在人類之前，地球上還存在過一個工業文明嗎？
利維坦按：美國歷史頻道在2009年的時候曾經播出過一部科幻紀錄片《遠古外星人》。這部紀錄片一直到去年仍在更新。劇集提出史前時期外星人早已造訪地球，並給人類文明留下了濃墨重彩一筆，試圖逐步驗證遠古宇航員理論。這部漫長的劇集內容涉及印度核爆炸廢墟、洞穴壁畫中的可疑形象、秘魯的史前飛機跑道遺址、印第安文字中所描述的「神的飛行器」等一系列反常考古結果，雖然在第七季的時候其可參考性幾乎已經淪為擺攤科幻文學，但早期的幾集中不乏有新鮮觀點出現。
瑪雅的帕倫克石棺浮雕，被理論支持者視為遠古宇航員的一大有力佐證
正如卡爾·薩根說過的一樣：如果人類文明在宇宙中確實是唯一存在的智慧文明，那無疑是對空間的極大浪費。如果把138億地球年的宇宙歷史壓縮到一年裡，人類誕生至今不過14秒，在這個尺度上來看，一切浪漫的故事都有真實發生的可能。
文/Steven Ashley
譯/Stultus Verus
校對/小趙
原文/www.scientificamerican.com/article/could-an-industrial-prehuman-civilization-have-existed-on-earth-before-ours/
本文基於創作共同協議（BY-NC），由Stultus Verus在利維坦發布
圖源：Infinity Explorers
我們怎麼才能真正知道，在人類第一次出現的很久以前，地球上是否曾存在過工業文明？這是氣候科學家加文·施密特（Gavin Schmidt）和天體物理學家亞當·弗蘭克（Adam Frank）由一個科學思想實驗提出的問題。
科學家們研究人類世界時提出了一個越來越吸引人的說法：在當今這個人類活動主宰地球的世代，工業所導致的氣候劇變與史前時期溫度驟升的情況如出一轍。
氣候建模學者兼美國宇航局戈達德空間研究所所長加文·施密特（Gavin Schmidt）說：「這些"高溫"，史前時代的熱量峰值，是這項研究的起源。不論變暖是由人引起還是自然產生的，其所留下的指紋（化學信號等痕迹）都非常相似。」
這種高溫的典型例子是「古新世-始新世極熱事件」（Paleocene-Eocene Thermal Maximum, PETM），這個長達20萬年的時期發生在大約5550萬年前，當時全球平均氣溫上升了5至8攝氏度（約9到14華氏度）。在施密特的整個職業生涯中，他一直在思索PETM。而去年羅契斯特大學天體物理學家亞當·弗蘭克（Adam Frank）拜訪施密特時，他也在想著這個問題。
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弗蘭克從「天文生物學」的角度來討論和研究全球變暖的問題，即研究外星球上的外星工業文明興起，是否會引發與我們在地球的人類世代期間看到的類似氣候變化。但就在弗蘭克要描述如何尋找外星工業文明對新發現的行星氣候影響之前，施密特提出了一個令人驚訝的問題：「你怎麼知道我們是唯一一個影響我們自己星球的文明？」
弗蘭克思考了一會，然後提出了另一個問題作為回應：「我們能確定在很久很久以前存在過工業文明嗎？」
他們隨後討論並嘗試解答這兩個問題，並由此提出了這篇關於地球可能在其45億年的歷史中產生了多個工業文明的顛覆性論文。如果地球上真的有一些這樣的文化在地質時期的某個黑暗深處產生，那麼科學家今天又怎麼能了解到這種令人難以置信的文明跡象？或許正如文章所說：「如果在我們自己的時代之前的幾百萬年里，工業文明已經存在於地球上，它會留下什麼痕迹？它們會不會在今天被發現？」
（www.cambridge.org/core/journals/international-journal-of-astrobiology）
施密特和弗蘭克首先預測了人類世界可能留下的「地質指紋」——例如氣候變暖導致海平面上升在沉積岩中留下的痕迹。他們指出，這些特徵與PETM和其他高溫事件的地質遺留非常相似。然後他們考慮了什麼樣的測試可以有力地將工業活動與其他自然發生的氣候變化區分開來。「這些問題從來沒有真正被解決，」施密特指出。這不僅適用於科學家，而且顯然也適用於科幻小說作家——他補充說：「我回顧了科幻小說文學，試圖找到相關例子，這個故事以地球上的非人類工業文明為主題。我能找到最早的是在《神秘博士》的某一集里。」
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1970年的這部經典電視劇描述了對「志留紀」（地質時代表古生代的第三個紀，約開始於4.4億年前，結束於4.1億年前）的新發現——一種古老的、技術先進的爬行動物類人種族，它們的到來早於人類數億年。根據情節，這些高度文明的蜥蜴人一直盛行了數百年，直到地球大氣層進入一個災難性動蕩的時期，迫使這些類人爬行動物進入地下冬眠以等待危險。施密特和弗蘭克在他們的論文題目中提到了這個情節：「志留紀假說」（The Silurian Hypothesis）。
迷失在地層中
圖源：Regis Duvignau/Reuters
志留紀假說的合理性主要來自地質記錄的巨大不完整性，時間越早，記錄就加稀疏。
英國萊斯特大學的地質學家楊扎拉施維奇（Jan Zalasiewicz）說，即使在今天，地球表面也只有不到1％是城市化的，而我們的大城市在數千萬年後還能留下痕迹的機會也十分渺茫。他指出，大都市的最終命運主要取決於周圍的地表是否正在下沉（則被封存在岩石中）或上升（則被雨水和風吹走）。「新奧爾良正在下沉而舊金山正在上升」，他說。看起來，法國區比起海特阿什伯里有更大留下地質記錄的機會。
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「我們可以估計發現文物的幾率，」施密特說，「關於恐龍化石的回歸計算表明，每10000年就有一個化石出現。」而恐龍足跡還更少見。
弗蘭克說：「幾百萬年後，有可能現有文明的任何物理遺留都已經消失，所以你必須尋找像沉積異常或同位素比例這樣的東西。」許多超前人類文明的蹤跡理論上可能隱藏在這種微妙的數據之中。
但是，我們所要尋找的最終取決於這個「地球外星文明」的技術如何進化。施密特和弗蘭克決定做出最安全的假設是，現在或數億年前的任何工業文明都應該渴望能源。這意味著任何古老的工業社會都會發展像我們今天那樣廣泛開發化石燃料和其他能源的能力。施密特說：「我們一直在尋找全球化的影響——能源密集型工業生產過程及其廢物的行星尺度物理化學痕迹。」
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長度也是個問題——一個文明的能源密集時期存在和發展的時間越長，它就越應該留下地質記錄。考慮我們自己的工業時代，這個時代在人類歷史數百萬年的歷史中只存在了大約300年。這個長度和生物在陸地上生活了的五億年比起來微不足道。弗蘭克說，人類目前濫用化石燃料促使環境退化，這是不可能長期持續下去的。隨著時間的推移，人們終究要自發地或者被大自然強迫著改變，這使得人類的存在僅僅在地質記錄中留下一個小斑點。 「也許（像我們這樣的文明）發生過多次，但如果它們每次只持續300年，沒有人會看到它，」弗蘭克說。
考慮到所有這些因素，能剩下的或許就是一個包括化石燃料殘留物（主要是碳），大量滅絕的證據，塑料污染物，自然界未發現的合成化合物以及甚至來自核裂變的超鈾同位素。換句話說，我們需要在地質記錄中尋找與人類現在正在產生的相同的獨特信號。
圖源：EarthSky
文明的信號
施密特稱，碳循環發生變化的跡象將成為此前工業時代的一個重要線索。「自18世紀中葉以來，人類已經高比例釋放了50萬噸化石碳。這些變化可以通過生物和無機碳之間的碳同位素比率的變化來檢測，比如說，納入諸如貝殼之類的碳和火山岩之中的碳。」
另一個跡象是特殊的沉積物沉積模式。大型沿海三角洲表明河流（或工程運河）由於降雨量增加而水量增長並增加侵蝕。在沉積物中微量的氮可能表明肥料的廣泛使用，工業規模的農業有可能是造成這個的原因；沉積物中金屬水平的峰值可能指向製造業和其他重工業。
更獨特的具體物質是非天然存在的穩定合成分子，如類固醇和許多塑料，以及眾所周知的污染物，包括來自電氣設備的有毒多氯聯苯和來自冰箱和氣霧噴霧器的臭氧層破壞物氯氟烴。
施密特指出，區分人類產物與自然界本身就存在的關鍵是找到一個多因素的標誌。一個事件可能在許多方面留下各自獨立的痕迹，同時還應當有互相關聯前後聯繫的一系列變化。
2016年，第35屆國際地質大會人類世界工作組的35名成員中有28名同意，地球沉積層中的金色尖峰（岩石中明確劃分一個地質時期的一系列事件）源於20世紀50年代。這被稱為地球上的大加速，意味著人類對地球的影響顯著加劇，並開始在全球發生而非某一地區。1946年在比基尼環礁上的核試驗便是人類引發的全球事件之一，其痕迹可能在岩石記錄中找到。 圖源：美國能源部
賓夕法尼亞州立大學天文學家傑森懷特（Jason Wright）說：「以前沒有人做過這些，我真的很高興有人仔細研究它，」他去年發表了一篇「空洞的小文章」提出了一個違反直覺的觀點：尋找人類前文明證據的最佳地點可能並不在地球上。例如，如果恐龍製造星際火箭，該活動的某些殘餘物可能仍然保存在穩定的軌道上或者地質上更加惰性的天體（如月球）表面上。
（arxiv.org/abs/1704.07263）
懷特說：「你看，200年前懷疑火星上可能有生物還是十分合理的，但隨著人們看到探測器發回的照片，人們的心中就植下了根深蒂固的觀點，而任何質疑都變得荒謬了。但實際上科學理論並沒有否定這樣的可能性——很久以前可能真的存在過什麼。」
他也承認這項工作可能使人誤解。「當然，不論怎樣，人們可能會更願意解讀成『專家說志留紀人可能存在過』，儘管這項工作的前提之一就是沒有發現這樣的證據。不過同時，沒有證據並不能證明其不存在。」
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