L'et i Drakes ligning

I 1961 opstillede Frank Drake en ligning, der skulle fungere som en slags møde agenda. Nogle år forinden havde Enrico Fermi og et par kollegaer over en frokost diskuteret muligheden for intelligent liv i galaksen. Herbert York husker at Fermi fremhævede tre grunde til at vi ikke har hørt fra nogle rumvæsner: 1. Interstellare rejser er umulige, 2. Interstellare rejser er ikke umagen værd eller 3. Intelligente civilisationer lever ikke længe nok.

Lad os lige rekaptiluere Drakes ligning:

Målet var (naturligvis), at finde ud af hvor mange intelligente civilisationer vi kan forvente i Mælkevejen på ethvert givet tidspunkt. De enkelte parametre i ligningen udgjorde så agendaens punkter. Hans tanke var at hvis vi kunne bestemme alle parametrene så ville vi også kunne beregne hvor mange intelligenser der ellers er i Mælkevejen lige nu - N'et.

Parametrene

Første parameter (R) er raten af egnede stjerner, der dannes pr. år. Vi skal bruge fødselsraten fordi det antages at alle civilisationer før eller siden går under. Der kan altså kun blive tale om et øjebliksbillede og det øjebliksbillede er uundgåeligt et resultat af hvor mange egnede stjerner der er blevet skabt i et tidsrum passende langt bagude i tid. Ikke før det - for de civilisationer er gået under og heller ikke efter for de civilisationer er ikke nået langt nok endnu.

Oprindelig værdi for R = 10, men senere bud ligger på 0,68-1,45 stjerne pr år. Artiklen jeg har linket til nævner andre forskere, der foreslår 2,7-5 stjerne pr. år.

f subscript p:

er den brøkdel (fraktion) af stjerner, der danner planeter.

Oprindeligt gættede Drake og hans kollegaer på 0,5. Vi ved idag at det snarere er 1.

n subscript e:

er det gennemsnitlige antal planeter per stjerne, der ligger i den beboelige zone - guldlok zonen.

Oprindelig gæt: 2.

Seneste tal baseret på Kepler data, der præsenteres som en procentsats, anslås til 0,26 (+/-0,03) for jordstørrelse planeter og 0,11 (+/-0,04) for jordstørrelse planeter, der modtager mellem 1 og 4 gange den mængde energi Jorden modtager fra Solen. Som det fremgår regnes der i procent. Hvis det oprindelige gæt på 2 beboelige planeter pr. stjernesystem skal gælde kræver det altså minimum 8 planeter i gennemsnit pr. stjernesystem (26% af 8 er lidt over 2).

f subscript l:

er den brøkdel af beboelige planeter, der udvikler liv.

Oprindelig gæt: 1,0. Altså hvis en planet ligger i den beboelige zone, så udvikler den liv. Vi har endnu ikke nogen data, der kan sige noget mere præcist om den værdi.

f subscript i:

er den brøkdel af planeter med liv, der udvikler intelligente livsformer. Oprindelige gæt: 0,01. Altså 1% af planeter med liv udvikler intelligent liv. Personligt synes jeg det er en lidt lav værdi eftersom det eneste målepunkt vi har (os selv) udviklede intelligent liv.

f subscript c:

er den brøkdel af planeter med intelligent liv, der udsender detektérbare signaler. I første omgang elektromagnetisk stråling, det er dét vi lytter efter.

Oprindelig gæt igen: 0,01.

Edward Snowden har været ude med en interessant teori om at alle civilisationer relativt hurtigt vil kode deres signaler fordi det elektromagnetiske spektrum er en begrænset ressource. Det vil så gøre detektionen endnu vanskelligere fordi signalerne ligner støj.

L'et

Det sidste led i Drakes ligning er længden af den stabile periode, L, altså længden af den tid hvor et samfund er på et stadie, der gør andre intelligenser i stand til at opdage dem. Nyeste forskning viser at Homo Sapiens har gået omkring på planeten i 300.000 år. Af den periode har vi udsendt radiosignaler i godt 100 år.

L afhænger af en form for stabilitet

Vores civilisation består af mange samfund udsat for indre og ydre påvirkninger. De indre påvirkninger er inter-aktion imellem samfundets individer og de ydre påvirkninger stammer fra andre samfund, eksterne individer eller grupper. Jeg tør godt påstå at den vestlige verdens demokratier har været primus motor bag den udvikling, der gør at vores civilisation pt er synlig for andre intelligenser i galaksen - givet at de leder naturligvis. Jeg vil også påstå at den demokratiske styreform har vist sig at være rimelig stabil. Demokratiformen har været under pres, jvnf.: to verdenskrige og den kolde krig. Der er vist ingen tvivl om at vi stadig ser store ydre påvirkninger. Historien viser at det har vi ihvertfald tidligere kunnet håndtere.

De indre interaktioner i vores samfund har ændret karakter med internettets sociale medier og gjort dem meget mere volatile. Vi oplever faktaresistens, ekkorum og rundhyl. Sågar bevidst og offentlig afstandstagen fra fakta på højt niveau. Zoomer vi lidt ud og ser på udviklingen siden slut 90'erne har en række små provokationer/eksitationer i mine øjne resulteret i voldsomme reaktioner. Reaktionerne indeholder over en bred kam tre klasisske ingredienser: Mere overvågning, mere kontrol og mere straf.

Drake antog at alle civilisationer er midlertidige, derfor stjernefødselsraten. Hans oprindelig bud var at L skulle være 10.000 år - vi er pt. nået til ca. 100 for Jorden. Nu er det nok ikke et krav at vi skal have velfungerende demokratier i vores civilisation for at forblive synlige over astronomiske afstande, men nogle samfund på denne klode er nemmere at "se" end andre.

Sara Seager's ligning

I Drake's ligning indgår altså intelligent liv, men at finde liv i det hele taget ville jo være fantastisk. Sara Seager har foreslået en lidt mindre ambitiøs ligning der "blot" udsiger noget om hvor mange planeter med liv vi kan forvente. Vi rekapitulerer også lige Sara's ligning:

Måske er det ikke fair at bruge udtrykket mindre ambitiøs, Sara har faktisk taget udgangspunkt i parametre som vi har nemmest ved at bestemme/måle. Derfor burde det alt andet lige være lettere at få et N fra Sara's ligning.

N superscript *:

Antal stjerner, der udsender så meget lys at en eventuel planet atmosfære kan opdages/analyseres af James Webb teleskopet (JWST). Der skal altså være så tilpas mange fotoner fra stjernen, på vej mod teleskopet, at den brøkdel der måtte gå igennem en planetatmosfære kan detekteres.

Sara har nogle tal. N* er 30.000 for JWST.

f subscript q:

er den brøkdel af de observerede stjerner, der er stille. Det vil sige ikke støjer så meget, at signalet vi ønsker at måle drukner i støj fra stjernen. Stjernen skal helst heller ikke slette spor af liv ved at udsende store mængder UV.

Sara gætter på 0,6, det nævner hun ikke i interviewet men derimod i sin artikel: The search for habitable planets with biosignature gases framed by a 'Biosignature Drake Equation'. Den er desværre ikke open access.

f subscript hz:

er brøkdelen af stjerner der har "stenplaneter" i den beboelige zone. "Stenplaneter" er planeter som Merkur, Venus, Jorden og Mars - altså med veldefinerede hårde overflader i modsætning til gasgiganterne. Den beboelige zone omkring en stjerne bestemmes af stjernens energiudstråling. Det gælder om at ligge dér hvor flydende vand er en mulighed - givet at planeten har højt nok atmosfæretryk.

Sara's bud er taget fra en anden artikel end den jeg bruger ovenfor og her er tallet: 0,24.

f subscript o:

er brødelen af hz planeterne der kan observeres fra jorden, med TESS og/eller JWST. TESS spotter dem og JWST kan så senere karakterisere dem. Men de skal altså have det rigtige kredsløb om deres stjerne og stjernen skal være lysstærk nok, jeg undrer mig lidt over det sidste krav fordi det også indgår i N*. Ihvertfald når Sara frem til 0,1 for kredsløbet og 0,01 for lyskravet, ialt 0,001.

f subscript l:

er brøkdelen der har udviklet liv. Sara er optimist og sætter den til 0,5.

f subscript s:

er brøkdelen af liv bærende planeter der udvikler en detektérbar gas, fx. O2 eller NH4. Sara gætter på 0,5.

Sara's ligning giver os antallet af planeter med liv som vi har mulighed for at opdage her fra jorden (eller solsystemet), med de ovenstående tal fåes N~1. Ifølge Sara er de værdier ikke tilfældige (dem der er baseret på gæt), men nøje valgt for at få N omkring 1. Det er gjort for at understrege at hun forventer, at det bliver vanskelligt, at finde biosignaturer.

Konklusion

Sara's ligningen er lidt mindre ambitiøs i og med at den ikke medtager et krav om intelligent liv - bare en hvilken som helst form for liv. L indgår altså slet ikke. Til gengæld kan vi så heller ikke "nøjes" med at lytte til verdensrummet med store radiomodtagere og have SW kørende i baggrunden på alverdens PC'er for at lede efter et mønster. For at detektere gasser skabt af liv skal vi stirre på hver enkelt stjerne under "mistanke" og udføre spektroskopi på det observerede lys over tilpas lang tid. TESS missionen starter med at finde lokale stjernekandidater, der tilsyneladende har interessante planeter. Andre missioner som JWST og jordbaserede teleskoper - inklusiv amatørteleskoper kan så lave opfølgende studier.

Drake og hans kollegaer startede med at gætte på værdier for parametrene i hans ligning, idag kan vi på baggrund af observationer komme med bedre bud på nogle af parametrene.

L'et er afgørende. Det siger hvor længe en civilsation kan opdages, men omvendt siger det også hvor længe der er nogen til at opdage. Så ved at studere fjerne stjernesystemer og lede efter spor af liv - ikke mindst intelligent - lærer vi samtidigt noget om os selv.

Online beregner

Jeg fandt en Drake ligning beregner.