L'équation de Drake ne fonctionne pas - et voici comment y remédier

La théorie selon laquelle la première détection de l'intelligence extraterrestre se produira à l'aide d'ondes radio a été exprimée il y a longtemps. Mais il est possible que dans l'espace il y ait quelque chose dont on ne pourrait même pas rêver chercher

En 1961, le scientifique Frank Drake a écrit une équation simple pour estimer le nombre de civilisations actives, technologiquement avancées et émettrices dans la Voie lactée. Il n'y avait aucun moyen pratique d'estimer simplement ce montant, mais Drake avait une idée géniale d'écrire un grand nombre de paramètres qui pouvaient être estimés puis multipliés. Si les chiffres sont corrects, vous obtiendrez à tout moment le nombre exact de civilisations technologiquement avancées avec lesquelles l'humanité pourrait communiquer, situées dans notre galaxie. Le concept est ingénieux, mais plus nous en apprenions sur notre Univers, moins il devenait utile. Aujourd'hui, l'équation de Drake ne fonctionne pas, mais nous en savons suffisamment sur l'Univers pour créer une méthode de calcul améliorée.


La possibilité de l'existence d'un autre monde peuplé dans la Voie lactée est incroyable et attrayante, mais si nous voulons savoir à quel point elle est réelle, nous devons absolument traiter avec la science.

Pour être précis, l'équation de Drake suggère que le nombre de civilisations N qui existent à un moment donné dans notre Galaxie est égal au produit de sept quantités inconnues différentes liées à l'astronomie, la géologie, la biologie et l'anthropologie, chacune étant basée sur la précédente. C’est:

1. R _* , le taux moyen de formation d'étoiles.
2. f _p , fraction d'étoiles ayant des planètes.
3. n _e , le nombre moyen d'étoiles ayant des planètes d'étoiles, parmi lesquelles il y a une planète capable de soutenir la vie [ en fait, le nombre moyen d'étoiles planètes capables de soutenir la vie / env. perev. ]
4. f _{l la} fraction de ces planètes sur laquelle la vie est née.
5. f _{i est la} fraction des planètes avec la vie où la vie intelligente est apparue.
6. f _{c est la} fraction de ces planètes à vie intelligente capable d'envoyer des messages à travers l'espace interstellaire.
7. L, la durée pendant laquelle une telle civilisation envoie ou écoute des messages.

Multipliez les paramètres entre eux et, en théorie, vous obtiendrez le nombre de civilisations technologiquement avancées dans la Voie lactée qui transmettent des messages,


Fantaisie de l'artiste sur le thème d'une exoplanète potentiellement habitée en orbite autour d'une étoile solaire. Mais nous n'avons peut-être pas besoin de chercher une autre planète similaire à la Terre pour trouver la vie. Notre système solaire peut déjà avoir tous les ingrédients nécessaires. Nous ne savons tout simplement pas à quel point la vie est répandue.

C'est juste avec cet alignement, il y a beaucoup de problèmes majeurs. L'écriture de l'équation sous cette forme contient plusieurs hypothèses tacites qui ne reflètent pas la réalité. Les problèmes avec son utilité actuelle sont les suivants:

• Que l'équation a été écrite avant la confirmation de la théorie du Big Bang et que le modèle de l'Univers stationnaire a été réfuté.
• L'équation suppose qu'une seule planète dans le système stellaire peut soutenir la vie [ Ethan a fait une erreur, apparemment, en méconnaissant le paramètre n _e - dans la présentation originale, c'est juste le nombre de planètes dans le système qui peuvent soutenir la vie / env. perev. ].
• On suppose que la vie intelligente et technologiquement avancée ne se fixe pas sur d'autres planètes.
• On suppose que les créatures intelligentes choisiront la transmission et la réception de signaux radio comme moyen de transmission de messages dans l'espace interstellaire.

Cette dernière hypothèse était la motivation de la création de SETI - un projet de recherche d'intelligence extraterrestre à l'aide d'antennes radio - qui n'a rien trouvé.


Le grand réseau d'antennes à ondes millimétriques d'Atakama, ALMA est l'un des radiotélescopes les plus puissants de la Terre. Et ce n'est qu'une petite partie de la matrice qui forme l'Event Horizon Telescopen, capable de capturer les nuages ​​magellaniques (illustrés ici) et toutes les étoiles du ciel sud, contrairement à la plupart des observateurs de l'hémisphère nord.

Cela ne signifie cependant pas que les mondes dotés d'une vie intelligente n'existent plus! Malgré l'incertitude quant à l'existence d'autres êtres intelligents et à leur désir et leur capacité d'essayer de nous trouver et de nous contacter, la possibilité de l'existence d'étrangers intelligents, capables de communiquer ou de voyager dans l'espace extra-atmosphérique présente un grand intérêt non seulement pour les scientifiques, mais pour toute l'humanité. De nombreuses parties de l'équation de Drake peuvent être problématiques, et la principale est qu'elles contiennent d'énormes incertitudes: elles sont si grandes que toute hypothèse sur l'ampleur de N, le nombre de civilisations dans notre Galaxie, n'a aucun sens. Mais c'est maintenant l'année 2018, et nous savons déjà beaucoup de choses sur la Galaxie et l'Univers, que nous ne connaissions pas en 1961. Et voici une meilleure approche.


Pépinières d'étoiles dans le Grand Nuage de Magellan, la galaxie satellite de la Voie lactée. En observant les amas d'étoiles à l'intérieur et à l'extérieur de notre galaxie, ainsi qu'en mesurant la taille de la Voie lactée, nous pouvons assez facilement déterminer le nombre et les types d'étoiles existantes

1) N _s : nombre d'étoiles dans la galaxie. Pourquoi évaluer la vitesse de formation des étoiles alors qu'il suffit de regarder le nombre d'étoiles aujourd'hui? Nous savons quelle est la taille de notre galaxie, son épaisseur, la taille du renflement central et la répartition de sa masse. Sur la base de nos observations à l'aide de télescopes particulièrement puissants qui étudient avec soin le ciel entier et ses parties individuelles, nous pouvons simplement dire que dans notre Galaxie, il y a de 200 à 400 milliards d'étoiles. L'incertitude 2 fois est un bon indicateur, et cela nous donne un départ très optimiste: chaque étoile a une chance de succès. Choisissons un plus grand nombre.


Un dessin du télescope Kepler à la recherche de planètes. Il a trouvé des milliers de planètes en orbite autour des étoiles de la Voie lactée et nous a parlé des masses, des rayons et de la distribution des mondes en dehors du système solaire.

2) f _p : fraction d'étoiles ayant des planètes. Nous pouvons laisser ce paramètre de l'équation d'origine, mais après l'opération du télescope Kepler, cela signifie peu. Pourquoi? Parce qu'il est proche de 100%! La part des étoiles possédant leurs propres planètes, compte tenu de nos observations et connaissances acquises, n'est en aucun cas inférieure à 80%. Le fait que la proportion d'étoiles avec des planètes soit proche de 1 signifie une victoire facile pour les optimistes.


La lune et les nuages ​​sur l'océan Pacifique, photographiés lors de la mission Gemini 7. Sur Terre, tournant autour du soleil, les conditions sont propices à la vie. Et les autres stars?

3) f _H : fraction d'étoiles ayant des conditions de vie convenables. Ici, l'histoire devient plus intéressante. Combien d'étoiles de la classe principale ont des mondes capables de soutenir la vie? Une étoile comme notre Soleil en est capable - avec une telle masse, un tel rayon et une telle durée de vie - cela prouve notre existence. Mais qu'en est-il d'une étoile plus massive? À un moment donné, l'étoile sera trop massive et brûlera trop rapidement tout son carburant, de sorte que la vie intelligente n'aura pas le temps de se développer à côté d'elle.

D'un autre côté, les petites étoiles peuvent être instables, elles peuvent produire des fusées éclairantes qui peuvent emporter l'atmosphère de la planète, ou émettre si peu de lumière ultraviolette que la vie n'apparaît pas. Vous pouvez vous inquiéter de suffisamment d'éléments lourds ou du fait que dans certaines parties de la galaxie, les conditions sont trop chaotiques pour soutenir la vie. Ces valeurs sont inconnues, mais nous pouvons probablement dire avec une grande certitude qu'au moins 25% des étoiles de notre Galaxie sont capables d'avoir des planètes habitées.


Molécules de sucre dans un gaz entourant une jeune étoile semblable au Soleil. Les ingrédients de base de la vie peuvent exister partout, mais pas sur toutes les planètes qui les contiennent, la vie apparaîtra.

4) n _p : nombre de planètes autour d'étoiles habitées avec des conditions propices à la vie. Nous avons reçu une énorme quantité d'informations de cette région, étudiant les exoplanètes, mais de nombreuses questions demeurent. Qu'est-ce qui rend le monde habité? Au début du système solaire, Vénus, la Terre et Mars avaient des conditions similaires. À l'extérieur du système solaire, sur des mondes comme Encelade et l'Europe, il y a un océan souterrain, et peut-être une vie sous-marine. Dans les systèmes avec des géantes gazeuses situées dans des conditions proches de la Terre, la vie peut apparaître sur de grandes lunes. Et bien que dans ce cas l'incertitude soit très élevée, je pense que nous pouvons dire avec précision qu'en moyenne les étoiles à côté desquelles un monde potentiellement habité peut apparaître auront environ un monde avec les meilleures chances de vie. Nous nous intéressons à ce monde particulier, et nous dirons que n ^p = 1.

À ce stade, nous pouvons déjà multiplier les quatre premiers nombres et obtenir un nombre approximatif de mondes dans la Galaxie avec de bonnes chances de vie: 100 milliards. Un début prometteur.


Structures trouvées sur la météorite ALH84001 provenant de Mars. Certains croient que ces structures peuvent être une ancienne vie martienne.

5) f _l : pourcentage de ces mondes sur lesquels la vie apparaît. Ici, vous devez être d'accord avec Drake, car c'est l'une des plus grandes questions de la recherche de la vie en dehors de la Terre. À quel nombre de tous les mondes potentiellement habités cette incroyable première étape prend-elle, pendant laquelle le vivant apparaît de l'inanimé? Ou, si la vie primitive vient de l'espace interstellaire, combien de mondes ont leur vie fixée sur terre, dans les océans ou dans l'atmosphère? Nous ne connaissons pas la réponse à cette question même dans le cadre du système solaire, où, peut-être, il y a jusqu'à 8 mondes sur lesquels la vie est apparue à un moment donné. La vie peut être généralisée, et avec une évaluation optimiste, les chances de sa survenance peuvent être de 10%. Ou cela peut être un événement extrêmement rare, un sur un million.


Des signes de la présence de molécules organiques qui donnent naissance à la vie se retrouvent dans tout le cosmos, y compris la plus grande des régions de formation d'étoiles les plus proches: la nébuleuse d'Orion. Un jour, nous pourrons peut-être rechercher des signes de processus biologiques dans l'atmosphère de planètes de la taille de la Terre, situées dans d'autres systèmes stellaires.

Dans ce cas, les incertitudes sont énormes et toute valeur choisie ne sera pas meilleure que les autres. Un jour, nous aurons l'occasion de procéder à nos premiers contrôles. Lorsque notre technologie permet aux télescopes de déterminer le contenu de l'atmosphère des mondes, nous pouvons rechercher des signes de processus biologiques, tels que le méthane, l'oxygène moléculaire et le dioxyde de carbone. Ce sera une preuve indirecte, mais, néanmoins, un énorme pas vers l'évaluation de la probabilité de vie sur la planète. Si nous supposons qu'il y a de la vie sur l'un des 10000 mondes potentiellement habités, ce qui n'est pas pire que tout le monde, il s'avère qu'il y a de la vie sur 10 millions de mondes de la Voie lactée.


Les canaux ioniques dépendant du ligand sont les canaux les plus importants, dont beaucoup travaillent en biologie, et ils sont particulièrement importants pour le travail du corps humain. Les organismes unicellulaires peuvent se reproduire très rapidement, mais les organismes multicellulaires sont nécessaires pour développer des fonctions et des structures complexes.

6) f _x : la fraction des planètes avec la vie où des organismes complexes et différenciés se sont développés. La définition de la «rationalité» de la vie est au mieux une tâche vague, car même les meilleurs de nos scientifiques se demandent encore s'il est possible de classer des espèces telles que les dauphins, les singes anthropoïdes, les pieuvres, etc., mais personne ne contestera cela. si l'organisme peut être classé comme complexe et différencié: un tel organisme doit avoir différentes parties du corps avec différentes fonctions et structures ayant des dimensions macroscopiques et une structure multicellulaire. Avant que les premiers organismes multicellulaires n'apparaissent sur Terre, la vie s'est développée des milliards d'années, puis il a fallu des centaines de millions d'années avant le sexe comme outil de reproduction.


Bonobo capture des termites est un exemple d'un organisme complexe et différencié utilisant des outils primitifs. Elle ne peut pas être considérée comme une espèce scientifiquement et technologiquement avancée, mais elle est définitivement considérée comme multicellulaire, différenciée et très intéressante du point de vue de l'astrobiologie.

La Terre est à nouveau notre seul laboratoire, mais soyons optimistes quant au manque de preuves et supposons qu'il y a une chance sur mille qu'un monde commençant par une chaîne de codage moléculaire primitive, auto-reproductrice, puisse donner lieu à quelque chose comme une explosion cambrienne . Cela nous donne 10 000 mondes dans la Voie lactée, débordant de formes de vie diverses, multicellulaires et très différenciées. Étant donné la distance entre les étoiles, nous pouvons supposer qu'une autre planète similaire sur laquelle cela s'est produit n'est qu'à quelques centaines d'années-lumière de nous.


Un dessin de 1991 de la station spatiale Freedom en orbite. Toute civilisation qui a créé quelque chose comme ça sera certainement considérée comme scientifiquement et techniquement avancée.

7) f _t : la fraction de ces mondes sur lesquels existe actuellement une civilisation technologiquement et scientifiquement avancée. Cette question repousse à l'arrière-plan les questions posées par l'équation de Drake. Quelle est la différence, le premier est un cas d'émergence d'une civilisation technologiquement avancée ou le dixième? Peu importe s'ils utilisent des ondes radio? Quelle différence cela fait-il s'ils se font exploser ou s'éteignent, ou ont-ils envie de voyager dans l'espace ou non? La principale question est de savoir s'il existe des étrangers qui sont raisonnables d'une manière similaire à nous, c'est-à-dire scientifiquement et technologiquement avancés.


La photo assemblée «wow» [«vache sacrée»] de la mission Phoenix Martian, qui montre clairement la glace d'eau sous les supports du véhicule de descente. Pour connaître le maximum d'informations sur la présence ou l'absence de vie sur la planète, vous devrez certainement y atterrir et rechercher ses signes garantis.

Naturellement, il n'y a aucune preuve de cela ailleurs que sur la Terre, ce qui signifie un large éventail de possibilités. Cela peut représenter 1% de toutes les planètes, ou l'apparition de l'humanité peut être un accident sauvage, et la probabilité que cela soit un cas sur un milliard. 500 000 000 se sont écoulés depuis l'explosion cambrienne sur Terre, et une vision technologiquement avancée de la planète n'existe pas depuis plus de 1000 ans. Si nous supposons que l'humanité durera plusieurs milliers d'années dans cet état, il s'avère que la Terre a passé cent millièmes de son temps avec des organismes complexes et différenciés qui sont dans un état technologiquement avancé.

Et avec de telles estimations, même s'il y a 10 000 de ces mondes dans la Voie lactée, la probabilité qu'une autre civilisation technologiquement avancée existe simultanément avec nous sera d'environ 10%.


Peut-être le désir de conquérir le cosmos apparaît-il immédiatement lorsque l'intelligence, l'utilisation d'outils et la curiosité convergent en un seul endroit

Compte tenu de tout ce qui précède, ce sont les trois dernières valeurs - f _l , f _x et f _t - qui se caractérisent par une énorme incertitude, ce qui rend impossible pour le moment des estimations précises.

Sachant combien de mondes avec la vie existent dans la Voie lactée, et en trouvant au moins un, nous aurions un impact incroyable sur notre propre existence et notre compréhension de notre place dans l'univers. L'étape suivante, obtenir des informations sur la présence de grands organismes complexes et différenciés sur une autre planète, révolutionnerait nos capacités. Et la chance d'échanger des messages, de rencontrer et d'échanger des connaissances avec une civilisation extraterrestre scientifiquement ou technologiquement avancée changerait à jamais le cours du développement humain. Tout cela est possible, mais nous avons encore besoin de tant de choses pour savoir si nous voulons trouver les réponses à ces questions. Ces mesures doivent être prises; les récompenses pour eux sont trop grandes s'il y a une chance de trouver des réponses.