位于智利的欧洲南方天文台3.6米望远镜上方的银河系。（图片来源：Serge Brunier/ESA）
长久以来，人类一直试图通过无线电信号来搜索地外文明，却一无所获。现在，有科学家提出了新的方式搜索方式：任何文明通过科技改变其居住环境，都会在它们的星球上留下“技术征迹”，从而在宇宙中暴露自己的存在。然而这条线索是双向的，地外文明向我们暴露的同时，我们也向他们暴露了自己。我们的科技活动痕迹会不会引来地外文明的关注，进而引发不可预料的后果？
人类在宇宙中是孤独的吗？如果不是， 我们和宇宙中的其他文明要如何获知彼此的存在？
与外星文明接触似乎是人类与生俱来的渴望。在科技发展的每个阶段，都有科学家设想过如何与外星文明交流。1802年，当时还很年轻的德国数学家高斯提出过一个想法：将西伯利亚的大片森林清空，种上小麦，并在麦田中绘制出一个表示勾股定理的巨大图案，以此向可能存在的火星人宣告地球文明的存在。在早期电灯出现后，法国发明家夏尔·克罗（Charles Cros）意识到，假如制造一个巨大的电灯，就可以向金星和火星发送信息。1900年，无线电信号传输技术刚刚兴起，作为技术推动者之一的尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）写道，通过无线电波，“星际通信已成为可能”。一年后，他甚至报告了疑似来自另一个世界的信号。
从那之后，尽管人类技术有了长足的进步，无线电信号仍然是寻找外星文明的首选媒介。在特斯拉之后整整一个世纪，从事地外文明搜索的研究人员仍在用天线扫描天空，监听来自其他世界的无线电传输信号。然而，这些努力换来的只是一些短暂的错误警报，和不断收紧的关于地外文明存在可能性的统计上限，却在搜索地外文明方面一无所获。
也许是时候再次更新我们的星际交流技术了？美国罗切斯特大学的天体物理学家亚当·弗兰克（Adam Frank）告诉我们，他并不看好目前的“点亮灯塔”式的搜索方式。“这种想法的本质是，你在等着别人用无线电给你发送信息。但我想，也许不会有外星文明这么做。”弗兰克主张采用另一种方法来寻找外星文明，这种方法专注于寻找“技术征迹”（technosignatures）:任何文明通过科技改变其居住环境，都会在它们的星球上留下痕迹。
本文转载自微信公众号“环球科学”（ID：huanqiukexue），原文首发于2021年11月16日，原标题为《小心使用空调和冰箱，可能会被外星人发现！》，不代表瞭望智库观点。
1 文明会留下痕迹
尽管搜索地外文明的进程停滞不前，但天文学家在另一个领域取得了进展——搜索太阳系外的行星。自1995年日内瓦天文台的米歇尔·马约尔（Michel Mayor）和迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）发现了第一颗围绕太阳以外的恒星运行的行星以来，人类发现的系外行星总数目前已超过4500颗。
第一颗被发现的系外行星的图像。这颗行星（左下角）距离地球约 200 光年，质量是木星的五倍左右，并附着在年轻的褐矮星（中心）上。（图片来源：ESO）
发现这些系外行星后，天文学家自然会好奇那里是否存在生命。为此他们创造了一个新词，“生物征迹”（biosignatures），用来描述一个星球上生命活动留下的化学痕迹。例如，在地球上，氧气由光合作用产生，甲烷则由微生物消化有机物产生。这两种气体很容易发生反应，所以甲烷会很快从富含氧气的大气中消失，除非它得到稳定的补充。因此，如果在一颗系外行星的大气中同时发现了大量氧气和甲烷，就说明甲烷很可能有一个稳定的生物来源，这是那里存在生命的有力证据。
关注地外文明的科学家很快受到了生物征迹的启发：如果任何代谢活动的痕迹都可以视为生命存在的证据，那么，任何有意识的技术活动留下的痕迹，不也可以作为文明存在的证据吗？人类以千万种方式改变着地球，在白天排放污染物，在晚上点亮城市。虽然我们并不是在刻意向宇宙广播地球上有文明存在，但人类活动在地球上留下痕迹实在无可避免，就像微生物无法停止释放甲烷一样。推而广之，我们可以预期，任何先进的外星文明都会明显地改变它们居住的星球，从而在宇宙中留下存在的痕迹。
在2006年国际天文联合会（International Astronomical Union）的一次演讲中，天文学家吉尔·塔特（Jill Tarter）首次阐述了“技术征迹”这个新概念，并认为我们需要拓宽地外文明搜索的定义。2018年秋天，NASA在得克萨斯州休斯顿召开了一次关于技术征迹的研讨会，正是在这次会议上，弗兰克抛弃了通过无线电搜索地外文明的想法，转而寻找起宇宙中的技术征迹。
那么，有哪些技术征迹可以揭示地外文明的存在呢？大气中的氯氟烃或许是一个有希望的起点。在人类世界中，氯氟烃是一种用途广泛的化合物，在冰箱和空调中它被用作关键的制冷剂，在其他场合它也常被用作溶剂、发泡剂或火箭燃料。既然我们觉得这种化学物质如此实用，也许其他文明也会这么想。
氯氟烃并不会天然地存在于在大气中，但它一旦释放进入大气，即使在浓度较低也很容易检测到，所以这种化学物质或许会是一种实用的技术征迹。当然，氯氟烃的一大危害是会破坏臭氧层，因此它在人类社会中正在被逐步淘汰。如果地外文明足够高级，很难想象它们还在使用氯氟烃不计后果地污染家园。不过，这些文明可能也并不需要臭氧层。弗兰克指出，它们可能居住在地下，或者在不宜居的地方建立起了“人”造定居点。
为了解决能源问题，地外文明很可能会利用它们的恒星发出的光，那么它们也要建起“太阳”能发电设施。如果它们建立起了规模足够大的“太阳”能板，覆盖它们的家园，它们将显著改变星球的外观：光伏阵列反射的光线看起来与湖泊或岩石反射的光线有很大不同。更妙的是，不管地外文明的能源技术发展到何种阶段，我们都可以预期它们会广泛使用“太阳”能发电。弗兰克的团队正在模拟各种可行的“太阳”能装置的外观，并评估我们需要用什么手段在另一颗恒星的周围发现这些装置。
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除此之外还有一些有趣的技术征迹。下一代空间望远镜预期能够探测到30光年外行星上的二氧化氮水平，而二氧化氮是高温燃烧的副产物，也许暗示了地外文明的工业活动。另外，任何已知的能耗过程，无论多么清洁，也会散发热量。扫描不寻常的红外热辐射可能也会是识别系外行星上的城市或工业园区的一种方法。不幸的是，这些信号甚至比氯氟烃或“太阳”能板发出的信号更加微弱，我们不太可能通过目前的探测手段发现它们，除非地外文明的活动规模远远超过人类社会。
2 坐标暴露，是福是祸？
技术征迹或许是搜索地外文明的新线索，但我们要清楚，这条线索是双向的——地外文明的技术征迹暴露给我们的同时，我们的技术征迹也会暴露给它们。今年六月发表在《自然》杂志上的一项研究发现，地球从太阳前面经过的凌日过程，可以被附近1715个恒星系统观测到。如果这些世界存在文明的话，它们可以抓住这个窗口期分析地球大气的成分，“看”到其中的氯氟烃、二氧化氮，从而获悉人类文明的秘密。
图片来源：Pixabay
地外文明也可以通过技术征迹发现人类文明，这对我们来说意味着什么呢？包括刘慈欣《三体》在内的很多科幻小说对此发出了警告：不要让地外文明知晓我们的存在。这些文明很可能已经存在了数十亿年，远比人类文明先进。它们一旦知道我们在哪里，可能会伤害我们，而人类对此毫无还手之力。所以，为了避免被地外文明发现，人类需要减少技术征迹，尽可能地把自己隐藏起来吗？例如，我们应该从今天起就停止使用冰箱和空调，避免向大气排放氟氯烃吗？
但道格拉斯·瓦科赫（Douglas Vakoch）认为，这种担忧更多是出于恐惧，而不是出于理性的思考。他是一名心理学家和天体生物学家，曾在地外文明搜索研究所（SETI Institute）在塔特的领导下工作。后来，瓦科赫建立了自己的组织——主动搜寻地外文明计划（METI）。他认为，人类文明的技术征迹已经摆在那里，宇宙中的所有文明都能看到，现在隐瞒已经太晚了。但是既然到目前为止，也没有发生什么不好的事情，我们或许不必担心在潜在的地外文明“眼中”暴露的危险。
从统计学上讲，任何我们能够接触到的外星文明都可能比人类文明历史悠久得多，它们的技术可能也要先进得多。“我们有什么东西值得它们来抢夺呢？”瓦科赫问道。他认为，或许我们可以让它们回想起自己文明的起源，或者给智慧生命的发展方式提供新的视角。也许它们会出于对地球上这个年轻文明的善意和关心而作出回应，但也可能不会。思考地外文明的交流动机，是技术征迹研究更高层次上的任务。
如果瓦科赫是对的，寻找地外文明单靠倾听是行不通的，用空气污染和城市灯光做标记也无济于事。加入宇宙文明大家庭的唯一方式是大声向宇宙宣布:“我们在这里！如果你做出回应，我们有非常惊人的事情要告诉你！”
