在外星人看来，地球看似平静，实则不然。

当世界濒临核战争边缘时，遥远的先进文明永远不会知晓。从远方看，地球显得一片和平。

这张照片展示了人类用肉眼首次看到地球从月球边缘升起的景象，拍摄时间仅比原始的黑白地球升起照片晚几分钟。从太空用肉眼观察地球，仍是人类历史上最具标志性的成就之一。Apollo8任务是成功登月的重要前驱任务之一。这张照片可以说是有史以来对环境影响最大的照片之一。图片来源：NASAApollo8

如今，地球上核武器爆炸的威胁达到了自苏联解体以来的最高水平，我们许多人都能真切地感受到这种威胁。 但来自太空的观察者，即使拥有先进的未来科技设备，也可能直到干预为时已晚时才会知晓我们所处的危险境地。 如果我们正处于发展的关键节点，那么为什么没人来拯救我们？这个问题的答案可能很简单：因为他们不知道我们的困境，而天体物理学可以解释其中的原因。

在我们已发现的所有行星、恒星系统和星系中，唯一显示出任何已探测到的生命信号的就是这里

太阳系内已知的行星天体达数百个， 众多已发现的系外行星， 银河系内约有4000亿颗恒星， 以及可观测宇宙中的数万亿个星系，

它们中的每一个都只是当下这里生命与生物存续的一次契机。目前，在所有已知的世界中，只有地球；在可见宇宙中被推测存在的2×10²¹颗恒星里，只有我们的太阳系，被证实有生命有机体在其上繁衍生息。

任何有生命存在的世界，也必然会有死亡存在。地球或许是已知唯一有生命的行星，但它也是已知唯一存在战争、冲突和谋杀的行星。近距离看，这些紧张局势清晰可感，它们对地球上所有生物——从人类到动物，再到每个生态系统中的每一个有机体——的影响都可能是深远的。但从远处看，地球却显得异常平静。而且，距离越远，我们的星球看起来就越平静。随着距离越来越远，我们常常彼此施加——甚至对自己施加——的破坏现实就逐渐消失了。

下面来看看更远的视角如何改变一个人能够看到的我们世界上正在发生的事情。

由宇航员凯伦尼伯格从国际空间站拍摄的这张图片，展示了马斯克林高原南部由人类建造的两个最大岛屿。从国际空间站的高度看地球上的单个人，需要一台哈勃望远镜大小的望远镜。图片来源：NASA凯伦尼伯格

人类有史以来在太空中持续时间最长的存在，在这张位于大部分大气层之上的图片中得以展示，它能够从俯视的角度观察我们当前飞越的地球的任何部分。

从这个高度，看不到单个的人。只有城市的集体光芒、火山的喷发、闪电的劈击以及大规模的野火映入眼帘。

借助先进的高分辨率相机，我们当然能看到更丰富的细节，这助力了我们在全球卫星影像领域的成功。不过，如果我们从越来越远的距离观察，我们这个常常充斥着暴力的世界，看起来会稳定和平得多。

这张从阿尔忒弥斯二号航天器上拍摄的图像，展示了在引力辅助使其在前往月球前飞掠地球后看到的地球——画面呈现了过度曝光的地球夜面。金星在右侧闪耀，黄道光在其旁弥漫发光，图像的右上角和左下角可以看到两个极地极光。这张对我们星球的独特视角是由人类拍摄的：这是人类用肉眼首次看到地球的完整圆盘，此类观测此前已多年未有。图片来源：美国国家航空航天局。

当我们旅行到越来越远的距离——请记住，随着阿尔忒弥斯二号最近的月球飞越，他们到达了人类有史以来离地球最远的地方——地球的角尺寸会减小，其表观亮度会下降，为了分辨相同大小的特征，需要更大的望远镜。从人类已经到达的遥远距离来看，无论是在阿波罗时代，还是在21世纪的今天，国家的边界几乎是看不见的。只有云层、大陆、冰川、冰盖、海洋和其他非常大规模的明亮特征才能被分辨出来。

人们总是可以设想建造一台任意大、功能强大的望远镜，但物理系统所能达到的尺寸、稳定性和精度存在物理极限。

从数千、数万或数十万千米的遥远距离来看，像詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）这样大小的望远镜——它是迄今为止发射的最大太空望远镜——只能短暂探测到发光能量输出的闪光，比如核装置的爆炸，且持续时间很短，而且只有当这些闪光发生在地球夜侧时才能做到。

这张被称为暗淡蓝点的地球窄角彩色图像，是旅行者1号拍摄的首张太阳系肖像的一部分。该航天器从距离地球60多亿公里、黄道面以上约32度的位置，共拍摄了60帧画面来制作太阳系的拼接图。从旅行者号的遥远距离看，地球只是一个光点，即使在窄角相机中也小于一个像素的大小。地球当时是一个仅0.12像素大小的新月形。巧合的是，地球正好位于因拍摄时离太阳过近而产生的一条散射光线的中心。这张放大的地球图像是通过紫色、蓝色和绿色三种滤色镜拍摄，然后重新组合而成的彩色图像。图像中的背景特征是放大产生的伪影。来源：NASA旅行者1号

在更远的距离上，比如航天器从地球出发到过的最远距离并回头成功拍摄地球时，地球看起来不过是一个像素，无法分辨细节。但检测我们对地球的影响，或是寻找我们对这个星球及其大气和表面所产生的影响的希望并未破灭。研究系外行星特性的科学方法确实可以从遥远的地方应用到地球上，即使是单个像素也包含着丰富的信息。

例如，只需观测来自地球的光并通过光谱学方法将其分解成组成波长，我们就可以：

推断大气的化学成分， 探测全球被冰、水、云及陆地覆盖的比例， 观察各大洲随季节变化呈现的绿色与褐色，揭示生命的存在， 观测二氧化碳和水蒸气的季节性变化，进一步揭示生命的特性， 以及探测大幅增加地球云层覆盖、不透明度或反射率的事件，包括大规模火灾、核装置爆炸的放射性尘埃或火山喷发。

通过光谱特征，我们甚至有可能识别出大气中正在增加的物质及其增加的时间。关于地球，我们可以从远处开展大量的科学研究，就像我们对系外行星进行这类研究一样容易。

左边是DSCOVREPIC相机拍摄的地球图像。右边是同一图像被降级到3×3像素的分辨率，类似于研究人员在未来系外行星观测中会看到的景象（假设中心像素的光线会渗透到相邻像素中）。如果我们能建造一台分辨率约为6070微角秒的望远镜，就能在半人马座阿尔法星的距离上以这种分辨率拍摄类地行星。配备新型日冕仪的宜居世界天文台以及地面的系外生命探测器（ExoLifeFinder）能够拍摄与太阳类恒星距离类似地球与太阳距离的地球大小的行星，尽管只能作为单个像素。图片来源：NOAANASAStephenKane

当然，这是在太阳系其余部分构成的噪声背景下寻找一个非常微弱的信号。如果你想在遥远距离上拍摄地球的图像，就必须注意观测结果不会被地球大得多且亮得多的邻居——太阳所淹没。太阳在所有波长上的固有亮度是地球的数百亿倍，如果想要识别出与我们所环绕的这颗亮得多的恒星仅相距一个天文单位（约1.5亿公里）的地球信号，就必须高效使用日冕仪或星冕遮罩。

即使我们能做到这一点，在太阳光线的背景下提取地球的信号，要识别出能显示我们星球上战争、暴力或其他冲突或灾难来源的特征，仍然是一项巨大的挑战。地球的主要信号，至少以电磁辐射的形式，显示了我们星球的海洋和其他水体、云层、冰盖、大陆以及大气成分。提取这些特性随时间发生的微小变化是一项更伟大的成就——对于任何与太阳相似的恒星距离处的类地大小系外行星，我们尚未实现这一点。

这是可以做到的，只要有足够先进的技术和足够长的持续观测时间，但这一切都假设有人会持续不断地关注地球。

如今，我们已经成功地在三维空间中绘制出了我们周边几乎所有恒星的分布图。离我们最近的恒星并不总是与我们能看到的恒星一致，因为可见性由距离和固有亮度共同决定，但太阳以外的所有恒星都比太阳系内的任何天体远得多得多。半人马座阿尔法比邻星系统是一个三合星系统，拥有目前离太阳最近的三颗恒星；巴纳德星是第四近的恒星，也是离我们最近的单星系统。

如果你是一个已经发现地球并探测到其上生命迹象的智慧外星人，你可能会有动力一次又一次地回到地球。毕竟，生命极有可能是极其罕见的；我们只对它的普遍程度有一些限制，却没有第二个阳性探测结果（除了我们自己的星球之外）来指导我们。然而，如果你是来自另一个世界的智慧外星人，发现了地球，那它确实至少提供了第二个例子，让你知道生命并非你所在星球所独有。如果你只知道自己（星球有生命），你可能是孤独的，但如果有第二个例子，你就可以确定存在很多（有生命的星球）。

这种能让我们探测夜空变化的科学——也就是我们所说的暂态事件，比如超新星、潮汐瓦解事件或快速射电暴——也可以应用于像地球这样的行星，即使是从遥远的地方。如果发生了一个大型事件，它：

改变行星的反射率，向大气中大量添加一种新的气体种类，导致大量能量的释放，或者改变世界上一个特别大区域的颜色，

这些都能被足够专注的观察者探测到，即使是从星际距离之外。

然而，这些信号并非人类活动（包括战争）所能产生的唯一信号。从根本层面来说，存在一些即使在远距离也能观测到的核反应：这是由于中微子的产生。

图中所示的帕洛弗德核反应堆通过分裂原子核并提取该反应释放的能量来产生能量。蓝色辉光来自射入周围水中的发射电子，这些电子在该介质中的传播速度超过光速，从而发出蓝光：这就是切伦科夫辐射。最早由泡利提出假设的中微子（更准确地说是反中微子），后来在一座类似的核反应堆中被检测到。图片来源：能源部美国物理学会

无论是来自核能还是核武器，那些将轻核聚合成重核的核聚变反应，或是将原子核分裂开的核裂变反应，都会释放中微子和或反中微子；这些反应会给这些中微子赋予特定的能谱。使用足够大的定向中微子探测器（例如一个足够大、内壁充分安装了光电倍增管的水箱），人类在地球上进行的核活动可以从远处被探测到。如果能将光学电磁信号与来自中微子的核信号相协调，甚至可以获得地球上核活动的多信使信号。

当然，要在反应堆、炸弹、物理实验等方面做到这一点不一定容易。但在地球上产生中微子的核反应中，存在特定的特征，例如：

产生的中微子的类型种类、这些中微子的性质（中微子或反中微子）及能谱，以及这些中微子的能量特性

这些信息可以从数据中梳理出来。即使在足够遥远的地方，那些中微子的单个来源也能被确定，这使得遥远的外星物种能够探测到我们正在进行的活动类型。

中微子具有多种能量，并且已被观测（和计算）到具有多种截面。中微子已从大量来源中被探测到，但从未探测到宇宙大爆炸遗留下来的中微子，因为它们的截面太低，无法通过实验探测到。即便如此，中微子与粒子的相互作用即使在今天也应该有足够的能量，以实现所有可能的味振荡。来源：J.A.福尔马焦和G.P.泽勒，《现代物理评论》

不过，尽管这些信号都很重要且信息量丰富，但它们还存在一个问题：光速是有限的。

卫星巨型星座时代开启以来已有一段时间，这意味着只有太阳、半人马座阿尔法星系、巴纳德星系和鲁曼16星系能探测到它们。更远的地方则无法获得地球轨道正变得如此拥挤的证据。 原子弹时代开启以来已有数十年，以地球上首次核爆（三位一体试验）为标志。尽管中微子（和反中微子）的速度接近光速，但太阳周围数十年光年内的恒星只有几千颗——可能在4000到10000颗之间。这意味着，在更远的地方，无论外星人拥有多么先进的探测技术，都无法发现我们掌握了核技术。 古列尔莫马可尼发送首个人造无线电信号（摩尔斯电码）以来已有一个多世纪，这意味着距离超过一个多世纪光程的地方，甚至无法探测到人类产生的无线电或电视信号。

类似地，工业革命开始至今仅约250年，火药发明至今约1200年，农业诞生至今约12000年。即使在我们银河系的大部分区域，也只有极少的证据能证明人类的存在。

这幅插图展示了一颗冰封的行星，但它的表层冰之下仍有一片广阔的液态海洋。太阳系中的许多天体在宇宙历史的不同时期都可能符合这种情况，甚至包括二十多亿年前的地球。图片来源：巴勃罗卡洛斯布达西维基共享资源

事实上，在地球历史的大部分时间里，它甚至不一定与我们今天所认识的蓝色星球有太多物理上的相似之处。我们的星球在外观上随着时间的推移发生了巨大的变化，而这些变化是我们不常想到的。

6500万年前，一场灾难性的小行星撞击引发了大规模灭绝事件，将地球笼罩在持续数周甚至更久的灰烬之中，从远处看，地球的外观发生了巨大变化。 1.8亿到3亿年前，超级海洋泛古洋覆盖了地球表面约70%的区域，超级大陆盘古大陆则将地球的陆地集中成一个整体。 大约4亿年前之前，大陆还没有变绿，而是保持着其下方岩石的颜色，因为植物尚未在陆地上定居。 在地球历史上曾多次出现整个星球被冰封的情况，包括25亿到22亿年前一段约3亿年的时期，形成了雪球地球的景象。

从远处看，地球的显著特征如下：没有任何迹象表明它是否有人居住，当然也没有任何地表上人类冲突的迹象。事实上，从超过45亿光年的距离外，地球甚至根本无法被探测到，因为我们的太阳系、太阳和地球那时还未形成。

如钱德拉X射线数据（左）和甚大阵射电数据等高线图（右）所示，类星体3C9曾打破宇宙距离记录，成为首个红移值达到或超过2的天体，距离为160亿光年。尽管后来有更多类星体（最终也包括星系）刷新了这一记录，但从该类星体上的观测者视角来看，无法探测到地球、太阳或我们太阳系的任何迹象。来源：A.C.法比安、A.塞洛蒂及R.M.约翰斯通，《皇家天文学会月刊》，2003年。

事实上，你离地球越远，能看到和探测到的地球发生的事情就越少。只有最近的视角才能让我们瞥见我们认为的人类活动：工业和核活动，以及我们最具破坏性的战争武器。只有在银河系内，或许还有麦哲伦云里，我们才能检测到人类存在的任何证据。只有在4亿光年内——仅占可见宇宙体积的百万分之一——我们才能检测到地球表面植物生命的迹象；在地球历史的90%以上时间里，大陆都是贫瘠的。

从远处看，地球不仅只是一个普通的行星小点，而且毫无特别之处。在人类历史的大部分时期，地球甚至都不是所谓的淡蓝小点，而是在不同年代呈现出各种不同的面貌。我们离地球越远，想象它的模样时，它看起来就越偏离现代认知中的地球。人类在地球上崛起并随之改造这颗星球，是一个迅速却短暂的现象。如果我们在守护这个世界时不够谨慎，地球会像我们建立自身存在痕迹那样，迅速将这些痕迹抹去。

想象外星人眼中的地球可能需要一点想象力，但对于宇宙中几乎所有恰好看到我们星球现状的外星人来说，他们看到的确实是一个异样的地球——没有任何迹象显示我们近年来对它造成的剧烈变化。

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相关知识

地球是太阳系中由内向外第三颗行星，也是目前已知唯一存在生命的天体，是人类与数百万物种的共同家园。它由地核、地幔、地壳构成，表面约71%被海洋覆盖，29%为陆地。地球围绕太阳公转，同时自身自转，由此形成昼夜交替与四季更迭的自然现象。

BY: Ethan Siegel

FY: AI