那个--或无线电波束有意指向地球，将是地外生命的一个强烈信号。资料来源：G. Hüdepohl/ESO

这些探测来自另一个文明的无线电或激光信号的最初的基础性尝试，都是在寻找集中的、强大的信号，这些信号可能是故意发送到太阳系的，并且是为了被发现。

鉴于20世纪60年代的技术限制，天文学家没有认真考虑寻找广播信号--像地球上的电视和无线电广播会泄漏到太空。但是一束无线电信号，在其所有的能量都集中在地球上的情况下，可以从更远的地方探测到，您可以想象一下激光和一个微弱的灯泡之间的区别。

寻找有意发射的无线电和激光信号仍然是当今最流行的SETI策略之一。然而，这种方法假设地外文明想要与其他技术先进的生命沟通。人类很少向太空发送有针对性的信号，一些学者认为，智能物种可能有目的地避免广播出他们的位置。这种寻找可能没有人发送的信号的做法被称为SETI悖论。

这个艺术家的印象图显示了平方公里阵列，这是一个目前正在澳大利亚和非洲建造的望远镜阵列，其灵敏度足以探测到来自遥远星球的相当于无线电广播的信号。来源：SPDO/TDP/DRAO/Swinburne Astronomy Productions

泄漏的无线电波

尽管人类并没有有意识地向宇宙传输很多的信号，但今天人们使用的许多技术产生了大量的无线电传输，并泄漏到太空中。如果这些信号来自附近的恒星，那么其中一些信号是可以被探测到的。

世界范围内的电视塔网络不断地向许多方向发射信号，这些信号泄漏到太空中，并能积累成可探测的，尽管相对微弱的无线电信号。有关目前地球上手机信号塔发射的无线电频率是否可以用今天的望远镜探测到的研究正在进行，但是即将到来的平方公里阵列射电望远镜将能够探测到更微弱的无线电信号，其灵敏度是目前射电望远镜阵列的50倍。

不过，并不是所有的人为信号都是如此不聚焦的。天文学家和空间机构使用无线电波束与太阳系中的卫星和航天器进行通信。一些研究人员还利用无线电波做雷达来研究小行星。在这两种情况下，无线电信号都比较集中，指向太空。任何地外文明如果碰巧在这些光束的视线范围内，都有可能探测到这些清晰的人造信号。

戴森球是一个理论上的巨型基础设施，它将围绕一颗恒星，收集其光线作为能源使用。资料来源：Kevin Gill/Flickr

寻找巨型建筑

除了找到真正的外星飞船之外，无线电波是科幻电影和书籍中最常见的技术特征。但它们并不是唯一可能存在的信号。

1960年，天文学家弗里曼-戴森（Freeman Dyson）提出理论，由于恒星是迄今为止任何行星系统中最强大的能量来源，一个技术先进的文明可能会收集相当一部分恒星的光作为能源，而这基本上就是一个巨大的太阳能电池板。许多天文学家称这些为巨型建筑，并且有一些方法可以探测到它们。

在使用捕获的光线中的能量后，先进社会的技术会将一些能量作为热量重新释放出来。天文学家已经表明，这种热量可以作为来自恒星系统的额外红外辐射被探测到。

找到巨型基础设施的另一个可能的方法是测量它对一颗恒星的调光效果。具体来说，围绕恒星运行的大型人造卫星会周期性地阻挡一些恒星的光线。这将表现为随着时间的推移，恒星表面亮度的下降。天文学家可以检测到这种效应，就像今天发现遥远的行星一样。

高级文明可能会产生大量的污染，其形式包括化学品、光和热，这些都可以在遥远的太空中被探测到。资料来源：NASA/Jay Freidlander

先进文明会有各种形式的污染

天文学家想到的另一个技术特征是污染。

化学污染物--如地球上的二氧化氮和氯氟烃几乎都是由人类工业生产的。用詹姆斯-韦伯太空望远镜用来搜索遥远星球的生物迹象的同样方法，有可能在系外行星的大气层中检测到这些分子。如果天文学家发现一颗行星的大气层中充满了只能由技术生产的化学物质，这可能是一个生命的迹象。

最后，来自城市和工业的人造光或热也可以用大型光学和红外望远镜探测到，就像大量的卫星在行星上运行一样。但是一个文明需要产生比地球多得多的热量、光和卫星，才能用人类目前拥有的技术在浩瀚的太空中被探测到。

哪种信号是最好的？

没有任何一个天文学家发现过被证实的技术信号，所以很难说什么会是检测到外星文明的第一个迹象。虽然许多天文学家对什么可能成为一个好的信号想了很多，但最终，没有人知道外星技术可能是什么样子的，宇宙中又有什么信号。

一些天文学家支持一种普遍的SETI方法，即在太空中寻找任何目前科学知识无法自然解释的东西。有些人，像我们一样，继续寻找有意和无意的技术信号。底线是，有许多途径可以探测到遥远的生命。由于没有人知道哪种方法有可能首先成功，所以仍有许多令人兴奋的工作要做。

作者：

Macy Huston - 宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学博士生

Jason Wright - 宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学教授

本文首发于The Conversation