富氧系外行星上更有可能发现外星技术信号

小乖欢颜僮

新的研究表明，为了让智慧生命发展技术，类地行星的大气需要至少含有18%的氧气。(图片鸣谢:美国国家航空航天局/欧空局/G .培根(STScI))

（）据美国太空网（基思·库珀）：根据一项新的研究，外星猎人应该在大气层中拥有高氧丰度的行星上寻找技术生命，这项研究旨在磨练对外星文明技术签名的搜索。

阿米迪欧·巴尔比是意大利罗马托尔·韦尔加塔大学的天文学和天体物理学副教授，亚当·弗兰克是美国罗彻斯特大学的物理学和天文学教授，他们认为，一个星球的大气层需要含有至少18%的氧气，才能促进科技文明的发展。他们说，原因很简单:火需要氧气。

弗兰克在一份声明中说:“在一个没有氧气的世界里，你可能会得到生物学——你甚至可能会得到智慧生物。”“但是没有现成的火源，你永远也不会开发出更高的技术，因为更高的技术需要燃料和熔化。”

巴尔比和弗兰克将18%的水平描述为“氧气瓶颈”，它可能会阻碍智能生命开发我们可以通过无线电信号检测的复杂技术。这包括任何外星城市的灯光，戴森星团的红外辐射，或者可能是穿越外星恒星的巨型结构。这个概念加入了科学家在寻找外星生命期间讨论的其他类似瓶颈，包括一个决定多细胞生命进化的瓶颈，一个涉及使用工具的智能发展的瓶颈，甚至一个调节外星社会是否可以避免自爆的瓶颈。它们一起形成了“大过滤器”，这是经济学家和未来学家罗宾·汉森提出的一个概念，同时描述了技术生命发展的一系列障碍，试图解释为什么它在我们的星系中似乎很稀少。

研究小组称，氧含量低于18%的系外行星不足以进行长时间的露天燃烧。例如，这将限制冶金，并限制化石燃料的燃烧。虽然缺乏后者可能会导致更清洁的环境，但没有前者，将很难维持任何种类的广泛工业或制造建造无线电发射机所需的材料，这些发射机可以发送我们的设备可以检测到的信号。

在地球上，我们大气中的氧气含量为21%，但情况并非总是如此。在其生命的前半部分，地球的大气主要由氮气和二氧化碳组成，氧气可能只占0.001%。然后，大约24亿年前，我们星球大气中的分子氧含量开始急剧上升。这种增加归因于蓝细菌的进化，蓝细菌将氧气作为废物产生，但已知氧气水平的上升对当时的厌氧生命形式也是有害的，减少了它们生命所必需的硫化氢和甲烷的丰度。

因此，地球大气中额外氧气的到来有时被称为“氧气灾难”，因为许多微生物物种被消灭了。

在这一事件发生后的4亿年内——20亿年前——大气含氧量为10%,这意味着它们对于巴尔比和弗兰克的瓶颈来说仍然太低。

因此，二人组的研究指出了寻找外星智能(SETI)在寻找技术特征时应该关注的行星系统的种类。

弗兰克说:“应该优先考虑瞄准含氧量高的行星，因为系外行星大气中含氧量高可能是寻找潜在技术特征的主要线索。”

此外，考虑到地球的氧气水平上升到18%以上需要多长时间，瞄准那些有足够时间发展自身氧气储备的较老的行星可能是有意义的。

巴尔比说，这项研究甚至可以用来排除假警报，他建议“我们应该对来自大气氧气不足的星球的潜在技术特征持怀疑态度。”

这些发现还表明，如果地球上的科技生命能够在未来几十亿年继续繁荣，我们可能会发现我们面临着一个额外的挑战。在2021年由日本东邦大学的小崎和美国国家航空航天局的克里斯托弗·赖因哈德以及佐治亚理工学院进行的一项研究中，研究表明，随着太阳年龄的增长和亮度的增加，产生更多的热量，进而使我们的地球变暖，地球大气将变得缺氧，氧气水平下降到10%以下。当然，十亿年是一段很长的准备时间；到那时，我们的后代可能有技术来减轻这一点，或者可能已经完全离开地球。

这项研究发表在2023年12月28日的《自然天文学》杂志上。