太阳熄灭之后，如何留下文明存在过的痕迹？

白德凡
　　在本报第3780期12版《人类距离Ⅰ型文明有多遥远？》一文中曾介绍过，有研究人员估算人类距离Ⅰ型文明并不遥远，可能只需要300年左右时间。那时人类将有能力利用整颗地球上的全部能源。如果人类幸运地度过了这个时期，迈过“大过滤器”并延续下来，下一步或许就该考虑发展星际航行技术了，而这一任务的首要门槛便是能源问题。
　　根据已知技术推断，星际飞船的能源很可能是可控核聚变技术，然而即使未来的人类已经实现了可控核聚变，地球上的核聚变原料规模也很可能不足以支持频繁的星际航行。好在我们身边就有一个现成的核聚变能源库——太阳。为了实现星际航行，人类将更充分地利用太阳的能源，从而进化成Ⅱ型文明，那时人类将可以利用整颗太阳产生的能量。
　　而就在这个过程中，人类会在太阳系中留下难以磨灭的痕迹。即便许多年后太阳死去，变成一颗白矮星，人类也早已星际移民到其他星系，宇宙中的其他文明也可以从太阳系的残余中获知人类存在过的迹象。根据最近发表在《英国皇家天文学会》上的一项研究，Ⅱ型文明建造的获取恒星资源装置——戴森球，可以在星际空间产生可观测的信号，即便恒星已经燃烧殆尽变成了白矮星，白矮星的红外辐射谱也会暴露这些装置的存在。
　　捕获阳光
抵达地球的太阳能仅仅是太阳释放的全部能量的非常小的一部分，却足以驱动地球上生态系统和气候系统的演化。虽然人类现阶段的技术还无法利用整颗太阳产生的能量，但有科学家为此设想过可行的方案。1960年，物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）提出了“戴森球”的概念，这是一组巨大的太阳能收集器，围绕着发光恒星运行，将恒星沿别的方向发出光能收集起来，供给行星上的文明使用。如果人类能够围绕太阳建造戴森球，不仅可以彻底解决能源问题，甚至还能在此基础上探索星际航行技术。
　　虽然叫做戴森“球”，但这种装置并不是真的将恒星包裹在一个球体内，那样的设计过于庞大，难以保持稳定运行，很可能会与行星相撞。更可行的设想是，用一组太阳能收集装置，像蜂群一样围绕着太阳运行。这些装置可能先围绕太阳形成环形，再由多个环构成空心球体，将太阳包裹在中心。这样装置群可能会改变恒星发出的光，然而，这种干扰很可能太小了，假设真有地外文明围绕他们的恒星建造了戴森球，地球上的天文学家也难以观测到。
　　尽管如此，天文学家还是发现过一些疑似戴森球的离奇天文现象。其中的代表是2014年观测到的一颗叫做KIC 8462852的恒星，也昵称作“塔比星”（Tabby's Star）。这颗恒星距离地球约1470光年，在过去的一个世纪里，它的亮度下降了15%以上。这一现象让天文学家感到震惊，因为除了在濒死时期之外，恒星不可能在短时间内发生如此巨大的亮度变化。一般的凌星现象——也就是绕行行星遮挡住了恒星——最多也只能让恒星亮度下降1%，人类的现有认识完全解释不了这样大幅度的亮度变化。
　　天文学家不得不援引星际尘埃、彗星甚至黑洞的干扰来解释这一现象，但每种假说都还不能给出圆满解释。而2016年发表在《天体物理学杂志》的一项研究中，有天文学家在分析了“塔比星”的亮度变化规律后，认为这是一个很有价值的地外文明探测目标。它的亮度变化可能是由类似戴森球的装置群造成的，这些装置能够造成恒星出现各种时间尺度的亮度变化，从几个小时直至数个世纪。这些天文学家甚至还给出了下一步的观测统计量，用来区分“塔比星”的亮度变化到底是自然现象，还是“人”为的。
　　恒星尸体的线索
尽管“塔比星”是否暴露了戴森球结构，目前还没有定论，但已经有科学家走得更远。在最近发表在《英国皇家天文学会》上的一项研究中，天文学家本·祖克曼（Ben Zuckerman）建议，不应该只盯着恒星寻找戴森球，我们更应该寻找白矮星周围的戴森球遗迹。而他的理由很简单：白矮星是恒星燃烧殆尽后的尸体，如果它周围存在戴森球遗迹，那这一定是这个恒星系统原生的文明留下来的，而不会是星际移民来的文明留下来的，因为没有“人”会愿意费大力气跑到一颗恒星尸体周围建造这样大型的工程。所以，白矮星周围的戴森球更能揭示恒星系统原生文明的信息，科学家甚至能根据这类戴森球的数量，去验证对地外文明诞生率的估算可不可靠。
　　怎样寻找围绕白矮星的戴森球呢？白矮星的亮度不高，难以观察亮度上的变化。
　　本·祖克曼建议，应该从白矮星的红外辐射着眼。戴森球吸收恒星的热辐射，并将这些辐射转化为其他形式的能量。由于能量转换效率不会达到100%，这个过程会留下一些废热，以红外光的形式逸出。在白矮星的情景中，戴森球可能会增加白矮星在某个特征温度上的红外辐射。
　　在现有的天文观测中，大约百分之几的白矮星显示出过量的红外辐射。然而这并不都是戴森球的痕迹，相反，其中的大部分可以由白矮星附近的尘埃颗粒，或其伴星的影响来解释。祖克曼表示，未来更精确的天文观测，如詹姆斯·韦布空间望远镜，或许可以发现白矮星红外辐射中一些无法通过自然过程解释的现象。当然，即使所有的观测一无所获，这个结论依然有价值，因为它为原生外星文明数量设定了一个上限，科学家也可以据此修正关于宇宙文明诞生率的估算。
　　反过来说，如果未来人类发展出了星际航行技术，并且在太阳变成白矮星之前已经离开了太阳系，那时人类留下的戴森球——这是星际航行的能量来源——还在增加着太阳尸体的红外辐射。或许宇宙其他角落里的文明，可以从这一点迹象中获知，这个已经死亡的恒星系统曾经诞生过文明。