W zeszłym miesiącu astronomowie z astronomicznego zespołu satelickiego Keplera ogłosili odkrycie 1284 nowych planet. Wszystkie krążą wokół gwiazd poza naszym Układem Słonecznym. Łączna liczba takich „egzoplanet”, których istnienie potwierdził teleskop Keplera i inne środki poszukiwawcze, przekracza dziś trzy tysiące.
To prawdziwa rewolucja w naszej wiedzy o planetach. Około 10 lat temu odkrycie pojedynczej egzoplanety natychmiast stało się naukową sensacją. Wiele się dzisiaj zmieniło. Dzięki udoskonaleniu technik i technologii obserwacji astronomicznych przeszliśmy od sprzedaży detalicznej do hurtowego odkrywania planet. Na przykład wiemy teraz, że każda gwiazda na niebie na orbicie ma co najmniej jedną planetę.
Ale planety to dopiero początek historii. Każdy chce wiedzieć, czy te światy są zamieszkane przez kosmitów. Czy nasza nowo odkryta wiedza o planetach pomaga nam zbliżyć się do odpowiedzi na to pytanie?
W rzeczywistości tak, choć trochę. W majowym numerze Astrobiology opublikowałem wraz z astronomem Woodruffem Sullivanem artykuł, w którym pokazujemy, że chociaż dzisiaj nie wiemy nic o istnieniu zaawansowanych cywilizacji pozaziemskich w naszej galaktyce, mamy wystarczająco dużo informacji, aby stwierdzić, że że prawdopodobnie istniały w tym czy innym segmencie kosmicznej historii.
W środowisku naukowym istnieje tak zwane równanie Drake'a. To wzór używany do określenia liczby cywilizacji pozaziemskich w galaktyce, z którymi mamy szansę się zetknąć. W 1961 roku National Academy of Sciences poprosiła astronoma Franka Drake'a o zorganizowanie spotkania naukowego na temat możliwości „komunikacji międzygwiezdnej”. Ponieważ szanse nawiązania kontaktu z obcym życiem są określane przez liczbę zaawansowanych cywilizacji pozaziemskich istniejących w galaktyce, Drake wywnioskował siedem czynników, od których zależy ta liczba, i uwzględnił je w swoim równaniu.
Pierwszym czynnikiem jest liczba gwiazd urodzonych w ciągu roku. Druga to proporcja gwiazd do planet. Następnie pojawia się liczba planet przypadających na gwiazdę, które krążą wokół miejsc, w których może powstać życie (zakładając, że życie wymaga wody w stanie ciekłym). Kolejnym czynnikiem jest odsetek planet, na których faktycznie powstało życie. Jest też taki czynnik, jak odsetek planet, na których życie rozwinęło się do rozsądnego, a pojawiły się zaawansowane cywilizacje (zdolne do wysyłania sygnałów radiowych). Ostatnim czynnikiem jest średnia długość życia zaawansowanej technicznie cywilizacji.
Równanie Drake'a jest zupełnie inne od wzoru Einsteina E = mc2. To nie jest stwierdzenie uniwersalnego prawa. To mechanizm ułatwiający zorganizowaną dyskusję, sposób na zrozumienie tego, co musimy wiedzieć, aby odpowiedzieć na pytanie o obce cywilizacje. W 1961 roku znany był tylko pierwszy czynnik - liczba gwiazd tworzących się rocznie. Do niedawna pozostawaliśmy w tej ignorancji.
Właśnie dlatego dyskusje o cywilizacjach pozaziemskich, bez względu na to, jakimi są naukowcami, od dawna sprowadzają się do zwykłych wyrazów nadziei lub pesymizmu. Na przykład, jaka jest część planet, na których powstaje życie? Optymiści mogą wymyślić złożone modele biologii molekularnej, twierdząc, że są świetne. Z drugiej strony pesymiści przytaczają własne dane naukowe, argumentując, że proporcja ta jest bliższa 0. Ale ponieważ mamy tylko jeden przykład planety z życiem (naszym własnym), raczej trudno jest zrozumieć, który z nich jest właściwy.
Film promocyjny:
Albo pomyślmy o średniej długości życia cywilizacji. Ludzie używają technologii radiowej dopiero od około 100 lat. Jak długo potrwa nasza cywilizacja? Tysiąc lat? Sto tysięcy? Dziesięć milionów? Jeśli średnia długość życia cywilizacji jest krótka, galaktyka najprawdopodobniej przez większość czasu jest bezludna. Ale znowu możemy posłużyć się tylko jednym przykładem, a to znowu prowadzi nas z powrotem do walki między pesymistami i optymistami.
Jednak nasza nowa wiedza o planetach usunęła część niepewności z tej debaty. Trzy z siedmiu czynników równania Drake'a są dziś znane. Znamy liczbę gwiazd, które rodzą się każdego roku. Wiemy, że udział gwiazd z planetami wynosi około 100%. Wiemy również, że 20-25% tych planet znajduje się w miejscu, w którym może powstać życie. Zatem po raz pierwszy możemy powiedzieć coś konkretnego o cywilizacjach pozaziemskich - jeśli zadamy właściwe pytania.
W naszej ostatniej pracy profesor Sullivan i ja przenieśliśmy punkt ciężkości równania Drake'a. Zamiast pytać, ile cywilizacji jest w tej chwili, postanowiliśmy dowiedzieć się, jakie jest prawdopodobieństwo, że nasza cywilizacja jest jedyną technicznie zaawansowaną, jaka kiedykolwiek się pojawiła. Zadając to pytanie, udało nam się ominąć czynnik średniej długości życia cywilizacji. Mamy więc tylko trzy nieznane czynniki, które zredukowaliśmy do jednego prawdopodobieństwa „biotechnicznego”: szanse na pojawienie się życia, szanse na pojawienie się inteligentnego życia i szanse rozwoju technicznego.
Można przypuszczać, że prawdopodobieństwo takie jest niewielkie, a zatem szanse na pojawienie się kolejnej zaawansowanej technicznie cywilizacji są niewielkie. Jednak nasze obliczenia pokazały, że nawet jeśli prawdopodobieństwo to jest wyjątkowo niskie, to szanse, że nie jesteśmy pierwszą cywilizacją zaawansowaną technicznie, są dość duże. W szczególności, jeśli prawdopodobieństwo pojawienia się cywilizacji na planecie nadającej się do zamieszkania jest mniejsze niż jeden na dziesięć miliardów bilionów, to nie jesteśmy pierwsi.
Wprowadźmy kontekst, aby lepiej zrozumieć liczby. We wcześniejszych dyskusjach na temat równania Drake'a prawdopodobieństwo powstania jednej na dziesięć miliardów cywilizacji było uważane za bardzo pesymistyczne. Według naszych obliczeń nawet w takich warunkach w całej historii kosmosu powinien pojawić się bilion cywilizacji.
Innymi słowy, biorąc pod uwagę to, co wiemy dzisiaj o liczbie i orbitalnej pozycji planet w galaktyce, stopień pesymizmu niezbędny do wątpienia w istnienie zaawansowanej cywilizacji pozaziemskiej w tym czy innym czasie jest sprzeczny ze zdrowym rozsądkiem.
Poszukiwanie pytania, na które można odpowiedzieć, mając dostęp do danych, może być ważnym krokiem naprzód w nauce. Dokładnie to robiliśmy w naszej pracy. Jeśli chodzi o najważniejsze pytanie - czy są dziś inne cywilizacje - tutaj będziemy musieli trochę poczekać, aż pojawią się odpowiednie dane. Nie powinniśmy jednak lekceważyć sukcesów, które osiągnęliśmy w tak krótkim czasie.
Adam Frank jest profesorem astrofizyki na University of Rochester, współtwórcą bloga 13.7 Cosmos and Culture oraz autorem książki About Time: Cosmology and Culture at the Twilight of the Big Bang.