最近的外星文明可能距离我们33000光年

艺术家对岩石质宜居带系外行星开普勒-168b的想象图。图片来源：NASA Ames/NASA/JPL–Caltech/Tim Pyle (Caltech)

这些发现凸显了发现类似地球行星的极端困难性——这样的行星需要同时具备活跃的板块构造运动以及富含氮气和氧气的大气层，并且氧气和二氧化碳的比例必须恰到好处。

奥地利科学院格拉茨空间研究所的曼努埃尔·舍尔夫博士和赫尔穆特·拉默教授表示，考虑到这些要求，SETI（搜寻地外智慧生命）的前景显得相当黯淡。

"我们银河系中的地外智慧生命——ETI——可能相当罕见，"舍尔夫说道。

二氧化碳的平衡

行星大气中的二氧化碳含量越多，就越能维持生物圈并防止大气逃逸到太空中，但这需要精确的平衡：二氧化碳过多可能导致失控的温室效应，或使大气对生命过于有毒。板块构造作为碳硅酸盐循环的一部分，调节着大气中的二氧化碳含量，因此宜居行星必须具备板块构造。然而，逐渐地，从大气中提取的二氧化碳会被锁定在岩石中而非循环利用。

"在某个时点，足够多的二氧化碳将从大气中被抽离，使得光合作用无法继续进行，"舍尔夫说。"对于地球而言，这预计将在大约2亿到10亿年后发生。"

地球大气主要由氮气（78%）和氧气（21%）组成，但也含有包括二氧化碳（0.042%）在内的微量气体。舍尔夫和拉默研究了二氧化碳含量为10%的行星会发生什么（如果这样的行星距离其恒星更远，或其恒星更年轻、亮度更低，就能避免失控的温室效应），发现其生物圈可以维持42亿年。相比之下，二氧化碳含量为1%的大气最多只能维持生物圈31亿年。

这些世界还需要不少于18%的氧气含量。不仅更大型、复杂的动物需要更多氧气，之前的研究还表明，如果氧气水平低于这个标准，就没有足够的游离氧气来进行露天燃烧。没有火，金属冶炼就不可行，技术文明也就不可能存在。

从生物圈到文明

舍尔夫和拉默随后将这些生物圈寿命与技术生命演化所需时间进行对比，在地球上这个过程用了45亿年，同时还考虑了技术物种可能的存续时间。这很重要，因为物种存续时间越长，与我们同时存在的机会就越大。

综合所有这些因素，舍尔夫和拉默得出结论：生活在二氧化碳含量为10%的行星上的技术物种，必须至少存续280，000年，才能在我们所处的时代有另一个文明同时存在于银河系中。

"要让十个文明与我们同时存在，平均寿命必须超过1000万年，"舍尔夫说。"ETI的数量相当少，并且严重依赖于文明的寿命。"

这意味着如果我们真的探测到ETI，它几乎肯定比人类文明古老得多。

正是这些数字导致了距离我们最近的技术文明约在33，000光年之外的估计。我们的太阳距离银河系中心约27，000光年，这意味着距离我们最近的技术文明可能位于银河系的另一边。

这些数字并非绝对值——舍尔夫指出还有其他应该包含的因素，如生命起源、光合作用起源、多细胞生命起源以及智慧生命发展技术的频率，但这些目前无法量化。如果这些因素的概率都很高，那么ETI可能就没那么罕见。如果这些因素的概率都很低，那么就需要更加悲观的展望。

尽管如此，舍尔夫强烈认为SETI应该继续搜寻。

"虽然ETI可能很罕见，但真正了解的唯一方法就是去寻找，"舍尔夫说。"如果这些搜寻一无所获，这会让我们的理论更加可信；如果SETI真的发现了什么，那将是有史以来最重大的科学突破之一，因为我们将知道我们在宇宙中并不孤单。"

编译自/ScitechDaily