作为一个物种，人类倾向于认为我们是唯一定居生活，使用工具，并改变景观以满足我们需要的人。在地球历史上，人类是唯一一个发展机械、自动化、电力和大众传播的物种——工业文明的标志。但是如果另一个工业文明在几百万年前就存在了呢？我们能在今天的地质记录中找到它的证据吗？
人类活动是造成空气污染的主要原因，其中大部分是工业过程造成的。图片：cherwell
通过研究人类工业文明对地球的影响，一对研究人员进行了一项研究，研究如何发现这种文明，以及这对外星生命的探索有何影响。这项研究，最近发表，标题是"西卢利亚假说：有可能在地质记录中发现一种工业文明"是由加文·a·施密特和亚当·弗兰克进行的，他是一位气候学家，美国宇航局戈达德太空研究学院的气候学家和一位来自罗切斯特大学的天文学家。
如果全球温室气体排放量的一半没有被吸收，地球大气中的二氧化碳就会被吸收。图片：NASA/JPL/GSFC
正如在研究中所指出的那样，在其他星球上寻找生命的过程中，常常需要寻找类似地球的东西，以了解生命在何种条件下生存。然而这种追求也需要寻找外星智慧(SETI)，它将能够与我们交流。自然地人们认为任何这样的文明首先需要发展和工业基地。
这反过来又引发了一个问题，即工业文明的发展有多频繁——施密特和弗兰克称之为“志留系假说”。自然这引发了一些并发症，因为人类是我们所知道的工业化物种的唯一例子。此外人类在过去的几个世纪里仅仅是一个工业文明——仅仅是它作为一个物种存在的一部分，也是地球上复杂生命存在的一小部分时间。
为了研究，团队首先注意到这个问题对德雷克等式的重要性。回顾一下这一理论指出，文明的数目(N)在我们的银河系，我们可以交流等于平均恒星形成率(R *)，这些恒星行星的一部分(fp)，数量可以支持生命的行星(ne)，将进化生命的行星数量(fl)，行星的数量将开发智能生命(fi)、数量开发传输技术(fc)的文明，这些文明的时间必须传递信号送入太空(L)。
德雷克方程，一个数学公式，用于寻找宇宙中生命或先进文明的概率，图片：University of Rochester
正如在研究中所指出的，这一方程的参数可能会改变，这要归功于Silurian假说的增加，以及最近的系外行星的研究如果在一个行星存在的过程中，在生命存在的时间跨度中会出现多种工业文明，那么fc的价值实际上可能大于1。鉴于天体生物学最近的发展，这是一个特别令人信服的问题。在这方面前三项都是纯粹的天文观测，现在已经完全确定了。
现在很明显，大多数恒星都有行星的家族。事实上这些行星中有许多将位于恒星的宜居地带。简而言之，由于仪器和方法的改进，科学家们已经能够确定星系中恒星形成的速率。此外最近对太阳系外行星的调查已经导致一些天文学家估计，银河系可能包含多达1000亿个潜在宜居行星。如果能在地球历史上发现另一个文明，它将进一步限制德雷克等式。
然后讨论了人类工业文明可能产生的地质后果，然后将该指纹与地质记录中潜在的类似事件进行比较。这包括释放碳、氧、氢和氮的同位素异常，这是温室气体排放和氮肥的结果。正如他们在研究中所指出的：自18世纪中期以来，人类通过燃烧煤炭、石油和天然气的方式释放了超过0.5万亿吨的化石碳，其速度比自然的长期来源或下沉速度快得多。此外还存在大面积的森林砍伐，并通过燃烧生物质将二氧化碳添加到空气中。
根据化石记录，2.5亿年前地球上90%以上的物种灭绝了，有效地重新进化了。图片：Lunar and Planetary Institute
还考虑了河流沉积物流量的增加和沿海环境的沉积，这是由于农业过程、森林砍伐和挖掘运河的结果。家畜、啮齿动物和其他小动物的传播也被认为是工业化和城市发展的直接结果，也被认为是某些动物物种的灭绝。合成材料、塑料和放射性元素(由核动力或核试验引起)的存在也会在地质记录上留下印记——在放射性同位素的情况下，有时会持续几百万年。最后比较了过去的灭绝事件，以确定它们如何与人类文明崩溃的假想事件进行比较。
最清晰的类群是超热的，最显著的是古新世-始新世的热最大值(56 Ma)，但这也包括更小的超热事件，白垩纪和侏罗纪时期的海洋缺氧事件，以及古生代的重要(如果不是很好的特征)事件。这些事件被特别考虑，因为它们与气温上升、碳和氧同位素增加、沉积物增加和海洋氧气的消耗相吻合。没有考虑到有非常清楚和明显的原因的事件，如白垩纪-第三纪灭绝事件(由小行星撞击和大规模火山活动引起)，或者是Eocene-Oligocene边界(南极冰期的开始)。
翼龙视角观察的希克苏鲁伯撞击古代地球的艺术再现。图片：NASA
所考虑的事件(被称为“hyperthermals”)与识别的“人类世”指纹有相似之处。特别是根据作者所引用的研究，古新世-始新世的热最大值(PETM)显示出与气候变化相一致的迹象。这些包括：[A]令人感兴趣的一系列事件，持续100-200个kyr，并涉及一个快速输入(可能少于5个kyr)的外源性碳进入系统，可能与北美火成岩省侵入有机沉积物有关。
气温上升5 - 7 ?C(来自多个代理)，碳同位素(>3%)有一个负的峰值，在上层海洋中减少了海洋碳酸盐的保存。最后团队讨论了一些可能的研究方向，以改进对这个问题的限制。这可能包括“对之前发生的事件的现存沉积物中元素和组分异常的更深层次的探索”。换句话说，这些灭绝事件的地质记录应该更仔细地研究，以发现可能与工业文明有关的异常现象。
如果发现任何异常，会进一步建议对候选物种进行化石记录的检查，这将对他们的最终命运提出质疑。当然，在志留系假说被认为可行之前，有更多的证据是必要的。例如许多过去发生的突发气候变化都与火山/构造活动的变化有关。
科学家们通过测量从今天到43亿年前的水和HDO的比例来测量火星上的水流失的速率。图片：Kevin Gill
其次，目前气候变化比其他任何地质时期都要快。然而这是很难确定的，因为在地质记录的年表上有限制。最后还需要进行更多的研究，以确定之前的灭绝事件(那些不受影响的事件)的发生时间。在地球之外，这项研究也可能对研究火星和金星等行星的过去生命有影响。在这里，作者们也提出了探索的方法，可以揭示过去文明的存在，甚至可能支持在地球上寻找过去文明的证据。
在古代火星气候(3.8 Ga)中存在大量地表水的证据，并且推测早期的金星(2 Ga到0.7 Ga)是适宜居住的(由于太阳更暗，CO2大气更低)，最近的模型研究支持了这一点。可以想象，在未来的任何一颗行星上都可以进行深度钻探，以评估它们的地质历史。”这将限制人们对指纹可能的生活，甚至是有组织的文明的考虑。
德雷克等式的两个关键方面，它解决了在银河系其他地方找到生命的可能性，是在那里的恒星和行星的数量，以及生命必须进化的时间。到目前为止，人们一直认为，一个星球会产生一个智能物种，能够拥有先进的技术和通信能力。但是，如果这个数字应该被证明是更多的，可能会发现一个充满文明的星系，无论是过去还是现在，谁知道呢？一个曾经先进和伟大的非人类文明的遗迹很可能就在我们脚下！
博科园-科学科普｜文：Matt Williams｜来自：Universe Today｜参考：arXiv
网友评论