本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
如果我们真的要(再次)认真地在宇宙中寻找智能、技术生命的迹象,那么至关重要的是,我们要对各种选择进行全面的概述。我并不是说这是一个原创的提议,但我确实认为,我们都倾向于对技术特征的最新想法感到兴奋,而不是评估更广阔的可能性前景。当然,问题在于,这种前景可能非常非凡,以至于我们的轻信程度被拉伸到让人想要耸耸肩说“随便吧”的地步。
潜在的挑战是,我们是否真的可以用我们人类先验的知识来对可能性进行排序——这可能完全不合适。我不确定我们是否知道这个问题的答案,而这更是让更多人思考这个问题的理由。
所以,为了找点乐子,我想把我自己的关于有意和无意技术特征的想法列表放在一起。这些特征可能在我们的星系(甚至宇宙)中的任何地方都没有显现出来,但有些可能会,也许所有都可能。更重要的是,这个列表并没有过于深入地陷入关于这些事物背后的思想和动机,或关于它们的能动性的任何警告或假设。
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让我们从传统的可能性开始。
低频电磁辐射:
我们通常称之为“无线电”。长波长可能对宇宙距离毫无用处,波前会被星际介质严重扭曲,但从几兆赫兹到太赫兹(亚毫米波长)频段的任何频率似乎都是公平的游戏。SETI长期以来一直偏爱1.4到1.7 GHz等频率,作为宇宙“水坑”,包括羟基和氢的自然发射频率,以及地球监听的相对安静的频谱范围。这是一个合乎逻辑的首选,但在我看来,我们实际上不知道这是否真的是最佳的监听地点。
电磁辐射也可以在其E场和B场的极化中携带信息。在这种情况下,连续载波可能看起来完全无趣,但实际上可能在其极化特性上随着时间推移而疯狂地变化。
中频电磁辐射
红外线,通过可见光,到紫外线辐射不断地从宇宙的其余部分倾泻到我们身上,并且可以被操纵用于信号传输。光学SETI完全是关于这个范围,特别是相干的激光发射。也许是故意的信号传输,也许是星际光帆发射的泄漏,也许是无法理解的实验或文化表达。
高频电磁辐射
从软X射线到硬X射线再到伽马射线也从宇宙中扫过我们。我们已经非常擅长探测脉冲星甚至活动星系核等明亮源的快速变化。像NICER这样的实验已经证明,脉冲星上的X射线数据甚至可以用于一种行星际和星际GPS系统。
但是,对于所有电磁信号/通信/泄漏,实际上如何工作有无数种选择。我们倾向于从点对点信息交换的概念开始,或者任意广播以光子形式直接从源到达的信息。我认为这仅仅是一组选项。
激光绘画和蝙蝠信号
例如,有一个(真的)很大的激光器?那么“绘画”宇宙结构可能是一种研究它们的方式,也是一种广泛广播的方式。行星际激光雷达可以将单频光照射到整个行星系统中,用散射光子照亮它们。同样,为什么不点亮附近的星际气体和尘埃云,就像一个巨大的蝙蝠信号?来自星云的快速调制的光斑将以一个激光器的代价吸引来自多个方向的注意力。
激光信标和凌星相关信号
如果你知道有人可以看到行星凌星其母恒星,你可以设置在精确的时刻和正确的方向发出信号。你也可以(正如我的同事David Kipping和Alex Teachey指出的)掩盖或改变一些外星天文学家将推断出的关于你的行星的信息。
镜子
带有主动控制装置的大镜子(非常大的镜子)可以很容易地发送信号:开/关、部分开/部分关等等。许多较小镜子的阵列将提供最大的多功能性。无意的信号可能来自地球化改造(或更普遍的环境改造)或利用当地恒星发电的努力。但是,行星表面或行星际空间中任何反射结构的分布也可能产生更微妙的影响——技术的“闪光”。
中微子束
在穿过宇宙时基本上不受扰动的可探测物质的最佳形式?很可能是中微子。脉冲中微子束将是传播信息的绝佳方式,对其人为起源几乎没有歧义。
恒星光球或星际介质中的异常同位素混合物
有意或无意地将人工同位素或元素混合物撒入恒星大气或星际区域将是一种非常不同的技术特征。也许在某个地方存在一个外星长久组织,将其信息印在母恒星上以供后代瞻仰?
恒星活动操纵和恒星种群操纵
恒星上的日冕和色球活动可能会被改变(无意或有意)。磁场相互作用可能是一种实现此目的的机制。对恒星行为的操纵可能产生异常的恒星种群——无论是在元素组成方面还是在偏离预期的主序行为或晚期演化方面。
超相对论粒子
宇宙射线一直到达地球,有些已经传播了很远的距离。即使是不稳定的亚原子粒子,从中子到μ子等等,也可以通过相对论时间膨胀来保存。但是普通的旧原子核也做得很好。以接近光速的速度飞驰,它们可以通过原子序数或到达顺序来编码数据。我们只需要弄清楚如何在它们与地球大气层碰撞后产生其他粒子阵雨后捕获它们或追溯它们的原始成分。
旨在在星际介质或行星系统气体中产生特定光谱特征的分子
正如天文学家所知,分子越复杂,通过辐射的发射或吸收在星际空间中识别它就越困难。大分子最终会在光谱中产生许多复杂的带状结构,因为它们在空间中振动和旋转。但是,也许可以制造出经过调整的分子结构来产生非常特定的光谱——编码信息或只是喊出“人造”。
致密恒星天体——白矮星和中子星的凌星或掩星
恒星KIC 8462852(也称为Tabby星,以天文学家Tabetha Boyajian的名字命名)亮度异常变化引发了人们对某种可能人造的复杂结构(外星巨型结构)部分掩食恒星的猜测。到目前为止,对于这个案例来说,这似乎不太可能。如果你想用这种方式发送故意的消息,你最好掩食一个较小的物体,在那里你可以用你的材料支出获得更多的回报——用更少的材料更容易掩食或部分掩食一颗白矮星(是我们太阳大小的1%或2%)或一颗中子星(几十公里大小)。
物质倾倒到致密天体和黑洞吸积系统中
当你可以将少量物质倾倒到中子星等物体上,或倾倒到黑洞周围的吸积结构中时,为什么要建造用于星际通信的大型发电系统呢?仅仅几公斤物质简单地倾倒到一颗典型的中子星上,就会释放出相当于几百万吨当量氢弹的能量。正确定时地将质量释放到这些系统之一中将允许数据传输。
炸弹
最大的已引爆氢弹,沙皇炸弹,据估计会泵出相当于约2.1x1017焦耳/秒的亮度(持续一秒钟的一小部分时间)。我们太阳的亮度稳定在约3.8x1026焦耳/秒。那是亮十亿倍。但这实际上还不错。如今,我们正致力于直接成像系外行星,这些行星在窄带亮度中大约比其母恒星暗十亿倍。因此,在你的行星系统中释放一连串结构非常大的热核装置可能是一种打招呼的方式——尽管时间短暂。
孢子信息
这根本不是一个新想法,但将包裹在保护膜中的DNA之类的东西运输是一种发送信息的方式,或者只是揭示具有非常外星属性的生命的存在。这种微观信使可以通过激光推进在恒星之间吹送。或者在行星系统形成之前数十亿年放置,以便稍后纳入。它可能是一个分子信息,也可能是一段生物代码,它会悄悄地进入其他生命并在某种其他方式中使其存在为人所知。尽管它非常具有推测性(并且就科学起源故事而言令人不满),但有可能在另一个世界播种生命是外星信息传递的终极行为。
人工制品和/或存储设备(Fed-Ex选项)
对于我们大多数人来说,如果我们要传输大量数据,那么装载硬盘并将其空运到世界各地比通过普通互联网发送它更有效。跨星际距离的带宽可能受到同样的限制。最好将信息以物质形式打包并将其在恒星之间投掷。物理上跨越10光年发送PB级数据可能需要100年,但这相当于每年10TB的数据速率或大约每秒317KB。对于60万亿英里的距离来说,吞吐量还不错。