盡管太陽會(huì)熄滅，人類利用太陽能的痕跡卻會(huì)一直保留下來。當(dāng)然，這要求人類對(duì)能源的利用能力再上一個(gè)臺(tái)階 —— 圍繞太陽建立起戴森球。
有研究人員估算人類距離 I 型文明并不遙遠(yuǎn)，可能只需要 300 年時(shí)間。那時(shí)人類將有能力利用整顆地球上的全部能源。而如果人類幸運(yùn)地度過了這個(gè)時(shí)期，并延續(xù)下來，下一步或許就該考慮發(fā)展星際航行技術(shù)了，而這一任務(wù)的首要門檻便是能源問題。
星際飛船的能源很可能是可控核聚變技術(shù)，然而即使未來的人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可控核聚變，地球上的核聚變?cè)弦?guī)模也很可能不足以支持頻繁的星際航行。好在我們身邊就有一個(gè)現(xiàn)成的核聚變能源庫 —— 太陽。為了實(shí)現(xiàn)星際航行，人類將更充分地利用太陽的能源，從而進(jìn)化成 II 型文明，那時(shí)人類將可以利用整顆太陽產(chǎn)生的能量。
而就在這個(gè)過程中，人類會(huì)在太陽系中留下難以磨滅的痕跡。即便許多年后太陽死去，變成一顆白矮星，人類也早已星際移民到其他星系，宇宙中的其他文明也可以從太陽系的殘余中獲知人類存在過的跡象。根據(jù)發(fā)表在《英國皇家天文學(xué)會(huì)》上的一項(xiàng)研究，II 型文明建造的獲取恒星資源裝置 —— 戴森球，可以在星際空間產(chǎn)生可觀測(cè)的信號(hào)，即便恒星已經(jīng)燃燒殆盡變成了白矮星，白矮星的紅外輻射譜也會(huì)暴露這些裝置的存在。
捕獲陽光
抵達(dá)地球的太陽能僅僅是太陽釋放的全部能量的非常小的一部分，卻足以驅(qū)動(dòng)地球上生態(tài)系統(tǒng)和氣候系統(tǒng)的演化。雖然人類現(xiàn)階段的技術(shù)還無法利用整顆太陽產(chǎn)生的能量，但有科學(xué)家為此設(shè)想過可行的方案。1960 年，物理學(xué)家弗里曼?戴森（Freeman Dyson）提出了“戴森球”的概念，這是一組巨大的太陽能收集器，圍繞著發(fā)光恒星運(yùn)行，將恒星沿別的方向發(fā)出光能收集起來，供給行星上的文明使用。如果人類能夠圍繞太陽建造戴森球，不僅可以徹底解決能源問題，甚至還能在此基礎(chǔ)上探索星際航行技術(shù)。
雖然叫做戴森“球”，但這種裝置并不是真的將恒星包裹在一個(gè)球體內(nèi)，那樣的設(shè)計(jì)過于龐大，難以保持穩(wěn)定運(yùn)行，很可能會(huì)與行星相撞。更可行的設(shè)想是，用一組太陽能收集裝置，像蜂群一樣圍繞著太陽運(yùn)行。這些裝置可能先圍繞太陽形成環(huán)形，再由多個(gè)環(huán)構(gòu)成空心球體，將太陽包裹在中心。這樣裝置群可能會(huì)改變恒星發(fā)出的光，然而，這種干擾很可能太小了，如果真有地外文明圍繞他們的恒星建造了戴森球，地球上的天文學(xué)家也難以觀測(cè)到。
盡管如此，天文學(xué)家還是發(fā)現(xiàn)過一些疑似戴森球的離奇天文現(xiàn)象。其中的代表是 2014 年觀測(cè)到的一顆叫做 KIC 8462852 的恒星，也昵稱作“塔比星”（Tabby's Star）。這顆恒星距離地球約 1470 光年，在過去的一個(gè)世紀(jì)里，它的亮度下降了 15% 以上。這一現(xiàn)象讓天文學(xué)家感到震驚，因?yàn)槌嗽跒l死時(shí)期之外，恒星不可能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生如此巨大的亮度變化。一般的凌星現(xiàn)象 —— 也就是繞行行星遮擋住了恒星 —— 最多也只能讓恒星亮度下降 1%，解釋不了這樣大幅度的變化。
天文學(xué)家不得不援引星際塵埃、彗星甚至黑洞的干擾來解釋這一現(xiàn)象，但每種假說都還不能給出圓滿解釋。而 2016 年發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》的一項(xiàng)研究中，有天文學(xué)在分析了塔比星的亮度變化規(guī)律后，認(rèn)為這是一個(gè)很有價(jià)值的地外文明探測(cè)目標(biāo)。它的亮度變化可能是由類似戴森球的裝置群造成的，這些裝置能夠造成恒星出現(xiàn)各種時(shí)間尺度的亮度變化，從幾個(gè)小時(shí)直至數(shù)個(gè)世紀(jì)。這些天文學(xué)家甚至還給出了下一步的觀測(cè)統(tǒng)計(jì)量，用來區(qū)分塔比星的亮度變化到底是自然現(xiàn)象，還是“人”為的。
恒星尸體的線索
盡管塔比星是否暴露了戴森球結(jié)構(gòu)，目前還沒有定論，但已經(jīng)有科學(xué)家走得更遠(yuǎn)。在最近發(fā)表在《英國皇家天文學(xué)會(huì)》上的一項(xiàng)研究中，有天文學(xué)家建議，不應(yīng)該只盯著恒星尋找戴森球，我們更應(yīng)該尋找白矮星周圍的戴森球遺跡。而他的理由很簡(jiǎn)單：白矮星是恒星燃燒殆盡后的尸體，如果它周圍存在戴森球遺跡，那這一定是這個(gè)恒星系統(tǒng)原生的文明留下來的，而不會(huì)是星際移民來的文明留下來的，因?yàn)闆]有人會(huì)愿意費(fèi)大力氣跑到一顆恒星尸體周圍建造這樣大型的工程。所以，白矮星周圍的戴森球更能揭示恒星系統(tǒng)原生文明的信息，科學(xué)家甚至能根據(jù)這類戴森球的數(shù)量，去驗(yàn)證對(duì)地外文明誕生率的估算可不可靠。
怎樣尋找圍繞白矮星的戴森球呢？白矮星的亮度不高，難以觀察亮度上的變化。而論文作者本?祖克曼（Ben Zuckerman）建議，應(yīng)該從白矮星的紅外輻射著眼。戴森球吸收恒星的熱輻射，并將這些輻射轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。由于能量轉(zhuǎn)換效率不會(huì)達(dá)到 100%，這個(gè)過程會(huì)留下一些廢熱，以紅外光的形式逸出。在白矮星的情景中，戴森球可能會(huì)增加白矮星在某個(gè)特征溫度上的紅外輻射。
在現(xiàn)有的天文觀測(cè)中，大約百分之幾的白矮星顯示出過量的紅外輻射。然而這并不都是戴森球的痕跡，相反，其中的大部分可以由白矮星附近的塵埃顆粒，或其伴星的影響來解釋。祖克曼表示，未來更精確的天文觀測(cè)，如詹姆斯?韋布空間望遠(yuǎn)鏡，或許可以發(fā)現(xiàn)白矮星紅外輻射中一些無法通過自然過程解釋的現(xiàn)象。當(dāng)然，即使所有的觀測(cè)一無所獲，這個(gè)結(jié)論依然有價(jià)值，因?yàn)樗鼮樵庑俏拿鲾?shù)量設(shè)定了一個(gè)上限，科學(xué)家也可以據(jù)此修正關(guān)于宇宙文明誕生率的估算。
反過來說，如果未來人類發(fā)展出了星際航行技術(shù)，并且在太陽變成白矮星之前已經(jīng)離開了太陽系，那時(shí)人類留下的戴森球 —— 這是星際航行的能量來源 —— 還在增加著太陽尸體的紅外輻射?；蛟S宇宙其他角落里的文明，可以從這一點(diǎn)跡象中獲知，這個(gè)已經(jīng)死亡的恒星系統(tǒng)曾經(jīng)誕生過文明。
論文鏈接：
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-637X/816/1/17#apj521657s4
https://arxiv.org/abs/2204.09627
本文來自微信公眾號(hào)：環(huán)球科學(xué) （ID：huanqiukexue），撰文：白德凡，審校：王昱
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