能否在地質記錄中發現人類之前的工業文明？

作為一個物種，人類傾向於認為我們是唯一定居生活，使用工具，並改變景觀以滿足我們需要的人。在地球歷史上，人類是唯一一個發展機械、自動化、電力和大眾傳播的物種——工業文明的標誌。但是如果另一個工業文明在幾百萬年前就存在了呢？我們能在今天的地質記錄中找到它的證據嗎？

人類活動是造成空氣污染的主要原因，其中大部分是工業過程造成的。圖片：cherwell

通過研究人類工業文明對地球的影響，一對研究人員進行了一項研究，研究如何發現這種文明，以及這對外星生命的探索有何影響。這項研究，最近發表，標題是"西盧利亞假說：有可能在地質記錄中發現一種工業文明"是由加文·a·施密特和亞當·弗蘭克進行的，他是一位氣候學家，美國宇航局戈達德太空研究學院的氣候學家和一位來自羅切斯特大學的天文學家。

如果全球溫室氣體排放量的一半沒有被吸收，地球大氣中的二氧化碳就會被吸收。圖片：NASA/JPL/GSFC

正如在研究中所指出的那樣，在其他星球上尋找生命的過程中，常常需要尋找類似地球的東西，以了解生命在何種條件下生存。然而這種追求也需要尋找外星智慧(SETI)，它將能夠與我們交流。自然地人們認為任何這樣的文明首先需要發展和工業基地。

這反過來又引發了一個問題，即工業文明的發展有多頻繁——施密特和弗蘭克稱之為「志留系假說」。自然這引發了一些併發症，因為人類是我們所知道的工業化物種的唯一例子。此外人類在過去的幾個世紀里僅僅是一個工業文明——僅僅是它作為一個物種存在的一部分，也是地球上複雜生命存在的一小部分時間。

為了研究，團隊首先注意到這個問題對德雷克等式的重要性。回顧一下這一理論指出，文明的數目(N)在我們的銀河系，我們可以交流等於平均恆星形成率(R *)，這些恆星行星的一部分(fp)，數量可以支持生命的行星(ne)，將進化生命的行星數量(fl)，行星的數量將開發智能生命(fi)、數量開發傳輸技術(fc)的文明，這些文明的時間必須傳遞信號送入太空(L)。

德雷克方程，一個數學公式，用於尋找宇宙中生命或先進文明的概率，圖片：University of Rochester

正如在研究中所指出的，這一方程的參數可能會改變，這要歸功於Silurian假說的增加，以及最近的系外行星的研究如果在一個行星存在的過程中，在生命存在的時間跨度中會出現多種工業文明，那麼fc的價值實際上可能大於1。鑒於天體生物學最近的發展，這是一個特別令人信服的問題。在這方面前三項都是純粹的天文觀測，現在已經完全確定了。

現在很明顯，大多數恆星都有行星的家族。事實上這些行星中有許多將位於恆星的宜居地帶。簡而言之，由於儀器和方法的改進，科學家們已經能夠確定星系中恆星形成的速率。此外最近對太陽系外行星的調查已經導致一些天文學家估計，銀河系可能包含多達1000億個潛在宜居行星。如果能在地球歷史上發現另一個文明，它將進一步限制德雷克等式。

然後討論了人類工業文明可能產生的地質後果，然後將該指紋與地質記錄中潛在的類似事件進行比較。這包括釋放碳、氧、氫和氮的同位素異常，這是溫室氣體排放和氮肥的結果。正如他們在研究中所指出的：自18世紀中期以來，人類通過燃燒煤炭、石油和天然氣的方式釋放了超過0.5萬億噸的化石碳，其速度比自然的長期來源或下沉速度快得多。此外還存在大面積的森林砍伐，並通過燃燒生物質將二氧化碳添加到空氣中。

根據化石記錄，2.5億年前地球上90%以上的物種滅絕了，有效地重新進化了。圖片：Lunar and Planetary Institute

還考慮了河流沉積物流量的增加和沿海環境的沉積，這是由於農業過程、森林砍伐和挖掘運河的結果。家畜、嚙齒動物和其他小動物的傳播也被認為是工業化和城市發展的直接結果，也被認為是某些動物物種的滅絕。合成材料、塑料和放射性元素(由核動力或核試驗引起)的存在也會在地質記錄上留下印記——在放射性同位素的情況下，有時會持續幾百萬年。最後比較了過去的滅絕事件，以確定它們如何與人類文明崩潰的假想事件進行比較。

最清晰的類群是超熱的，最顯著的是古新世-始新世的熱最大值(56 Ma)，但這也包括更小的超熱事件，白堊紀和侏羅紀時期的海洋缺氧事件，以及古生代的重要(如果不是很好的特徵)事件。這些事件被特別考慮，因為它們與氣溫上升、碳和氧同位素增加、沉積物增加和海洋氧氣的消耗相吻合。沒有考慮到有非常清楚和明顯的原因的事件，如白堊紀-第三紀滅絕事件(由小行星撞擊和大規模火山活動引起)，或者是Eocene-Oligocene邊界(南極冰期的開始)。

翼龍視角觀察的希克蘇魯伯撞擊古代地球的藝術再現。圖片：NASA

所考慮的事件(被稱為「hyperthermals」)與識別的「人類世」指紋有相似之處。特別是根據作者所引用的研究，古新世-始新世的熱最大值(PETM)顯示出與氣候變化相一致的跡象。這些包括：[A]令人感興趣的一系列事件，持續100-200個kyr，並涉及一個快速輸入(可能少於5個kyr)的外源性碳進入系統，可能與北美火成岩省侵入有機沉積物有關。

氣溫上升5 - 7 ?C(來自多個代理)，碳同位素(>3%)有一個負的峰值，在上層海洋中減少了海洋碳酸鹽的保存。最後團隊討論了一些可能的研究方向，以改進對這個問題的限制。這可能包括「對之前發生的事件的現存沉積物中元素和組分異常的更深層次的探索」。換句話說，這些滅絕事件的地質記錄應該更仔細地研究，以發現可能與工業文明有關的異常現象。

如果發現任何異常，會進一步建議對候選物種進行化石記錄的檢查，這將對他們的最終命運提出質疑。當然，在志留系假說被認為可行之前，有更多的證據是必要的。例如許多過去發生的突發氣候變化都與火山/構造活動的變化有關。

科學家們通過測量從今天到43億年前的水和HDO的比例來測量火星上的水流失的速率。圖片：Kevin Gill

其次，目前氣候變化比其他任何地質時期都要快。然而這是很難確定的，因為在地質記錄的年表上有限制。最後還需要進行更多的研究，以確定之前的滅絕事件(那些不受影響的事件)的發生時間。在地球之外，這項研究也可能對研究火星和金星等行星的過去生命有影響。在這裡，作者們也提出了探索的方法，可以揭示過去文明的存在，甚至可能支持在地球上尋找過去文明的證據。

在古代火星氣候(3.8 Ga)中存在大量地表水的證據，並且推測早期的金星(2 Ga到0.7 Ga)是適宜居住的(由於太陽更暗，CO2大氣更低)，最近的模型研究支持了這一點。可以想像，在未來的任何一顆行星上都可以進行深度鑽探，以評估它們的地質歷史。」這將限制人們對指紋可能的生活，甚至是有組織的文明的考慮。

德雷克等式的兩個關鍵方面，它解決了在銀河系其他地方找到生命的可能性，是在那裡的恆星和行星的數量，以及生命必須進化的時間。到目前為止，人們一直認為，一個星球會產生一個智能物種，能夠擁有先進的技術和通信能力。但是，如果這個數字應該被證明是更多的，可能會發現一個充滿文明的星系，無論是過去還是現在，誰知道呢？一個曾經先進和偉大的非人類文明的遺迹很可能就在我們腳下！

博科園-科學科普｜文：Matt Williams｜來自：Universe Today｜參考：arXiv

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