探测数光年外的智慧生命温室气体可能预示着外星活动

如果外星人改造了他们太阳系中的一颗行星，使其温度升高，我们就能发现。加州大学河滨分校的一项新研究确定了人造温室气体，这些气体可能是改造后的行星的遗留物。

一颗经过人工改造的行星已适合生命生存。研究中描述的气体即使在太阳系外行星的大气中浓度相对较低，使用现有技术也可以检测到。这可能包括詹姆斯·韦伯太空望远镜，或未来欧洲主导的太空望远镜概念。

尽管必须在地球上控制此类污染气体以防止对气候产生有害影响，但有理由在系外行星上故意使用它们。

“对我们来说，这些气体是有害的，因为我们不想加剧气候变暖。但对于一个文明来说，它们可能是有益的，因为这个文明可能想阻止即将到来的冰河时代，或者改造其系统中原本不适合居住的行星，就像人类对火星的设想一样，”加州大学河滨分校天体生物学家、主要研究作者爱德华·施维特曼(EdwardSchwieterman)说。

由于这些气体在自然界中并不大量存在，因此它们一定是人造的。因此，发现它们将是智慧、使用技术的生命形式的标志。这种迹象被称为技术特征。

研究人员提出的五种气体在地球上用于制造计算机芯片等工业应用。它们包括氟化的甲烷、乙烷和丙烷，以及由氮和氟或硫和氟组成的气体。《天体物理学杂志》上的一篇新论文详细介绍了它们作为地球化气体的优点。

其中一个优点是，它们是极其有效的温室气体。例如，六氟化硫的增温能力是二氧化碳的23,500倍。相对较少的量就能使一颗冰冻星球升温至液态水可在其表面存续的程度。

至少从外星的角度来看，这些气体的另一个优点是它们寿命极长，可以在类似地球的大气层中存续长达5万年。“它们不需要经常补充就能维持适宜的气候，”施维特曼说。

其他人则提出将制冷剂化学物质(如氟利昂)作为技术特征气体，因为它们几乎完全是人造的，并且在地球大气中可见。然而，氟利昂可能没有好处，因为它们会破坏臭氧层而新论文中讨论的全氟化气体则具有化学惰性。

“如果另一个文明拥有富氧大气层，他们也会想要保护臭氧层，”施维特曼说。“氟利昂会在臭氧层中分解，即使它们催化了臭氧层的破坏。”

由于氟利昂更容易分解，因此寿命也很短，这使得它们更难被检测到。

最后，氟化气体必须吸收红外辐射才能对气候产生影响。这种吸收会产生相应的红外特征，可以用太空望远镜探测到。利用当前或计划中的技术，科学家可以在某些附近的系外行星系统中探测到这些化学物质。

“在类似地球的大气中，每百万个分子中只有一个可能是这些气体之一，并且有可能被检测到，”施维特曼说。“这种气体浓度也足以改变气候。”

为了得出这一计算结果，研究人员模拟了TRAPPIST-1系统中的一颗行星，距离地球约40光年。他们之所以选择这个包含七颗已知岩石行星的系统，是因为它是除我们自己的行星系统之外研究最多的行星系统之一。它也是现有太空望远镜研究的现实目标。

该小组还考虑了欧洲LIFE任务探测氟化气体的能力。LIFE任务将能够使用红外光直接对行星进行成像，使其能够比韦伯望远镜瞄准更多的系外行星，韦伯望远镜观察行星经过恒星前方时的情况。

这项工作是与瑞士联邦理工学院/PlanetS的DanielAngerhausen以及美国宇航局戈达德太空飞行中心、蓝色弹珠空间科学研究所和巴黎大学的研究人员合作完成的。

虽然研究人员无法量化在不久的将来发现这些气体的可能性，但他们相信——如果这些气体存在——完全有可能在目前计划的表征行星大气的任务中探测到它们。

“如果你的望远镜已经因为其他原因而对这颗行星进行了表征，那么你不需要额外的努力来寻找这些技术特征，”施维特曼说。“而且找到它们将是令人震惊的。”

研究团队的其他成员不仅对发现智慧生命迹象的潜力充满热情，而且也对当前的技术使我们更接近这一目标感到兴奋。

“我们的思想实验展示了下一代望远镜的威力。我们是历史上第一代拥有系统地寻找银河系附近生命和智慧生命的技术的人，”安格豪森补充道。