1920年,通用汽車找來美國發(fā)明家查爾斯·富蘭克林·凱特靈,改良了上世紀(jì)90年代由弗雷德里克·斯瓦特首次合成出的氟氯烴,使其成為了穩(wěn)定、“安全”且有效的制冷劑。
這類制冷劑后來被稱為氟利昂,在之后的數(shù)十年被廣泛的應(yīng)用在空調(diào)、冰箱等制冷設(shè)備當(dāng)中。由于其出色的物理性質(zhì),氟利昂還被大量使用作為香水、殺蟲劑等噴霧設(shè)施的分散劑和精密設(shè)備的清洗劑。
那時候的人們還沒有意識到,這種大自然中從未存在過的化學(xué)物質(zhì)能夠?qū)⒌厍蚋脑斐墒裁礃幼印?/p>
時值1957年,在劍橋大學(xué)任職的喬·法曼隨南極科考隊前往哈雷灣觀測站,他的任務(wù)便是監(jiān)測空氣中的臭氧含量,此后每年他都會前往南極對這一數(shù)據(jù)進行記錄。
在當(dāng)時第七大陸探索是一件極富價值的工作,包括英國在內(nèi)的12個國家都在南極設(shè)立了多個觀測站,而臭氧含量監(jiān)測也只是一個極微小的任務(wù)。
然而在1981年春天,新測量得到的結(jié)果引起了喬·法曼和同事們的注意,因為數(shù)據(jù)顯示南極上空的臭氧層面積較過去小了許多。為了排除測量錯誤導(dǎo)致的誤差,他們重新校準(zhǔn)了儀器,并繼續(xù)進行觀測,然而隨后幾年數(shù)據(jù)顯示南極上空的臭氧仍在持續(xù)減少。
臭氧層空洞從1979年至2019年的變化 / 歐洲環(huán)境署
喬·法曼意識到事情或許有些大條了。
經(jīng)過統(tǒng)計,至1984年10月,南極上空的臭氧層面積比平均水平減少了40%,天空中存在著一個偌大的臭氧層空洞。并且對過去的記錄顯示,臭氧層的減少實際上從1977年就已經(jīng)開始了。次年5月,《自然》雜志刊登了喬·法曼團隊的文章,臭氧層空洞問題正式進入了大眾的視野。
衛(wèi)星監(jiān)測南極臭氧厚度按年份遞減的情況 / TMOS
科研人員們將目光投向氟利昂是一件很迅速的事情,但在最開始也的確沒有人能夠想到這種合成物質(zhì)會在半個世紀(jì)之后釀成大禍。
氟利昂化學(xué)性質(zhì)異常穩(wěn)定,在大氣對流層中可以安然存在近一個世紀(jì),但它們只需要不到15年就可以緩慢爬升到對流層之上波瀾不驚的平流層中。在這里,氟利昂會在紫外線的作用下釋放氯離子,并成為分解臭氧的催化劑。而在整個分解過程中,一個氟利昂分子可以促成近十萬個臭氧分子的湮滅。
雖然大多數(shù)國家已經(jīng)于1987年8月共同簽署了蒙特利爾議定書,禁止使用氟氯碳化物等容易造成臭氧破壞的氟利昂類物質(zhì),然而作為替代品的氫氟碳化合物卻是超溫室效應(yīng)氣體,實際上時至今日,人類仍舊未能發(fā)現(xiàn)任何完全無毒害又不易燃的化合物來替代氟利昂作為冷媒。
更要命的是,此前排放的氟利昂,至今仍舊飄蕩在大氣層上空,而它們,或許將作為地球人類的文明印記,被地外文明察覺。
作為一種大自然中絕不會自發(fā)產(chǎn)生的物質(zhì),大氣層中的氟利昂等復(fù)雜有機物會成為十分明顯的文明標(biāo)志,這種標(biāo)志甚至比金星上若隱若現(xiàn)的磷化氫氣體更為確切。畢竟只有那些進行過猖獗的工業(yè)化發(fā)展的文明才會在自己母星的大氣層中留下這些殘留物。
當(dāng)然,這種盲目無知導(dǎo)致的后果或許是共通的,畢竟在文明的發(fā)展史中,廣泛的理性認知總是滯后的。也正是因此,或許利用非自然物質(zhì)作為生命印記也是一種新的尋找外星生命的途徑。
最近發(fā)表在ArXiv板塊的文章探討了利用詹姆斯·韋布望遠鏡(JWST)搜尋系外行星大氣中工業(yè)污染物的可能性,這篇文章就氟氯烴和強效溫室劑等物質(zhì)在大氣中的表現(xiàn)進行了探討。當(dāng)然對于詹姆斯·韋布望遠鏡來說尋找氟氯烴等物質(zhì)依舊存在很多限制,比如行星附近的恒星太亮將會淹沒大氣層中的信號。
但是對于M型恒星,也就是那些黯淡但是長壽的紅色矮星,望遠鏡或許很有希望看到其附近的行星大氣中是否存在這些工業(yè)文明產(chǎn)物。
例如處于太陽系附近的TRAPPIST-1,這是一顆位于寶瓶座的40光年外的紅矮星,它的周圍存在7顆類地行星,并且其中至少3顆位于宜居帶內(nèi)。如果詹姆斯韋布望遠鏡能夠在某一顆行星的大氣層中注意到什么,或許就將開啟新的地外文明探索里程。
有趣的是,如果TRAPPIST-1的某顆行星上真的有文明發(fā)射了一顆詹姆斯·韋布望遠鏡級別的空間望遠鏡,他們大概看不到地球大氣中氟氯烴,因為太陽實在是太亮了。但如果他們能夠發(fā)射更高探測精度的觀測設(shè)備,或許故事又將會大不相同。
借助污染物探測外星文明存在的可能性不是一個新課題,除了氟氯烴類衍生物,二氧化氮(NO2)也是一種具有技術(shù)印記的污染物,這種來自于化石燃料消耗的副產(chǎn)物,只會在工業(yè)文明高度發(fā)達的文明的大氣中富集。
當(dāng)工業(yè)文明來到后期,一些文明個體終于發(fā)覺大氣污染的嚴重性,轉(zhuǎn)而發(fā)展可持續(xù)能源——比如太陽能,它們在地面上大規(guī)模鋪設(shè)的太陽能電池板中可能富含一系列礦物,而這些物質(zhì)所反射的光線將也能在行星光譜中顯現(xiàn)。
美國航空航天局在2020年授予紐約羅徹斯特大學(xué)一筆基金,用于建立數(shù)據(jù)庫監(jiān)測行星大氣光譜中可能存在的生物印記——二氧化碳、氟氯烴或是太陽能電池板的反射光。
雖然我們盡全力主動出擊,去搜尋外星人的存在。但或許,我們這顆被工業(yè)文明污染過的地球,早已明晃晃地出現(xiàn)在了某個高等文明的望遠鏡之中。也許他們也正在努力同人類取得聯(lián)系,又或許他們已經(jīng)作出了另一些決定……
來源:中國國家天文
作者:貓又,國家天文臺博士在讀,目前在用天眼觀測宇宙中性氫分布狀況,因為家中貓貓聽不懂自己的科普常常焦頭爛額。
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