氧气是外星科技的宇宙钥匙吗？

为了了解地球以外生命的潜力，研究人员正在扩大他们的搜索范围，不仅包括生物标记，还包括技术标记。虽然天体生物学家早就认识到氧气对我们所知的生命的重要性，但氧气也可能是在全球范围内解锁先进技术的关键。

在发表于的一项新研究中自然天文学亚当·弗兰克，罗切斯特大学物理学和天文学的海伦·f·和弗雷德·h·戈恩教授，也是外星人的小书(哈珀，2023年),意大利罗马托尔维格塔大学天文学和天体物理学副教授阿米迪欧·巴尔比概述了大气中的氧气和遥远星球上先进技术的潜在崛起之间的联系。

弗兰克说:“我们准备在外星世界寻找生命的迹象。”

“但是，一个星球上的条件如何告诉我们产生智能、科技生命的可能性呢?”

“在我们的论文中，我们探索了任何大气成分是否与先进技术的存在兼容，”巴尔比说。

“我们发现对大气的要求可能相当严格。”

点燃宇宙科技球

弗兰克和巴尔比认为，除了多细胞生物呼吸和新陈代谢所必需的氧气之外，氧气对火的形成至关重要——而火是科技文明的标志。

他们深入研究了“技术领域”的概念，这是一个广阔的先进技术领域，可以发出外星智慧的迹象——称为“技术签名”。

在地球上，技术的发展要求容易获得露天燃烧——这是火的核心过程，其中某种物质通过燃料和氧化剂(通常是氧气)的结合而燃烧。

 

无论是烹饪、为建筑锻造金属、为家居制作材料，还是通过燃烧燃料来利用能源，燃烧一直是工业社会背后的驱动力。

追溯地球历史，研究人员发现，只有当大气中的含氧量达到或超过18%时，才有可能控制火的使用以及随后的冶金技术进步。

这意味着只有氧气含量高的行星才能发展出先进的科技圈，从而留下可探测的科技信号。

氧气瓶颈

研究人员表示，生物维持复杂生命和智能所需的氧气水平不如技术所需的水平高，因此尽管一个物种可能能够在没有氧气的世界中出现，但它将无法成为技术物种。

 

弗兰克说:“在一个没有氧气的世界里，你也许可以获得生物——你甚至可以获得智慧生物。但是如果没有现成的火源，你永远也不会开发出更先进的技术，因为更先进的技术需要燃料和熔化。”

进入“氧气瓶颈”，这是研究人员创造的一个术语，用来描述将有能力培养技术文明的世界与那些达不到技术文明的世界区分开来的临界阈值。

也就是说，氧气水平是阻碍先进技术出现的瓶颈。

“大气中含氧量高就像一个瓶颈，为了拥有一个技术物种，你必须克服它，”弗兰克说。

“你可以解决其他一切问题，但如果大气中没有氧气，你就不会有科技物种。”

瞄准外星热点

这项研究解决了宇宙追求智慧生命中以前未探索的一个方面，强调了在搜索外星技术签名时优先考虑含氧量高的行星的必要性。

“应该优先考虑瞄准含氧量高的行星，因为系外行星大气中是否存在含氧量高的行星可能是寻找潜在技术特征的主要线索，”弗兰克说。

“在另一个星球上发现智能、技术生命的意义将是巨大的，”巴尔比补充道。

“因此，我们在解释可能的探测结果时需要非常谨慎。我们的研究表明，我们应该对来自大气氧气不足的行星的潜在技术特征持怀疑态度。”

这项工作部分由美国国家航空航天局赠款资助。

来源: Materials provided by University of Rochester. Original written by Lindsey Valich.
注明: Content may be edited for style and length. Journal Reference: Amedeo Balbi, Adam Frank. The oxygen bottleneck for technospheres. Nature Astronomy, 2023; DOI: 10.1038/s41550-023-02112-8