最新研究稱：外星探測器或已潛伏在太陽系中

1949年，著名數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家約翰·馮·諾依曼在伊利諾伊大學(xué)發(fā)表了一系列演講，首次提出了"通用構(gòu)造器"的概念。

這一理論在其1966年出版的著作《自我復(fù)制自動機(jī)理論》中得到了進(jìn)一步詳述，該書是由馮·諾依曼的同事在他去世后整理其著作并完成的。

在隨后的歲月里，參與"搜尋地外文明"計劃的科學(xué)家們一直在思考，先進(jìn)文明如何能依靠自我復(fù)制探測器來探索銀河系。

正如許多理論研究所表明的那樣，自我復(fù)制探測器（從單一星球釋放）可以在數(shù)億年內(nèi)增殖并探索整個銀河系。

根據(jù)卡爾頓大學(xué)亞歷克斯·埃勒里教授的新研究，這些探測器可能早已造訪過太陽系，其中一些甚至可能此刻正在此處運(yùn)行。

正如他在最近一篇論文中所建議的，未來的SETI調(diào)查應(yīng)當(dāng)留意這些探測器可能產(chǎn)生的技術(shù)特征痕跡。

亞歷克斯·埃勒里是卡爾頓大學(xué)自我復(fù)制研究中心以及機(jī)械與航空航天工程系的工程學(xué)教授。過去，埃勒里曾探討過馮·諾依曼探測器的概念，及其作為先進(jìn)文明進(jìn)行星際探索可行方法的潛力，以及這對SETI研究的意義。

在這篇最新論文中，他重新審視了這類探測器存在的理由、它們對費(fèi)米悖論的影響，以及資源需求將如何驅(qū)動其行為，并在此過程中產(chǎn)生可識別的技術(shù)特征。

作為CESER的研究員，埃勒里對馮·諾依曼探測器的概念及創(chuàng)造它們所需的技術(shù)創(chuàng)新非常熟悉。在之前的一項(xiàng)研究中，埃勒里詳細(xì)闡述了3D打印、自我復(fù)制和機(jī)器人技術(shù)將如何讓人類比預(yù)期更早地建造出馮·諾依曼探測器。

他還詳細(xì)研究了人類工程師如何能限制每個探測器的自我復(fù)制次數(shù)，從而確保它們不會失控（根據(jù)"狂戰(zhàn)士假說"）。

在這些及其他論文中，埃勒里也提出，尋找馮·諾依曼探測器及其可能產(chǎn)生的技術(shù)特征，應(yīng)是SETI研究人員優(yōu)先關(guān)注的重點(diǎn)，而非傳統(tǒng)的在夜空中搜尋無線電傳輸信號的做法。

他指出，這些搜索應(yīng)將太陽系視為一個良好的起點(diǎn)，這與格雷戈里·L·馬特洛夫教授在其論文《馮·諾依曼探測器：理性推進(jìn)的星際轉(zhuǎn)移時機(jī)》中提出的類似建議相呼應(yīng)。

正如他在論文發(fā)表時告訴媒體的那樣：

太陽系非常廣闊，且大部分未被探索，而這些探測器可能非常微小。探測器可能無處不在：在月球的隕石坑中，或潛伏在小行星帶和柯伊伯帶。僅柯伊伯帶就有1億個天體，而我們只考察過其中兩個，其中一個的形狀就非常異常。

同樣，埃勒里也考慮了SETI研究人員和未來的探索者如何能通過專門搜索來尋找外星探測器的證據(jù)。他認(rèn)為，第一步是思考派遣自我復(fù)制探測器的動機(jī)。

動機(jī)

他在論文中指出，一個物種從事星際探索最明顯的原因是為了生存。

這可能是由其希望在其恒星的主序星階段之后繼續(xù)生存、面臨被更先進(jìn)文明毀滅的威脅、或是擔(dān)心技術(shù)發(fā)展終將威脅其創(chuàng)造者存在的恐懼所驅(qū)動的。

正如埃勒里通過電子郵件告訴媒體的那樣，在所有情況下，自我復(fù)制探測器為確保先進(jìn)文明的生存提供了最有效且最可行的手段：

外星探測器將受其局部環(huán)境生存需求的驅(qū)動，無論是主序星壽命、地質(zhì)活動等，還包括用于評估威脅和結(jié)盟可能性的軍事偵察。盡管我們中許多人的動機(jī)是（對知識的渴望）（軍事偵察是其中一種），但科學(xué)本身并非主要驅(qū)動力。探索本能也不是——通常，貪婪或逃離困境才是探索的底層動機(jī)。哥倫布想找到通往東方財富的路線，但美洲擋住了去路。

此外，他繼續(xù)論證道，這類探測器不會像生物有機(jī)體那樣受到相同限制的阻礙。

在推進(jìn)方面尤其如此，因?yàn)橄冗M(jìn)的探測器能夠承受超過9.8米/秒2（地球重力）的加速度，并且不需要奇特的推進(jìn)方法。

此外，星際探測器不需要補(bǔ)給、生物再生生命支持系統(tǒng)，也無需擔(dān)心廢物處理。它們所需的所有材料都可以在沿途獲取。

這包括從恒星系（如小行星帶和/或較小的巖石金屬天體）或從星際介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的天體（包括小行星、彗星和流浪行星）中提取資源。

這種探索和評估威脅的欲望，加上對資源的需求，將導(dǎo)致可預(yù)測的行為，這有助于指導(dǎo)對星際探測器的搜索。

活動

從動機(jī)問題出發(fā)，埃勒里得出結(jié)論：星際自我復(fù)制探測器的活動將遵循一個基本模式，該模式可分解為六個可能的步驟。

首先，它們會以特定星系中無處不在的小行星和衛(wèi)星為目標(biāo)，因?yàn)槟抢镉幸子讷@取的、通用構(gòu)造所需的原材料。

第二，利用這些材料，它們會建造勘測探測器，以全面調(diào)查該系外行星系統(tǒng)的資源和孕育生命的環(huán)境。

第三，它們會選擇并占據(jù)資源豐富的地點(diǎn)，建立自我復(fù)制操作的基地。第四，它們開始復(fù)制更多的自身副本，包括勘測探測器和哨兵探測器。

第五步，利用這些相同的探測器，對該系外行星系統(tǒng)進(jìn)行長期而詳細(xì)的探索。

第六步也是最后一步，探測器將執(zhí)行特定的任務(wù)指令，其中可能包括為未來的定居者建造奧尼爾圓柱體，同時（希望）不侵占可能孕育生命的行星。

另一個可能的任務(wù)（也是極具爭議的任務(wù)）是向行星播種簡單或更復(fù)雜的有機(jī)物（即定向胚種論）?；趯顒拥倪@種分解，自我復(fù)制探測器將產(chǎn)生未來調(diào)查可以尋找的技術(shù)特征。

可能的特征

除了在本十年末重返月球和在下個十年派遣載人探索任務(wù)前往火星之外，還存在許多關(guān)于近地軌道、地月空間及更遠(yuǎn)范圍的商業(yè)化計劃。

人們希望這些努力將促進(jìn)向太空的"大遷移"，可能最終導(dǎo)致在其他天體上建立定居點(diǎn)和"太空島嶼"（例如奧尼爾圓柱體和斯坦福環(huán)面）。

正如埃勒里所解釋的，要使人類對太陽系的探索鞏固為商業(yè)化工業(yè)，我們必須知道在哪里可以找到實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變所需的資源。

首先，埃勒里考慮了小行星資源，這些資源在系外太陽系中很可能與我們太陽系中一樣豐富。除了認(rèn)為地球和我們的太陽系具有典型性的哥白尼原則之外，還有相當(dāng)多的證據(jù)支持這一想法。

這包括對前太陽系行星際塵埃顆粒的研究，已觀察到這些顆粒含有金屬氮化物、碳化物、氧化物、硅酸鹽和鐵鎳合金 —— 這些是行星、星子和小行星的構(gòu)建模塊。

此外，在距離地球650光年（200秒差距）半徑內(nèi)觀測到的吸積到白矮星上的系外星子，主要由氧、鎂、硅和鐵組成，并含有較少量的揮發(fā)性物質(zhì)，如碳、硫和氮 —— 這與我們太陽系中的小行星和衛(wèi)星相似。

除了小行星，自我復(fù)制探測器很可能也會被月球和類似的巖石天體所吸引，因?yàn)槠涑煞郑ǘ趸琛㈡囪F及其他金屬）部分源于數(shù)十億年來發(fā)生的小行星撞擊。

最終，埃勒里得出結(jié)論，小行星加工過程很難與自然過程區(qū)分開來，而月球?qū)⒊蔀樽晕覐?fù)制探測器集中其制造操作的理想基地。

此外，他認(rèn)為核反應(yīng)堆很可能為這些操作提供動力，因?yàn)樗鼈兪且环N燃料效率極高的動力源，能提供幾乎無限的能量密度。這可能包括鎂諾克斯型反應(yīng)堆，這是一種使用天然鈾、石墨和二氧化碳?xì)怏w作為熱交換冷卻劑的氣冷反應(yīng)堆。

他的結(jié)論是，這些反應(yīng)堆可以利用月球資源建造，并且這些反應(yīng)堆會留下釷-232、釹-144和/或鋇-137的同位素比率特征。

他寫道："我們進(jìn)一步推測，為了預(yù)期性的資源經(jīng)濟(jì)交換，一個自我復(fù)制探測器可能已將帶有小行星資源的人工制品埋藏在月球上。這類'禮物'只有在達(dá)到一定的技術(shù)復(fù)雜程度閾值時才能被探測和獲取。"所有這一切使得月球成為開始搜尋相關(guān)技術(shù)特征可能跡象的理想地點(diǎn)。

這些搜索可以利用美國國家航空航天局及其他太空機(jī)構(gòu)制定的"持續(xù)月球探索與開發(fā)計劃"。正如他所總結(jié)的：

我認(rèn)為可測量的技術(shù)特征將存在于月球上——不尋常的表面鈾或釷同位素比率以及地下的磁性異常。如果我們開始定居月球，我們將搜尋可供利用的資源，特別是鎳、鈷和鎢，這些是由小行星帶到月球地下的。我認(rèn)為，如果我們曾被造訪過，作為開采我們資源的回報，一份'禮物'可能就隱藏在這些小行星帶來的金屬中。這份禮物可能是一臺通用構(gòu)造機(jī)，對于任何在其恒星系內(nèi)定居并準(zhǔn)備進(jìn)行星際冒險的文明來說，都具有即時和未來的效用。

在不久的將來，預(yù)計人類對太陽系的探索將讓位于商業(yè)開發(fā)以及在太空、其他行星和天體上建立永久前哨站。

在我們在地球和近地軌道之外建立立足點(diǎn)之前，或許我們應(yīng)該考慮不僅僅是尋找資源和建筑地點(diǎn)。一項(xiàng)專門的技術(shù)特征搜索可能會揭示更重大的發(fā)現(xiàn)，例如人類在宇宙中并不孤單的證據(jù)。

同樣，在SETI整體努力，特別是技術(shù)特征搜索方面，太陽系在很大程度上被忽視了。

這項(xiàng)研究可作為預(yù)印本在arXiv上獲取。

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