天体物理学家探索大气氧和探测遥远行星上的外星技术之间的联系

空气供应:由天体物理学家亚当·弗兰克和阿米迪欧·巴尔比创造的“氧气瓶颈”描述了将有能力培养科技文明的世界与落后的世界区分开来的临界阈值。“没有现成的火源，你永远也不会开发出更高的技术，”弗兰克说。鸣谢:uux.cn/罗彻斯特大学插图/迈克尔·奥萨西

（神秘的地球uux.cn）据罗彻斯特大学（林赛·瓦里奇）：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。正如我们所知，虽然天体生物学家早就认识到氧气对生命的重要性，但氧气也可能是开启全球先进技术的关键。

在《自然·天文学》上发表的一篇新观点中，罗彻斯特大学物理学和天文学教授亚当·弗兰克(Adam Frank)和《外星人小书》(The Little Book of Aliens，Harper，2023年)的作者弗雷德·h·戈恩(Fred H. Gowen)以及意大利罗马托尔·韦尔加塔大学天文学和天体物理学副教授阿米迪欧·巴尔比(Michael Balbi)概述了大气氧与遥远行星上先进技术的潜在崛起之间的联系。

“我们已经准备好寻找外星生命的信号，”弗兰克说。“但是，一个星球上的条件是如何告诉我们智慧的、产生科技的生命的可能性的？”

“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相容，”Balbi说。"我们发现对大气的要求可能相当严格."

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，氧气对火的发展也至关重要——而火是科技文明的标志。他们深入研究“技术领域”的概念，这是一个先进技术的广阔领域，能够发出外星智慧的警示信号——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，在这个过程中，某种东西通过燃料和氧化剂(通常是氧气)的结合而燃烧。无论是烹饪、锻造金属结构、制作家居材料，还是通过燃烧燃料来利用能源，燃烧都是工业社会背后的驱动力。

追溯地球的历史，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星球才有能力开发先进的科技领域，因此，会留下可探测的科技特征。

根据研究人员的说法，生物维持复杂生命和智能所需的氧气水平没有技术所需的水平高，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高的技术，因为更高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科技文明的世界与那些达不到科技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。

弗兰克说:“大气中含氧量高就像一个瓶颈，为了拥有一个科技物种，你必须克服它。”“你可以让其他一切都运转起来，但如果大气中没有氧气，你就不会有科技物种。”

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星球的潜在技术信号持怀疑态度。”