在人类之前，地球上还存在过一个工业文明吗？
利维坦按：美国历史频道在2009年的时候曾经播出过一部科幻纪录片《远古外星人》。这部纪录片一直到去年仍在更新。剧集提出史前时期外星人早已造访地球，并给人类文明留下了浓墨重彩一笔，试图逐步验证远古宇航员理论。这部漫长的剧集内容涉及印度核爆炸废墟、洞穴壁画中的可疑形象、秘鲁的史前飞机跑道遗址、印第安文字中所描述的“神的飞行器”等一系列反常考古结果，虽然在第七季的时候其可参考性几乎已经沦为摆摊科幻文学，但早期的几集中不乏有新鲜观点出现。
玛雅的帕伦克石棺浮雕，被理论支持者视为远古宇航员的一大有力佐证
正如卡尔·萨根说过的一样：如果人类文明在宇宙中确实是唯一存在的智慧文明，那无疑是对空间的极大浪费。如果把138亿地球年的宇宙历史压缩到一年里，人类诞生至今不过14秒，在这个尺度上来看，一切浪漫的故事都有真实发生的可能。
文/Steven Ashley
译/Stultus Verus
校对/小赵
原文/www.scientificamerican.com/article/could-an-industrial-prehuman-civilization-have-existed-on-earth-before-ours/
本文基于创作共同协议（BY-NC），由Stultus Verus在利维坦发布
图源：Infinity Explorers
我们怎么才能真正知道，在人类第一次出现的很久以前，地球上是否曾存在过工业文明？这是气候科学家加文·施密特（Gavin Schmidt）和天体物理学家亚当·弗兰克（Adam Frank）由一个科学思想实验提出的问题。
科学家们研究人类世界时提出了一个越来越吸引人的说法：在当今这个人类活动主宰地球的世代，工业所导致的气候剧变与史前时期温度骤升的情况如出一辙。
气候建模学者兼美国宇航局戈达德空间研究所所长加文·施密特（Gavin Schmidt）说：“这些'高温'，史前时代的热量峰值，是这项研究的起源。不论变暖是由人引起还是自然产生的，其所留下的指纹（化学信号等痕迹）都非常相似。”
这种高温的典型例子是“古新世-始新世极热事件”（Paleocene-Eocene Thermal Maximum, PETM），这个长达20万年的时期发生在大约5550万年前，当时全球平均气温上升了5至8摄氏度（约9到14华氏度）。在施密特的整个职业生涯中，他一直在思索PETM。而去年罗契斯特大学天体物理学家亚当·弗兰克（Adam Frank）拜访施密特时，他也在想着这个问题。
图源：Google Sites
弗兰克从“天文生物学”的角度来讨论和研究全球变暖的问题，即研究外星球上的外星工业文明兴起，是否会引发与我们在地球的人类世代期间看到的类似气候变化。但就在弗兰克要描述如何寻找外星工业文明对新发现的行星气候影响之前，施密特提出了一个令人惊讶的问题：“你怎么知道我们是唯一一个影响我们自己星球的文明？”
弗兰克思考了一会，然后提出了另一个问题作为回应：“我们能确定在很久很久以前存在过工业文明吗？”
他们随后讨论并尝试解答这两个问题，并由此提出了这篇关于地球可能在其45亿年的历史中产生了多个工业文明的颠覆性论文。如果地球上真的有一些这样的文化在地质时期的某个黑暗深处产生，那么科学家今天又怎么能了解到这种令人难以置信的文明迹象？或许正如文章所说：“如果在我们自己的时代之前的几百万年里，工业文明已经存在于地球上，它会留下什么痕迹？它们会不会在今天被发现？”
（www.cambridge.org/core/journals/international-journal-of-astrobiology）
施密特和弗兰克首先预测了人类世界可能留下的“地质指纹”——例如气候变暖导致海平面上升在沉积岩中留下的痕迹。他们指出，这些特征与PETM和其他高温事件的地质遗留非常相似。然后他们考虑了什么样的测试可以有力地将工业活动与其他自然发生的气候变化区分开来。 “这些问题从来没有真正被解决，”施密特指出。这不仅适用于科学家，而且显然也适用于科幻小说作家——他补充说：“我回顾了科幻小说文学，试图找到相关例子，这个故事以地球上的非人类工业文明为主题。我能找到最早的是在《神秘博士》的某一集里。”
图源：YouTube
1970年的这部经典电视剧描述了对“志留纪”（地质时代表古生代的第三个纪，约开始于4.4亿年前，结束于4.1亿年前）的新发现——一种古老的、技术先进的爬行动物类人种族，它们的到来早于人类数亿年。根据情节，这些高度文明的蜥蜴人一直盛行了数百年，直到地球大气层进入一个灾难性动荡的时期，迫使这些类人爬行动物进入地下冬眠以等待危险。施密特和弗兰克在他们的论文题目中提到了这个情节：“志留纪假说”（The Silurian Hypothesis）。
迷失在地层中
图源：Regis Duvignau/Reuters
志留纪假说的合理性主要来自地质记录的巨大不完整性，时间越早，记录就加稀疏。
英国莱斯特大学的地质学家杨扎拉施维奇（Jan Zalasiewicz）说，即使在今天，地球表面也只有不到1％是城市化的，而我们的大城市在数千万年后还能留下痕迹的机会也十分渺茫。他指出，大都市的最终命运主要取决于周围的地表是否正在下沉（则被封存在岩石中）或上升（则被雨水和风吹走）。“新奥尔良正在下沉而旧金山正在上升”，他说。看起来，法国区比起海特阿什伯里有更大留下地质记录的机会。
图源：Curbed Chicago
“我们可以估计发现文物的几率，”施密特说，“关于恐龙化石的回归计算表明，每10000年就有一个化石出现。”而恐龙足迹还更少见。
弗兰克说：“几百万年后，有可能现有文明的任何物理遗留都已经消失，所以你必须寻找像沉积异常或同位素比例这样的东西。”许多超前人类文明的踪迹理论上可能隐藏在这种微妙的数据之中。
但是，我们所要寻找的最终取决于这个“地球外星文明”的技术如何进化。施密特和弗兰克决定做出最安全的假设是，现在或数亿年前的任何工业文明都应该渴望能源。这意味着任何古老的工业社会都会发展像我们今天那样广泛开发化石燃料和其他能源的能力。施密特说：“我们一直在寻找全球化的影响——能源密集型工业生产过程及其废物的行星尺度物理化学痕迹。”
图源：DeviantArt
长度也是个问题——一个文明的能源密集时期存在和发展的时间越长，它就越应该留下地质记录。考虑我们自己的工业时代，这个时代在人类历史数百万年的历史中只存在了大约300年。这个长度和生物在陆地上生活了的五亿年比起来微不足道。弗兰克说，人类目前滥用化石燃料促使环境退化，这是不可能长期持续下去的。随着时间的推移，人们终究要自发地或者被大自然强迫着改变，这使得人类的存在仅仅在地质记录中留下一个小斑点。 “也许（像我们这样的文明）发生过多次，但如果它们每次只持续300年，没有人会看到它，”弗兰克说。
考虑到所有这些因素，能剩下的或许就是一个包括化石燃料残留物（主要是碳），大量灭绝的证据，塑料污染物，自然界未发现的合成化合物以及甚至来自核裂变的超铀同位素。换句话说，我们需要在地质记录中寻找与人类现在正在产生的相同的独特信号。
图源：EarthSky
文明的信号
施密特称，碳循环发生变化的迹象将成为此前工业时代的一个重要线索。“自18世纪中叶以来，人类已经高比例释放了50万吨化石碳。这些变化可以通过生物和无机碳之间的碳同位素比率的变化来检测，比如说，纳入诸如贝壳之类的碳和火山岩之中的碳。”
另一个迹象是特殊的沉积物沉积模式。大型沿海三角洲表明河流（或工程运河）由于降雨量增加而水量增长并增加侵蚀。在沉积物中微量的氮可能表明肥料的广泛使用，工业规模的农业有可能是造成这个的原因；沉积物中金属水平的峰值可能指向制造业和其他重工业。
更独特的具体物质是非天然存在的稳定合成分子，如类固醇和许多塑料，以及众所周知的污染物，包括来自电气设备的有毒多氯联苯和来自冰箱和气雾喷雾器的臭氧层破坏物氯氟烃。
施密特指出，区分人类产物与自然界本身就存在的关键是找到一个多因素的标志。一个事件可能在许多方面留下各自独立的痕迹，同时还应当有互相关联前后联系的一系列变化。
2016年，第35届国际地质大会人类世界工作组的35名成员中有28名同意，地球沉积层中的金色尖峰（岩石中明确划分一个地质时期的一系列事件）源于20世纪50年代。这被称为地球上的大加速，意味着人类对地球的影响显著加剧，并开始在全球发生而非某一地区。1946年在比基尼环礁上的核试验便是人类引发的全球事件之一，其痕迹可能在岩石记录中找到。 图源：美国能源部
宾夕法尼亚州立大学天文学家杰森怀特（Jason Wright）说：“以前没有人做过这些，我真的很高兴有人仔细研究它，”他去年发表了一篇“空洞的小文章”提出了一个违反直觉的观点：寻找人类前文明证据的最佳地点可能并不在地球上。例如，如果恐龙制造星际火箭，该活动的某些残余物可能仍然保存在稳定的轨道上或者地质上更加惰性的天体（如月球）表面上。
（arxiv.org/abs/1704.07263）
怀特说：“你看，200年前怀疑火星上可能有生物还是十分合理的，但随着人们看到探测器发回的照片，人们的心中就植下了根深蒂固的观点，而任何质疑都变得荒谬了。但实际上科学理论并没有否定这样的可能性——很久以前可能真的存在过什么。”
他也承认这项工作可能使人误解。“当然，不论怎样，人们可能会更愿意解读成‘专家说志留纪人可能存在过’，尽管这项工作的前提之一就是没有发现这样的证据。不过同时，没有证据并不能证明其不存在。”
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