臺北市立天文科學教育館

自從工業革命以來，地球的平均氣溫正持續上升。自1850年以來，氣溫每十年上升約0.06°C，並且預測到21世紀中葉，氣溫可能上升1.5至2°C，這對地球的適居性產生了潛在的危機。

最近的一項研究中，一組科學家研究了溫度升高如何對先進文明構成威脅。他們認為，行星溫度上升可能是能源消耗指數增長的「必然結果」，與燃燒化石燃料增加的碳排放無關。他們的發現可能對天文生物學和尋找外星智慧生命（SETI）有重大影響。

圖說：過去30年全球平均氣溫變化圖。（來源：NOAA/NCEI） 

文明最終會使行星過熱的想法可以追溯到1969年蘇聯科學家米哈伊爾的研究，他認為：「人類使用的所有能源都會轉化為熱量。按照當前的能源使用增長速度，少於兩百年內，人類產生的熱量將與來自太陽的能量相當。」

這是所有能源生產和消耗不可避免地產生廢熱的簡單結果。研究團隊的成員指出：「目前廢熱對全球氣溫上升的貢獻是微不足道的。然而，如果廢熱生產在未來一個世紀內呈指數增長，溫度可能會再上升1°C，與化石燃料引發的溫室效應無關。如果廢熱生產的指數增長持續幾個世紀，最終會導致完全失去適居性，並使地球上所有生命消失。」

為了確定先進文明需要多長時間才能到達使其家園變得不宜居住的地步，研究團隊基於熱力學第二定律設定了理論模型。他們將其應用於行星適居性，考慮到環繞太陽的適居帶（circumstellar habitable zone, CHZ）—即一顆行星能接收到足夠太陽輻射以保持表面液態水的軌道。「我們改編了適居帶的計算方法，本質上，我們將來自文明活動的額外熱源加入到恆星輻射中。」

他們考慮的另一個關鍵因素是文明能源消耗的指數增長率，正如卡爾達肖夫指數（Kardashev Scale）的預測。這一趨勢不僅呈指數增長，且隨著時間加速，類似於同一時期的人口增長（從1800年的10億增長到2023年的80億）。研究團隊根據這個趨勢推測先進文明進入指數增長期後的最大壽命。最終，他們得出的結論是先進文明的最大壽命約為1,000年。

研究人員表示，這些發現對人類和尋找外星智慧生命（SETI）有重要意義：「我們的研究結果表明，廢熱在未來不僅會對地球產生重大影響，也會影響到其他恆星周圍假設中的先進技術物種的發展。因此，考慮到這一限制，可能會影響我們尋找宇宙中先進生命的方式，並影響我們對這些搜索結果的解釋。例如，它可能部分解釋了費米悖論。」

該研究結果已經整理成論文發表在線上預印本資料庫，並在《天文生物學》期刊（Astrobiology）上審核中。（編譯／王庭萱）

資料來源：Universe Today