大约十年前，我和普林斯顿大学的一位同事 Ed Turner 一起参加了纽约大学阿布扎比分校的落成典礼。会议包括参观附近地区，在此期间，当地导游吹嘘说从月球上可以看到他们城市的灯光。艾德和我互相看了看，想知道：哈勃太空望远镜（HST）能从多远的地方探测到城市灯光？
第二天，我们计算出哈勃深场可以在柯伊伯带中距离地球太阳距离 30-50 倍的物体上注意到东京这样的城市。但是，如果人造光具有相似的颜色，我们能否将它们与自然反射的阳光区分开来？
在回答这个问题时，Ed 和我偶然发现了一个关键的见解关于观察到的通量对光源距离的依赖性。反射阳光的通量与反射器与太阳的距离（关于它拦截的阳光）的平方乘以它与我们的距离的平方（对于我们接收到的光）的平方成反比下降。对于非常远的源，这些因素的乘积意味着调光与距离的四次方成反比。另一方面，产生自己光的人造光源就像一个灯泡，它的亮度仅与它与我们的距离的平方成反比。通过检查柯伊伯带天体在沿轨道后退时是否会随着距离的二次方或四次方而变暗，我们可以推断它是否发出自己的光。
巧合的是，后来柯伊伯带天体的一位主要观察者访问了我的办公室。我没有错过问他的机会：“你有没有检查过柯伊伯带天体的亮度是如何随着轨道距离的变化而变化的？” 他毫不犹豫地回答：“我为什么要检查？它必须遵循反射阳光的预期依赖性。” 对此，我只能说：“如果你不愿意发现美好的事物，你就永远找不到它们。”
但我很有耐心。教育需要时间，尤其是在与科学家打交道时。最近有人问我人类对自然的无知还能持续多久，我回答说，人们可以拒绝考虑与他们几千年来的信念相矛盾的证据。关于我们位于宇宙中心或战争结果由天空中的行星和恒星决定的概念就是这种情况。我们的无知程度是无限的。我们可以选择永远保持不知情，就像动物一样。
诚然，像东京这样明亮的光源不太可能存在于太阳系的外围，除非它与经过的巨型宇宙飞船有关。但我们有可能从其他恒星周围的宜居行星寻找人造光。
最近的是比邻星 b，它位于我们最近的邻居矮星比邻星的宜居带，距离我们4.25 光年。由于这颗行星与其微弱恒星的距离比地球距离明亮太阳的距离近 20 倍，因此认为比邻星 b 被潮汐锁定，具有永久的昼侧和夜侧（就像月球始终以同一侧面向地球一样）。比邻星 b 上的科技文明可能会选择将热量和电力从温暖、明亮的白天转移到寒冷、黑暗的夜晚。例如，这可以通过在日侧涂上利用星光发电的光伏电池来实现。在一篇论文中与我的前博士后 Manasvi Lingam 一起，我们展示了太阳能电池板对日侧的大量覆盖可以用未来的望远镜根据它们在星光反射中表现出的光谱边缘检测到。
这提出了一个有趣的假设问题。如果比邻星 b 的夜面被人造光照亮，我们能否用 HST 的继任者詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)探测到它，计划于今年发射？由于 JWST 比 HST 更大、更灵敏，它将使我们能够观察到更远的空间，并将对人造光的搜索从柯伊伯带扩展到像比邻星 b 这样的宜居系外行星。我在一篇与斯坦福大学本科生 Elisa Tabor的新论文中探讨了这个问题。
我们计算了部分点亮的 Proxima b 在绕其恒星运行时预期的光变曲线。我们的计算表明，JWST 将能够检测夜侧的发光二极管 (LED) 灯，占其日侧恒星照明的 5%。但是，即使人工照明像我们文明目前在地球夜侧使用的那样微弱（0.01%），只要它被限制在比恒星光窄一千倍的频带内，JWST 就可以检测到它。未来的天文台，如拟议的大型紫外光学红外测量仪(LUVOIR) 太空望远镜，将能够探测到比邻星 b 夜侧更微弱的人工照明水平。
在宜居行星上寻找城市灯光听起来可能是推测性的，但作为具有计划仪器的潜在技术签名，这是值得追求的。比邻星 b 每 11.2 天绕其恒星运行一次，为可能的居民庆祝生日的机会比地球上每 365.2 天多 32.6 次。如果未来的望远镜注意到信号，在比邻星 b 夜侧的生日派对上对明亮灯光的高需求也将成为我们庆祝的理由。
原文：https://www.scientificamerican.com/article/searching-for-city-lights-on-other-planets/
