2024-07-20科學

在人類文明的輝煌背後，是否隱藏著地球歷史上的其他工業文明？這是一個激發科學家想象力的問題，也是他們近年來研究的熱點之一。羅切斯特大學的天體物理學家亞當·法蘭和美國太空總署戈達德空間研究所所長加文·施密特，在「國際天體生物學雜誌」上發表了一篇具有裏程碑意義的論文，開啟了對這一問題的科學探索。

他們提出了被稱為「誌留紀假說」的研究框架，試圖解答一個假設性問題：如果在人類文明之前，地球上曾經存在過一個工業文明，那麽，在歷經數千萬年的地質演變後，我們是否還能在地球的巖石和塵埃中找到這個古老文明的痕跡？

工業文明的深層銘印

在探討可能存在的前人類文明時，施密特和法蘭著眼於工業文明所產生的獨特標記。他們認為，化石燃料的燃燒、農業活動、塑膠汙染以及核戰爭的痕跡，都可能成為我們文明的地質學證據。

化石燃料的燃燒不僅改變了地球的氣候，還在碳迴圈中留下了深刻的銘印。自工業革命以來，人類大量燃燒煤、石油和天然氣，釋放出巨量的碳。這些碳在地球生物圈、大氣圈和巖石圈之間迴圈，其同位素比例的變化，被科學家稱為蘇斯效應，成為了一個潛在的、可被未來探測的文明標誌。

農業活動對地球環境的影響同樣深遠。人類耕作導致的土壤侵蝕和沈積速率的增加，可能在地質記錄中留下明顯痕跡。此外，隨著農業發展而產生的塑膠、合成汙染物等非生物降解物質，也可能在地球上存留數百萬甚至數十億年，成為另一個潛在的文明標誌。

核戰爭的可能後果也是研究人員考慮的因素之一。盡管核戰爭的發生是災難性的，但其產生的不尋常放射性同位素，有可能在地質層中被保留下來，成為未來科學家探尋的證據。

核戰爭的潛在痕跡

核戰爭作為一種淪陷性事件，其對地球的影響是深遠且持久的。如果在人類文明之前地球上發生過核戰爭，那麽這場災難在地質記錄上可能留下獨特的銘印。法蘭和施密特提出的論文中，探討了核戰爭如何成為前工業文明存在的證據。

核爆炸產生的放射性同位素，如銫-137和鍶-90，具有較長的半衰期，可以在地球上存在數千年。這些同位素在爆炸後會被釋放到大氣中，並隨著沈降物沈入土壤和海洋，最終被固化在巖石中。因此，如果未來科學家在地球的地層中發現異常的放射性同位素分布，這可能是一個跡象，表明在遙遠的過去曾發生過核戰爭。

然而，放射性同位素的分布和保存受到許多因素的影響，包括地質活動、氣候變遷和生物迴圈。因此，要確切地將這些訊號與古代核戰爭聯系起來，需要極其精確的地質學和地球化學分析。這也意味著，核戰爭的地質證據可能非常難以尋找，但一旦找到，就可能是確認前工業文明存在的關鍵證據。

在探索地球可能存在的其他文明時，一個重要的參考標準是卡爾達肖夫指數。這一指數是由蘇聯科學家尼古拉·卡爾達肖夫於1964年提出的，旨在衡量一個文明利用和控制能源的能力。根據卡爾達肖夫的分類，文明的發展分為三個等級：

類別I文明能夠利用其所在行星的所有能源；類別II文明能夠利用其恒星的所有能源；類別III文明則能夠利用其所在星系的所有能源。

法蘭和施密特在研究中采用卡爾達肖夫指數作為衡量標準，來定義先前地球文明的能量使用程度。他們認為，一個文明的能源使用水平直接與其技術發展水平糊對環境的影響相聯系。因此，透過研究地球歷史上能源使用的變化，可以為辨識可能存在的前工業文明提供線索。

具體到地球文明，自工業革命以來，人類對化石燃料的大規模開采和使用，顯著提升了能源消耗水平。這種能源使用的激增，不僅改變了地球的氣候系統，也在地質記錄中留下了明顯的痕跡。這些痕跡可能成為未來科學家評估地球文明發展水平糊歷史的依據。

人類世，這個被許多研究者用來描述當前地質時代的名詞，強調了人類活動對地球環境的深遠影響。法蘭和施密特在其研究中指出，化石燃料已經成為人類在地球上留下的地質足跡的中心。從地球歷史上看，人類文明的這段時期，以化石燃料的使用和氣候變遷為標誌，可能會被未來科學家視為一個獨特的文明階段。

除了化石燃料的燃燒，人類文明還在地球上留下了其他類別的地質銘印。農業活動導致的土壤侵蝕和沈積速率的增加，塑膠、合成汙染物的廣泛分布，這些都是可能在未來被探測到的文明標誌。特別是塑膠，這種由人類制造並廣泛使用的物質，在自然環境中幾乎無法分解，因此可能成為地球歷史上持久存在的人類活動證據。

這些地質銘印不僅記錄了人類文明的存在，也可能成為我們未來探尋地外文明時的參考。透過了解人類世的標誌，科學家可以更好地定義在其他行星上尋找文明跡象的標準，並為宇宙生命的探索提供方向。

誌留紀假說的提出，不僅為我們探索地球歷史上可能存在的其他文明提供了一種思路，也為未來科學家在尋找地外文明的跡象時提供了預測性指導。法蘭和施密特的研究表明，透過分析地球的地質記錄，我們可以辨識出一系列可能與工業文明活動相關的指標。

在未來，當科學家試圖在其他行星上尋找生命跡象時，這些指標可能成為關鍵線索。例如，火星和金星在過去可能比現在更適合居住，如果這些行星上曾經存在過工業文明，它們可能在地質沈積物中留下了類似化石燃料燃燒產生的碳同位素變化、農業活動導致的土壤侵蝕，或是合成汙染物的痕跡。

誌留紀假說的價值在於，它促使我們思考如何在宇宙中辨識和解讀可能的文明遺跡。這種跨學科的研究方法，結合了天文學、地質學、生物學和生態學的理論和技術，為我們探索宇宙生命提供了新的視角和工具。