科学家们讨论了为什么我们可能无法发现太阳能电池板的技术特征
美国宇航局的主要任务之一是了解宇宙中其他生命存在的可能性。美国宇航局尚未发现任何可靠的外星生命证据，但美国宇航局正在探索太阳系及更远的地区，以帮助我们解答基本问题，包括我们是否是宇宙中唯一的生命。对于那些研究地球以外生命可能性的人来说，长期以来一直存在的问题之一就是试图确定微生物生命、复杂生命和先进文明的可能性，先进文明让我们可以从地球上发现它们的迹象，即所谓的技术特征。研究这类问题的答案可以帮助指导有关新望远镜或任务的建议，以强调最有可能寻找生命的地点和方式。
5 月 24 日发表在《天体物理学杂志》上的一篇新论文假设，如果存在先进的外星文明，那么从我们的视角用望远镜很难探测到它们的原因之一是，它们的能量需求可能相对较小。如果他们的文化、技术和人口规模不需要大量的电力，他们就不需要建造巨大的恒星能量收集结构，而这些结构可以被现有或拟议的望远镜探测到。根据我们在地球上的经验，这种结构可能是覆盖其行星表面很大一部分的太阳能电池板阵列，或者是绕轨道运行的巨型结构，以利用其母星的大部分能量——这两种结构我们都可以从我们自己的太阳系中发现。
“我们发现，即使我们目前约 80 亿的人口稳定在 300 亿，并且生活水平较高，并且我们只使用太阳能发电，我们所消耗的能量仍然比照亮地球的所有阳光所提供的能量要少得多，”该论文的主要作者、美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的拉维·科帕拉普 (Ravi Kopparapu) 说。
这项研究对物理学家恩里科·费米提出的费米悖论具有重要意义，该悖论提出了一个问题：既然我们的星系古老而广阔，星际旅行虽然困难但却是可能的，那么为什么外星文明到现在还没有遍布整个星系？
“这意味着文明可能不会感到有必要在整个星系内扩张，因为即使他们选择非常高的生活水平，他们也可以实现可持续的人口和能源使用水平，”科帕拉普说。“他们可能会在自己的恒星系统内扩张，甚至在附近的恒星系统内扩张，但跨星系的文明可能不存在。”
此外，我们自己的技术专长可能还无法预测更先进的文明能够做什么。
“考虑到技术进步，大规模恒星能量收集结构可能已经过时了，”美国宇航局戈达德和华盛顿特区美国大学的论文共同作者文森特·科夫曼补充道。“一个能够在太空中放置巨大结构的社会肯定能够利用核聚变或其他节省空间的发电方法。”
研究人员利用计算机模型和 NASA 卫星数据模拟了一颗硅太阳能电池板覆盖程度各异的类地行星。随后，该团队模拟了类似 NASA 拟议中的宜居世界天文台的先进望远镜，以查看它是否能够探测到距离我们约 30 光年的行星上的太阳能电池板，该行星位于一个横跨 10 万光年的星系中，相对较近。他们发现，使用这种类型的望远镜需要数百小时的观测时间才能探测到覆盖类地系外行星约 23% 陆地面积的太阳能电池板的信号。然而，对于 300 亿人类来说，高生活水平所需的太阳能电池板覆盖率仅为 8.9%。
拥有先进技术的外星文明可以通过其技术特征（可通过天文搜索检测或推断的外星技术的观测表现）被发现。几十年来，科学家一直在使用射电望远镜寻找潜在的外星无线电传输。最近，天文学家提议使用类似宜居世界天文台的望远镜来寻找其他类型的技术特征，例如系外行星大气中的化学“指纹”或系外行星反射光中的特定特征，这些特征可能预示着巨大的硅太阳能电池阵列的存在。
这项新研究假设外星人会用硅来制造太阳能电池板，因为与用于太阳能发电的其他元素（如锗、镓或砷）相比，硅的储量相对丰富。此外，硅擅长将类太阳恒星发出的光转化为电能，开采硅并将其制成太阳能电池的成本较低。
研究人员还假设，一个假想的外星文明将完全依赖太阳能。然而，如果使用其他能源，如核聚变，它将降低硅技术特征，使文明更难被发现。这项研究进一步假设，文明的人口在某个时候会稳定下来。如果出于某种原因这种情况没有发生，也许他们会被迫不断向外太空扩张。最后，我们不可能知道一个先进的文明是否可能正在使用一些我们还没有想象到的需要大量能量的东西。
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