發表日期 3/6/2022, 8:54:09 PM
1920年,通用汽車找來美國發明傢 查爾斯・富蘭剋林・凱特靈,改良 瞭 上世紀90年代由弗雷德裏剋・斯瓦特首次閤成齣的 氟氯烴 ,使其成為瞭 穩定、“安全”且有效的製冷劑 。
氟利昂分子
這類製冷劑後來被稱為 氟利昂,在之後的數十年被廣泛的應用在空調、冰箱等製冷設備當中 。由於其齣色的物理性質,氟利昂還被大量使用作為香水、殺蟲劑等噴霧設施的分散劑和精密設備的清洗劑。
氟利昂産品
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物質能夠將地球改造成什麼樣子。
時值1957年,在劍橋大學任職的喬・法曼隨南極科考隊前往哈雷灣觀測站,他的任務任務便是 監測空氣中的臭氧含量 ,此後每年他都會前往南極對這一數據進行記錄。
哈雷六號研究站/Hugh Broughton Architects
在當時第七大陸探索是一件極富價值的工作,包括英國在內的12個國傢都在南極設立瞭多個觀測站,而臭氧含量監測也隻是一個極微小的任務。
然而在1981年春天,新測量得到的結果引起瞭喬・法曼和同事們的注意,因為數據顯示南極上空的臭氧層麵積較過去小瞭許多。為瞭排除測量錯誤導緻的誤差,他們重新校準瞭儀器,並繼續進行觀測,然而 隨後幾年數據顯示南極上空的臭氧仍在持續減少 。
臭氧層空洞從1979年至2019年的變化 / 歐洲環境署
喬・法曼意識到事情或許有些大條瞭。
經過統計,至1984年10月,南極上空的臭氧層麵積比平均水平減少瞭40%,天空中存在著一個偌大的臭氧層空洞 。並且對過去的記錄顯示,臭氧層的減少實際上從1977年就已經開始瞭。次年5月,《自然》雜誌刊登瞭喬・法曼團隊的文章,臭氧層空洞問題正式進入瞭大眾的視野。
衛星監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嚮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人畜無害的閤成物質會在半個世紀之後釀成大禍。
氟利昂化學性質異常穩定,在大氣對流層中可以安然存在近一個世紀,但它們隻需要不到15年就可以緩慢爬升到對流層之上波瀾不驚的平流層中。在這裏, 氟利昂會在紫外綫的作用下釋放氯離子,並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。
氟利昂釋放齣的氯離子催化臭氧加速分解
雖然大多數國傢已經於1987年8月共同簽署瞭濛特利爾議定書,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,然而作為替代品的氫氟碳化閤物卻是超溫室效應氣體,實際上 時至今日,人類仍舊未能發現任何完全無毒害又不易燃的化閤物來替代氟利昂作為冷媒 。
不限製氟利昂使用的情況下,未來的地球臭氧層演化
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産生的物質, 大氣層中的氟利昂等復雜有機物會成為十分明顯的文明標誌 ,這種標誌甚至比金星上若隱若現的磷化氫氣體更為確切。畢竟隻有那些進行過猖獗的工業化發展的文明纔會在自己母星的大氣層中留下這些殘留物。
當然,這種盲目無知導緻的後果或許是共通的,畢竟在文明的發展史中,廣泛的理性認知總是滯後的。也正是因此,或許 利用非自然物質作為生命印記也是一種新的尋找外星生命的途徑 。
最近發錶在ArXiv闆塊的文章探討瞭利用詹姆斯・韋布望遠鏡(JWST)搜尋係外行星大氣中工業汙染物的可能性,這篇文章就氟氯烴和強效溫室劑等物質在大氣中的錶現進行瞭探討。當然對於詹姆斯・韋布望遠鏡來說尋找氟氯烴等物質依舊存在很多限製,比如行星附近的恒星太亮將會淹沒大氣層中的信號。
詹姆斯・韋布望遠鏡
但是對於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文明産物。
例如處於太陽係附近的TRAPPIST-1,這是一顆位於寶瓶座的40光年外的紅矮星,它的周圍存在7顆類地行星,並且其中至少3顆位於宜居帶內。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麼,或許就將開啓新的地外文明探索裏程。
TRAPPIST-1的行星們同太陽係內行星的比較
有趣的是,如果TRAPPIST-1的某顆行星上真的有文明發射瞭一顆詹姆斯・韋布望遠鏡級彆的空間望遠鏡,他們大概看不到地球大氣中氟氯烴,因為太陽實在是太亮瞭。但如果他們能夠發射更高探測精度的觀測設備,或許故事又將會大不相同。
藉助汙染物探測外星文明存在 的可能性 不是一個新課題,除瞭氟氯烴類衍生物,二氧化氮(NO2)也是一種具有技術印記的汙染物,這種來自於化石燃料消耗的副産物,隻會在工業文明高度發達的文明的大氣中富集。
外星文明假想
當工業文明來到後期,一些文明個體終於發覺大氣汙染的嚴重性,轉而發展可持續能源――比如太陽能,它們在地麵上大規模鋪設的太陽能電池闆中可能富含一係列礦物,而這些物質所反射的光綫將也能在行星光譜中顯現。
美國航空航天局在2020年授予紐約羅徹斯特大學一筆基金,用於建立數據庫監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闆的反射光。
雖然我們盡全力主動齣擊,去搜尋外星人的存在。但或許,我們這顆被工業文明汙染過的地球,早已明晃晃地齣現在瞭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係,又或許他們已經作齣瞭另一些決定……
作者簡介 /
貓又 ,國傢天文台博士在讀,目前在用天眼觀測宇宙中性氫分布狀況,因為傢中貓貓聽不懂自己的科普常常焦頭爛額。
本文經授權轉載自微信公眾號:中國國傢天文 作者:貓又
轉載內容僅代錶作者觀點
不代錶中科院高能所立場
編輯:亦州
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