盡管太陽會熄滅，人類利用太陽能的痕跡卻會一直保留下來。當然，這要求人類對能源的利用能力再上一個臺階 —— 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，可能只需要 300 年時間。那時人類將有能力利用整顆地球上的全部能源。而如果人類幸運地度過了這個時期，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)實現(xiàn)了可控核聚變，地球上的核聚變原料規(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現(xiàn)成的核聚變能源庫 —— 太陽。為了實現(xiàn)星際航行，人類將更充分地利用太陽的能源，從而進化成 II 型文明，那時人類將可以利用整顆太陽產(chǎn)生的能量。
而就在這個過程中，人類會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《英國皇家天文學會》上的一項研究，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)生可觀測的信號，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暴露這些裝置的存在。
捕獲陽光
抵達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，但有科學家為此設(shè)想過可行的方案。1960 年，物理學家弗里曼?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球體內(nèi)，那樣的設(shè)計過于龐大，難以保持穩(wěn)定運行，很可能會與行星相撞。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行。這些裝置可能先圍繞太陽形成環(huán)形，再由多個環(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，地球上的天文學家也難以觀測到。
盡管如此，天文學家還是發(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，在過去的一個世紀里，它的亮度下降了 15% 以上。這一現(xiàn)象讓天文學家感到震驚，因為除了在瀕死時期之外，恒星不可能在短時間內(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《天體物理學雜志》的一項研究中，有天文學在分析了塔比星的亮度變化規(guī)律后，認為這是一個很有價值的地外文明探測目標。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)各種時間尺度的亮度變化，從幾個小時直至數(shù)個世紀。這些天文學家甚至還給出了下一步的觀測統(tǒng)計量，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)有科學家走得更遠。在最近發(fā)表在《英國皇家天文學會》上的一項研究中，有天文學家建議，不應該只盯著恒星尋找戴森球，我們更應該尋找白矮星周圍的戴森球遺跡。而他的理由很簡單：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，那這一定是這個恒星系統(tǒng)原生的文明留下來的，而不會是星際移民來的文明留下來的，因為沒有人會愿意費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，科學家甚至能根據(jù)這類戴森球的數(shù)量，去驗證對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)換效率不會達到 100%，這個過程會留下一些廢熱，以紅外光的形式逸出。在白矮星的情景中，戴森球可能會增加白矮星在某個特征溫度上的紅外輻射。
在現(xiàn)有的天文觀測中，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，如詹姆斯?韋布空間望遠鏡，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。當然，即使所有的觀測一無所獲，這個結(jié)論依然有價值，因為它為原生外星文明數(shù)量設(shè)定了一個上限，科學家也可以據(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，可以從這一點跡象中獲知，這個已經(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：環(huán)球科學 （ID：huanqiukexue），撰文：白德凡，審校：王昱
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