尋找外星人的新方法：尋找外星人造衛星克拉克帶

在尋找宇宙中的外星智慧生命(SETI)時，有一個複雜的問題，那就是要注意什麼。除了一個古老的問題：是否有智慧生命存在於宇宙的其他地方(從統計學的角度來說，很可能存在)，還有一個問題：如果我們看到了它，是否能夠認出它？由於人類只熟悉一種文明形式(我們自己)，傾向於尋找我們所知道的或似乎可行的技術的跡象。

在最近的一項研究中，一名來自於Canarias研究所(IAC)的研究人員建議在遙遠的恆星系統中尋找大量的衛星，這一概念是由已故的阿瑟c克拉克(著名的克拉克帶)提出的。這項名為「中等發達文明的可能光度特徵」的研究是由國際天文學聯合會和拉古納大學的天體物理學家赫克托·索卡斯-納瓦羅進行的。在這篇文章中，他提倡使用下一代望遠鏡來尋找遙遠恆星系統中地球同步通信衛星大帶的跡象。

克拉克的藝術表現以阿瑟·c·克拉克爵士的肖像為背景。圖片：Caro Waro (carwaro).

這一提議部分基於Arthur C. Clarke在1945年寫的一篇論文(標題為「和平使用V2」)，他提議將「人造衛星」送入地球靜止軌道，以建立一個全球通信網路。目前在「克拉克帶」(Clarke Belt)大約有400顆這樣的衛星。「克拉克帶」是為了紀念他而命名的，位於地球上空3.6萬公里處。這一網路構成了現代電信的支柱，未來預計將部署更多的衛星——這將成為全球互聯網的支柱。考慮到衛星的實用性和人類對它們的依賴程度，socass - navarro認為人造衛星帶自然可以被認為是「技術標記」(類似於「生物標記」，表示生命的存在)。

正如索斯-納瓦羅解釋的那樣：從本質上講，技術是我們可以觀察到的任何東西，它將揭示宇宙中其他地方存在的技術。這是找到智慧生命的終極線索。不幸的是，星際間的距離是如此之大，以至於用我們目前的技術，只能希望探測到與行星大小相當的非常大的物體或結構。在這一點上，Clarke Exobelt與Dyson球體或其他形式的巨型結構沒有什麼不同，這些巨型結構是由科學家在過去提出的。但與這些理論結構不同的是，使用當今的技術，克拉克解釋是完全可行的。

顯示目前環繞地球的空間碎片雲的圖形。圖片：NASA』s Goddard Space Flight Center/JSC

索斯-納瓦羅說：其他現有技術都是基於我們知之甚少的科幻技術。不知道這種技術是否可行，或者其他外星物種是否在使用它們。另一方面，Clarke Exobelt是一個基於真實的、當前存在的技術的技術專家。我們知道可以製造衛星，如果製造衛星，有理由假設其他文明也會製造衛星。然而，有一些「科幻小說」說到克拉克的外太空望遠鏡，用這些儀器實際上是可以探測到的。如前所述人類大約有400顆操作衛星佔據了地球的「克拉克帶」，約佔該帶面積的0.01%。

這大約是地球現有衛星的三分之一，而其他衛星則位於距地球表面2000公里(1200英里)或更短的高度——即所謂的近地軌道(LEO)。這從本質上說，外星人需要在他們的克拉克帶上再多擁有數十億顆衛星才能被探測到。至於人類，我們還沒到可以被外星智能探測到的地步。然而考慮到軌道上的衛星數量在過去15年里呈指數增長，這並不需要太長時間。根據socasas - navarro進行的模擬，人類將在2200年達到其衛星波段可以被ETIs探測到的閾值。

知道人類將在不遠的將來達到這個門檻，使得克拉克帶成為SETI的一個可行選擇。Socas-Navarro解釋說：從這個意義上說，Clarke Exobelt很有趣，因為它是第一個尋找現有技術的技術人員。這兩種方式都有。人類的克拉克帶可能太過稀少，目前無法被其他恆星探測到(至少是像我們這樣的技術)。但是在過去的幾十年里，我們一直以指數的速度在繁衍人口。如果這一趨勢繼續下去，地球的克拉克帶將在2200年從其他恆星中被發現。我們想要被發現嗎？這是一個有趣的辯論，人類將很快解決。

一顆系外行星穿過它的恆星表面，展示了一種發現太陽系外行星的方法。圖片：ESA/C. Carreau

至於什麼時候我們可以開始尋找外星球，索斯-納瓦羅指出，這在未來十年是可能的。利用詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)、巨型麥哲倫望遠鏡(GMT)、歐洲超大望遠鏡(E-ELT)和30米望遠鏡(TMT)等儀器，科學家們將擁有地面和太空望遠鏡，這些望遠鏡的解析度足以發現系外行星周圍的這些帶。

至於如何探測到這些帶，這將歸結為迄今為止發現系外行星最流行、最有效的方法——凌日法、光度法)。對於這種方法，天文學家監測遙遠恆星的亮度周期性下降，這是一顆系外行星從恆星前面經過的跡象。利用下一代望遠鏡，天文學家也可以探測到來自軌道上密集的衛星波段的反射光。然而在們把超級望遠鏡對準一顆行星之前，我們需要找到合適的候選者。要檢查的星星太多了，我們不能一個一個地去。

需要依靠系外行星搜索項目，比如最近發射的「苔絲」衛星，來發現有趣的候選者。然後我們可以用超望遠鏡做後續觀察來證實或駁斥那些候選者。在這方面，像開普勒太空望遠鏡和凌日系外行星觀測望遠鏡(TESS)這樣的望遠鏡在尋找技術人員方面仍將發揮重要作用。前一架望遠鏡即將退役，而後者計劃於2020年發射。

太陽系外行星凌日恆星的概念圖。圖片：Astrophysics Research Center

雖然這些太空望遠鏡可以搜索位於數千顆恆星可居住區域內的岩石行星，但下一代望遠鏡可以搜索出克拉克外太空望遠鏡和其他很難發現的技術標誌。然而，正如socasas - navarro所指出的，天文學家也可以通過對現有數據的篩選找到外星球的證據。在搜尋地外文明的過程中，不知道我們在尋找什麼，因為我們不知道外星人在做什麼，所以我們必須調查所有能想到的可能性。尋找Clarke Exobelts是一種新的搜索方式，它看起來至少是合理的。

可以在目前已有的搜尋系外行星、外行星或外行星的任務中尋找克拉克Exobelts的特徵。我們不需要建造昂貴的新望遠鏡或衛星，只需要睜大眼睛，看看能否在所有這些項目的數據流中發現模擬中顯示的簽名。幾十年來，人類一直在積極尋找外星智慧的跡象。知道我們的技術和方法正在變得越來越精細，更複雜的搜索可能在十年內開始，這無疑是令人鼓舞的。知道我們在未來的兩個世紀里不會被任何一個ETIs發現，這也是令人鼓舞的！

博科園-科學科普｜文：Matt Williams｜來自：Universe Today｜參考：IAC, The Astrophysical Journal

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