如果我们发现了一个比我们自己落后的外星文明？

本博客的读者都知道我非常喜欢Quora，因为它允许非专家提出一些在正式科学讨论中通常不会出现的那种推测性问题。其中一个经常出现的主题是，如果我们发现另一个恒星周围的行星上有智慧生命，我们该怎么办。最近一篇帖子尤其引起了我的注意：“如果我们发现一颗类地行星，上面有比我们落后500年的技术和进步水平的智慧生命，我们该怎么办？”

嗯，这是一个有趣的思想实验！它实际上不是一个问题，而是一整套相互关联的问题，涉及我们如何寻找外星生命，如何确定外星智慧生命的存在，如何确定这种智慧生命的性质，然后我们如何研究它，甚至尝试与它建立联系。最后有一个重大的道德问题，但沿途有很多有趣的科学问题。这让我陷入了沉思……

首先，我们如何找到一颗真正的类地行星？

尽管最近在其他恒星周围发现了令人惊叹的行星，但天文学家尚未发现一颗真正的“地球双胞胎”——也就是说，一颗大小与地球相当、围绕着一颗太阳般的黄矮星、与地球到太阳的距离相似的行星。最接近的是一颗名为开普勒452b的行星。它的质量大约是地球的五倍，可能属于被稱為“超级地球”的行星类别。也许宜居；但不是类地。最近发现的围绕TRAPPIST-1恒星的类地行星也是如此，甚至更甚。TRAPPIST-1。这些是极其令人兴奋的研究世界，它们中有一些可能能够支持生命。但TRAPPIST-1行星围绕着一颗昏暗的红矮星运行，这意味着它们会受到高能辐射的轰击，并且很可能是潮汐锁定的，其中一个半球始终朝向恒星。

更相似的行星肯定存在，但很难找到。美国宇航局的开普勒空间望远镜通过行星凌日（即它们经过恒星和我们之间）时遮挡恒星微弱光线的方式来发现行星：也就是说，它们经过恒星和我们之间。但对于一颗轨道周期为一年的行星（就像我们一样！），这意味着你一年只能看到一次阴影，而且时间很短。要确认行星是真实的——而不是，比如说，恒星随机闪烁——你需要观察至少三次凌日事件。所以你需要观测许多恒星，并观测它们好几年。即便如此，你找到的唯一行星是那些恰好精确地位于我们和它们恒星之间的行星。

第二，我们怎么知道一颗表面上类地行星是否真正宜居？

目前最主要的方法是观察行星凌日时穿过其大气层的光线。即使对于巨行星来说，这也是一项极其困难的任务。目前，我们没有技术来为真正的“地球双胞胎”做到这一点——即使我们有一个可以研究的。另一种方法是直接寻找其他地球，同时寻找它们的恒星，然后分析它们的光线。要做到这一点，你需要一台非常强大的望远镜和一个非常有效的方法来屏蔽恒星的耀光，因为一颗类地行星会在天空中紧挨着它的恒星，但亮度会低大约十亿倍！

天文学家们有一些巧妙的设想，可以使用一个外部遮光器（称为星罩），飞行在空间望远镜前面，或者一个内置在望远镜本身的装置（日冕仪），来创造一种人造日食。即将推出的WFIRST望远镜将测试日冕仪的概念，但它不够灵敏，无法观测其他地球。那需要改进的望远镜，而这些望远镜可能至少要到2030年代才能建造。

第三，我们怎么知道这颗行星上是否有智慧生命？

即使我们完成了上述步骤一和步骤二，证明存在**任何**生命形式都将是极其困难的。天文学家将分析行星的大气层，寻找“生物标志物”——不寻常的、失衡的化学成分，例如与地球上的生命相关的成分（例如，游离氧加上甲烷）。SETI搜索侧重于外星文明可能发送的信号，但拥有16世纪技术的外星人不会向我们发送无线电信息。我们必须以更微妙的方式找到它们。例如，我们可能会探测到与冶炼和其他简单工业相关的重金属信号，尽管这仍然无法得出明确的证据。一些极端、推测性的引力透镜望远镜可能足够强大，可以看到城市或几何形状的森林清除的证据；这样的观测肯定会更有说服力。

顺便说一句，即使智慧外星生命相当普遍，我们也**极不可能**找到一个技术发展水平与我们如此接近的外星文明。我们的星系很可能已经形成了100多亿年。或许智能生命出现需要40亿年是正常的；也许不是。无论如何，其他世界的生命可能比地球上的生命早几十亿年或晚几十亿年开始。在这巨大的范围内，外星文明的开发阶段与我们相差500年内的几率是百万分之一——而且这还假设其他行星遵循与我们相同的路径，这是一个巨大的信仰飞跃。但让我们继续深入探讨这个问题。

第四，如果我们真的找到了另一颗恒星周围行星上存在前工业化文明的确凿证据，我们该怎么办？

我们无法通过任何已知的方法与它们交流。除非物理学家做出某种极其出乎意料的新发现，否则人类没有实际途径可以前往那里。我们可能会派遣微型星际探测器来检查这颗行星并更多地了解其居民。一个名为Breakthrough Starshot的项目正在探索实现这一目标所需的技术。这种探测器会非常小且速度极快，以至于那里的外星人根本不会意识到他们正在被监视。

假设最好的情况（毕竟，为什么不呢？）。也许在下个十年，我们在离我们最近的太阳般恒星Alpha Centauri A周围发现了一颗潜在的类地行星；或者我们发现了关于围绕其伴星、红矮星Proxima Centauri运行的类地行星的令人鼓舞的信息。在2030年代，我们在其中一颗附近的系外行星上发现了合理的生物标志物。在2050年代，我们对这颗行星进行了成像，并看到了一个智慧文明存在的合理迹象。那将是多么激动人心的发现时刻！我们向那里发射了星际探测器，它们将在2090年代到达。到2100年，我们不仅确信这颗行星上有生命，而且它还孕育着一个先进的、半工业化的文明。那么现在怎么办？

这就引出了第五个也是最后一个部分。

我们应该尝试建立联系吗？

我们或许可以使用星际探测器将编码信息投放到这颗行星的各个地方。也许当地居民可以通过点燃巨大的几何形状的火堆来回应，我们可以在太空中观测到。我们将有**大量**的时间来思考建立联系是否是个好主意，如果可以，如何最好地做到。每一次往返信息大约需要9年——请记住，这只是针对最近的恒星。假设我们发现了开普勒452b上的一个文明。它距离我们1400光年。每一次往返信息至少需要2800年。像Starshot这样的探测器需要至少7000年才能到达那里。

但让我们把所有“如果”都考虑进去。**如果**我们发现了这个准技术型外星文明，**如果**人类开发出某种超光速技术（目前认为在物理上是不可能的，但我们在推测），这样我们就可以驾驶飞船去拜访，就像《星际迷航》那样？我们将如何表现？

目前，美国宇航局有一套详细的行星保护规则，以确保人类不会污染火星或其他可能宜居的世界。这也是为什么卡西尼号探测器要撞入土星的原因：以确保它不会污染恩克拉多斯或泰坦卫星。我希望，当我们聪明到足以在其他行星系统中发现生命，并先进到足以在那里旅行时，我们将拥有行星保护规则的升级版本，以确保我们也不会污染其他文明。

在地球上，技术文化与非技术文化之间的会晤通常**结果并不理想**。如果我们有朝一日发现另一个行星上的非技术文化，我预计我们将有足够的常识来进行远距离观察，而不是干涉。

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