黑暗森林里，我們是否已經(jīng)暴露了？

1920年，通用汽車找來美國發(fā)明家查爾斯·富蘭克林·凱特靈，改良了上世紀(jì)90年代由弗雷德里克·斯瓦特首次合成出的氟氯烴，使其成為了穩(wěn)定、“安全”且有效的制冷劑。

這類制冷劑后來被稱為氟利昂，在之后的數(shù)十年被廣泛的應(yīng)用在空調(diào)、冰箱等制冷設(shè)備當(dāng)中。由于其出色的物理性質(zhì)，氟利昂還被大量使用作為香水、殺蟲劑等噴霧設(shè)施的分散劑和精密設(shè)備的清洗劑。

那時候的人們還沒有意識到，這種大自然中從未存在過的化學(xué)物質(zhì)能夠?qū)⒌厍蚋脑斐墒裁礃幼印?/p>

時值1957年，在劍橋大學(xué)任職的喬·法曼隨南極科考隊前往哈雷灣觀測站，他的任務(wù)便是監(jiān)測空氣中的臭氧含量，此后每年他都會前往南極對這一數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

在當(dāng)時第七大陸探索是一件極富價值的工作，包括英國在內(nèi)的12個國家都在南極設(shè)立了多個觀測站，而臭氧含量監(jiān)測也只是一個極微小的任務(wù)。

然而在1981年春天，新測量得到的結(jié)果引起了喬·法曼和同事們的注意，因為數(shù)據(jù)顯示南極上空的臭氧層面積較過去小了許多。為了排除測量錯誤導(dǎo)致的誤差，他們重新校準(zhǔn)了儀器，并繼續(xù)進(jìn)行觀測，然而隨后幾年數(shù)據(jù)顯示南極上空的臭氧仍在持續(xù)減少。

臭氧層空洞從1979年至2019年的變化 / 歐洲環(huán)境署

喬·法曼意識到事情或許有些大條了。

經(jīng)過統(tǒng)計，至1984年10月，南極上空的臭氧層面積比平均水平減少了40%，天空中存在著一個偌大的臭氧層空洞。并且對過去的記錄顯示，臭氧層的減少實際上從1977年就已經(jīng)開始了。次年5月，《自然》雜志刊登了喬·法曼團(tuán)隊的文章，臭氧層空洞問題正式進(jìn)入了大眾的視野。

衛(wèi)星監(jiān)測南極臭氧厚度按年份遞減的情況 / TMOS

科研人員們將目光投向氟利昂是一件很迅速的事情，但在最開始也的確沒有人能夠想到這種合成物質(zhì)會在半個世紀(jì)之后釀成大禍。

氟利昂化學(xué)性質(zhì)異常穩(wěn)定，在大氣對流層中可以安然存在近一個世紀(jì)，但它們只需要不到15年就可以緩慢爬升到對流層之上波瀾不驚的平流層中。在這里，氟利昂會在紫外線的作用下釋放氯離子，并成為分解臭氧的催化劑。而在整個分解過程中，一個氟利昂分子可以促成近十萬個臭氧分子的湮滅。

雖然大多數(shù)國家已經(jīng)于1987年8月共同簽署了蒙特利爾議定書，禁止使用氟氯碳化物等容易造成臭氧破壞的氟利昂類物質(zhì)，然而作為替代品的氫氟碳化合物卻是超溫室效應(yīng)氣體，實際上時至今日，人類仍舊未能發(fā)現(xiàn)任何完全無毒害又不易燃的化合物來替代氟利昂作為冷媒。

更要命的是，此前排放的氟利昂，至今仍舊飄蕩在大氣層上空，而它們，或許將作為地球人類的文明印記，被地外文明察覺。

作為一種大自然中絕不會自發(fā)產(chǎn)生的物質(zhì)，大氣層中的氟利昂等復(fù)雜有機(jī)物會成為十分明顯的文明標(biāo)志，這種標(biāo)志甚至比金星上若隱若現(xiàn)的磷化氫氣體更為確切。畢竟只有那些進(jìn)行過猖獗的工業(yè)化發(fā)展的文明才會在自己母星的大氣層中留下這些殘留物。

當(dāng)然，這種盲目無知導(dǎo)致的后果或許是共通的，畢竟在文明的發(fā)展史中，廣泛的理性認(rèn)知總是滯后的。也正是因此，或許利用非自然物質(zhì)作為生命印記也是一種新的尋找外星生命的途徑。

最近發(fā)表在ArXiv板塊的文章探討了利用詹姆斯·韋布望遠(yuǎn)鏡（JWST）搜尋系外行星大氣中工業(yè)污染物的可能性，這篇文章就氟氯烴和強(qiáng)效溫室劑等物質(zhì)在大氣中的表現(xiàn)進(jìn)行了探討。當(dāng)然對于詹姆斯·韋布望遠(yuǎn)鏡來說尋找氟氯烴等物質(zhì)依舊存在很多限制，比如行星附近的恒星太亮將會淹沒大氣層中的信號。

但是對于M型恒星，也就是那些黯淡但是長壽的紅色矮星，望遠(yuǎn)鏡或許很有希望看到其附近的行星大氣中是否存在這些工業(yè)文明產(chǎn)物。

例如處于太陽系附近的TRAPPIST-1，這是一顆位于寶瓶座的40光年外的紅矮星，它的周圍存在7顆類地行星，并且其中至少3顆位于宜居帶內(nèi)。如果詹姆斯韋布望遠(yuǎn)鏡能夠在某一顆行星的大氣層中注意到什么，或許就將開啟新的地外文明探索里程。

有趣的是，如果TRAPPIST-1的某顆行星上真的有文明發(fā)射了一顆詹姆斯·韋布望遠(yuǎn)鏡級別的空間望遠(yuǎn)鏡，他們大概看不到地球大氣中氟氯烴，因為太陽實在是太亮了。但如果他們能夠發(fā)射更高探測精度的觀測設(shè)備，或許故事又將會大不相同。

借助污染物探測外星文明存在的可能性不是一個新課題，除了氟氯烴類衍生物，二氧化氮（NO2）也是一種具有技術(shù)印記的污染物，這種來自于化石燃料消耗的副產(chǎn)物，只會在工業(yè)文明高度發(fā)達(dá)的文明的大氣中富集。

當(dāng)工業(yè)文明來到后期，一些文明個體終于發(fā)覺大氣污染的嚴(yán)重性，轉(zhuǎn)而發(fā)展可持續(xù)能源——比如太陽能，它們在地面上大規(guī)模鋪設(shè)的太陽能電池板中可能富含一系列礦物，而這些物質(zhì)所反射的光線將也能在行星光譜中顯現(xiàn)。

美國航空航天局在2020年授予紐約羅徹斯特大學(xué)一筆基金，用于建立數(shù)據(jù)庫監(jiān)測行星大氣光譜中可能存在的生物印記——二氧化碳、氟氯烴或是太陽能電池板的反射光。

雖然我們盡全力主動出擊，去搜尋外星人的存在。但或許，我們這顆被工業(yè)文明污染過的地球，早已明晃晃地出現(xiàn)在了某個高等文明的望遠(yuǎn)鏡之中。也許他們也正在努力同人類取得聯(lián)系，又或許他們已經(jīng)作出了另一些決定……

來源：中國國家天文

作者：貓又，國家天文臺博士在讀，目前在用天眼觀測宇宙中性氫分布狀況，因為家中貓貓聽不懂自己的科普常常焦頭爛額。

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