ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΕΞΩΓΗΙΝΟΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΙ; Η ΠΕΡΙΦΗΜΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΝΤΡΕΗΚ.

  Ο Frank Drake γράφει τη διάσημη εξίσωση του σε ένα πίνακα.
 
Η γέννηση της εξίσωσης Drake

physics4u

Το Νοέμβριο του 1960, μια ιδιαίτερα επίλεκτη ομάδα φυσικών επιστημόνων και μηχανικών συναντήθηκε στη Δυτική Βιρτζίνια σε μια μικρή άτυπη διάσκεψη. Η συνεδρίαση συγκλήθηκε στο γνωστό μέρος Green Bank, όπου βρισκόταν ένα παρατηρητήριο, υπό την αιγίδα της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ, για να συζητήσει ένα ζήτημα που μόλις τότε κέρδιζε τον επιστημονικό σεβασμό: 
Ποιες είναι οι προοπτικές της καθιέρωσης της επαφής με άλλους κόσμους; 



Η εξίσωση Drake, μια μαθηματική φόρμουλα για την πιθανότητα εύρεσης ζωής ή προηγμένων πολιτισμών στο σύμπαν.

Η συνεδρίαση άξιζε επίσης την προσοχή επειδή στιγματίσθηκε με την πρώτη χρήση ενός διάσημου τύπου, που έγινε γνωστή ως η «εξίσωση Drake». Όταν ο Drake βρήκε αυτόν τον τύπο, δεν είχε στο νου του καμία σκέψη ότι θα γινόταν η βάση των θεωρητικών του SETI για τις επόμενες δεκαετίες. Στην πραγματικότητα, σκέφτηκε τον τύπο αυτό σαν ένα οργανωτικό εργαλείο – ένα τρόπο για να βάλει σε τάξη διαφορετικά ζητήματα που ήρθαν σε συζήτηση στη διάσκεψη στην Green Bank, και να τα βάλουν αυτά σε εφαρμογή, πάνω στο κεντρικό ζήτημα αν υπάρχει ευφυής ζωή στον σύμπαν.

Το μεγάλο θέμα, αλλά και δύσκολο, του αριθμού Ν των πολιτισμών που μπορούν να επικοινωνήσουν στο γαλαξία μας θα μπορούσε, κατά την άποψη του Drake, να μειωθεί σε επτά μικρότερα ζητήματα:
Το ρυθμό σχηματισμού των αστεριών στο γαλαξία μας την εποχή που σχηματιζόταν το ηλιακό μας σύστημά (R)
Το τμήμα αυτών των αστεριών που έχουν πλανήτες γύρω τους (fp)
Τον αριθμό των πλανητών ανά αστέρι που είναι σε θέση να φέρει ζωή (ne)
Το κλάσμα των πλανητών στο προηγούμενο σύνολο ne όπου εξελίσσεται ζωή (fl)
Το κλάσμα του fl όπου εξελίσσεται ευφυής ζωή (fi)
Το μέρος εκείνο του fi που μπορεί να επικοινωνήσει (fc)
Τη διάρκεια της ζωής ενός τεχνολογικού πολιτισμού που μπορεί να επικοινωνεί (L)
Για να βρεθεί ο αριθμός Ν των επικοινωνούντων πολιτισμών μέσα στο γαλαξία μας, πολλαπλασιάζουμε τα επτά διαφορετικά στοιχεία και παίρνουμε τη διάσημη εξίσωση του Drake: 

N=R*fp*ne*fl*fi*fc*L

Η εξίσωση εξυπηρέτησε για τα καλά το σκοπό της στην διάσκεψη της Green Bank. Παρείχε ένα τέτοιο πλαίσιο που επέτρεψε σε διαφορετικούς ερευνητές, οι οποίοι είχαν πολύ διαφορετικά υπόβαθρα και ειδικότητες, να βασιστούν στην εξειδικευμένη γνώση τους, και να συμβάλλουν συγχρόνως στο γενικό θέμα της συνεδρίασης.
Σύντομα, εντούτοις, προς έκπληξη του Drake, η εξίσωση έγινε πολύ περισσότερο από αυτό που είχε σχεδιαστεί. Ο σύντομος μαθηματικός τύπος αποδείχθηκε ακαταμάχητος στους υποστηρικτές του SETI. Γιατί μείωσε μια τεράστια και σχεδόν ανεξέλεγκτη θεωρητική ερώτηση, αν υπάρχουν άλλοι τεχνολογικοί πολιτισμοί, σε επτά άλλες μικρότερες ερωτήσεις. Ενώ η μεγαλύτερη ερώτηση φαινόταν πάρα πολύ μεγάλη και θεωρητική, τα επτά συστατικά της μπορούσαν να εξεταστούν από την επιστημονική έρευνα. Όπως λοιπόν τέθηκε η ερώτηση, σαν μαθηματική εξίσωση, η επιστημονική κοινότητα την δέχθηκε ασυζητητί.
Η συνεδρίαση στη Green Bank υπολόγισε ένα-ένα όρο της εξίσωσης, και βρήκε γενικά αισιόδοξες εκτιμήσεις. Ο ρυθμός σχηματισμού αστεριών (R) ήταν το μόνο στοιχείο στην εξίσωση για την οποία υπήρχαν κάποιες αξιόπιστες πληροφορίες, και η διάσκεψη έκανε μια συντηρητική εκτίμηση περίπου ενός αστεριού ετησίως. Ο Οττο Struve ήταν ο ειδικός εμπειρογνώμονας στους εξωηλιακούς πλανήτες (fp), και πρότεινε ότι οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά στα απόμακρα αστέρια, ήταν στην πραγματικότητα, πολύ συνηθισμένο. Ο Su- Shu Huang έδωσε μια αισιόδοξη αποτίμηση για την πιθανότητα των πλανητών που έχουν ενισχυτικά περιβάλλοντα (Νe) ζωής, και οι Calvin και Sagan πρότειναν ότι σε αυτούς τους κατάλληλους για ζωή πλανήτες, υπάρχει πιθανότητα για ζωή (fl). Ο Lilly έδωσε μια αισιόδοξη αποτίμηση στην πιθανότητα νοημοσύνης που προκύπτει σε έναν πλανήτη που φέρει ζωή (fi), βασισμένη στην εργασία του για τα δελφίνια.
Σύμφωνα με τον Lilly αφού τουλάχιστον δύο ευφυή είδη προέκυψαν πάνω στη Γη, γιατί αυτό να μην δείχνει ότι η νοημοσύνη είναι κάτι συνηθισμένο; Οι απόψεις του Lilly, εντούτοις, είναι ιδιαίτερα αμφισβητούμενες, και συχνά οι απόψεις του ήταν μακριά από τους άλλους επικρατούντες βιολόγους. Ακόμη και το υπόλοιπο ακροατήριο στην Green Bank γρήγορα σημείωσε ότι τα δελφίνια δεν ήταν ένα είδος που έκανε τεχνολογικό πολιτισμό, και θα ήταν απίθανο να στείλει ράδιο ακτίνες στο διάστημα.
Τα τελικά δύο στοιχεία στην εξίσωση ανήκουν στον τομέα των κοινωνικών επιστημών: πόσο πιθανά είναι τα ευφυή όντα να επικοινωνήσουν με άλλους πολιτισμούς (fc), και πόσο καιρό διαρκούν αυτοί οι πολιτισμοί (L); Όμως δυστυχώς δεν υπήρξε κανένας κοινωνικός επιστήμονας στην Green Bank. Αλλά ενώ λυπόταν για την απουσία τους, ο Morrison επίσης επισήμανε ότι ακόμη και οι ειδικοί ήταν απίθανο να έχουν απαντήσεις σε τέτοιες μεγάλες ερωτήσεις. Καθώς απουσίαζαν οι ειδικοί, πρότεινε ο Morisson, ότι η απάντηση στην ερώτηση αυτή πρέπει να βασιστεί στους γήινους πολιτισμούς στους οποίους έχουμε εμπειρία. Έτσι ήταν πιθανό να αναπτύξει περιέργεια για επικοινωνία ο κάθε υπάρχων πολιτισμός και έτσι η περιέργεια για επικοινωνία εμφανίζεται να είναι καθολική. Επιπλέον, πρότεινε, ότι εάν οι πολιτισμοί είναι σε θέση να υπερνικήσουν τους κινδύνους της πυρηνικής αυτοκαταστροφής, αυτοί μπορεί πιθανώς να ζήσουν για πολύ μακρινές χρονικές περιόδους.

Η εικόνα που λήφθηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble δείχνει μια περιοχή όπου σχηματίζονται ακόμη και σήμερα αστέρια. Πρόκειται για το νεφέλωμα NGC 604 στο γαλαξία M33. Ο σχηματισμός των αστεριών ήταν, και είναι ακόμα, ένα από τα μόνα συστατικά της εξίσωσης του Drake για το οποίο υπάρχουν διαθέσιμα εμπειρικά στοιχεία.


Στη σύνοψη αυτών των συζητήσεών τους, τα μέλη της διάσκεψης κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο αριθμός των επικοινωνούντων των πλανητών θα μπορούσε να κυμανθεί το λιγότερο από 1000 ως περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο. Οι περισσότεροι από αυτούς, στην διάσκεψη, σκέφτηκαν ότι ο υψηλότερος αριθμός είναι πιο πιθανός. Με βάση τα στοιχεία αυτά αυτοί απαίτησαν για μια πιο ζωηρή ράδιο αναζήτηση της εξωγήινης νοημοσύνης, χρησιμοποιώντας ένα δίσκο 300-ποδιών, πολύ μεγάλους υπολογιστές, και μια μεγάλη υπομονή στην αναζήτηση, τουλάχιστον 30 ετών.
Κατά τον αστροφυσικό P. Maffei, είναι σχεδόν βέβαιο ότι, κάθε χρόνο, η ζωή ξεπετιέται σε 7 πλανήτες στον Γαλαξία και σε 70 δισεκατομμύρια ουράνια σώματα στο Σύμπαν. Επομένως όταν η ζωή τελειώσει την ύπαρξή της στη Γη ( κάποτε αυτό θα συμβεί ), θα υπάρχουν πλανήτες στους οποίους θα αρχίζει να γεννιέται και πλανήτες στους οποίους είναι ήδη ανεπτυγμένη, γιατί δημιουργήθηκε πρωτύτερα, έστω και σε μια μετέπειτα εποχή εκείνης κατά την οποία γεννήθηκε στη Γη.

Η Εξίσωση Drake, είναι ουσιαστικά μια άσκηση πιθανοτήτων, σύμφωνα με την οποία ο αριθμός των ενεργών εξωγήινων πολιτισμών του Γαλαξία μας που θα μπορούσαν να επικοινωνήσουν μαζί μας, ισούται με το γινόμενο 7 παραγόντων:

Τον μέσο ρυθμό σχηματισμού άστρων στον Γαλαξία μας ανά έτος.

Το ποσοστό των άστρων που διαθέτουν πλανήτες.

Τον μέσο αριθμό των πλανητών του κάθε αστρικού συστήματος, που έχουν ευνοϊκές συνθήκες για ύπαρξη την ζωή.

Το ποσοστό εκείνων των πλανητών, στους οποίους θα αναπτυχθεί τελικά η ζωή.

Το ποσοστό απ’ αυτούς όπου η ζωή αναπτύσσει τελικά νοημοσύνη,

Το ποσοστό των πλανητών όπου η εξωγήινη νοημοσύνη αναπτύσσει πολιτισμό και τεχνολογία ικανή για διαστρική επικοινωνία και

το χρονικό διάστημα που τέτοιοι εξωγήινοι πολιτισμοί παραμένουν τεχνολογικά ενεργοί.

Κανένας από τους παράγοντες αυτής της εξίσωσης δεν είναι γνωστός με ακρίβεια και προς το παρόν μόνο εκτιμήσεις μπορούμε να κάνουμε, ενώ όσο πηγαίνουμε από τον πρώτο προς τον τελευταίο παράγοντα, η ακρίβεια των εκτιμήσεών μας μειώνεται περισσότερο.

Η εξίσωση Seager

Αξιολογώντας τα στοιχεία και τη γνώση που αποκτήθηκαν  έκτοτε, η καθηγήτρια φυσικής  και  πλανητολογίας στο MIT Sara Seager, κατέληξε σε μια εναλλακτική εξίσωση, λαμβάνοντας υπόψη διαφορετικές παραμέτρους από ότι η εξίσωση Drake.

Αντί για εξωγήινους που επικοινωνούν με ραδιοκύματα, η εξίσωση της Seager εστιάζει στην παρουσία εξωγήινης ζωής γενικότερα. Η εξίσωσή της υπολογίζει τους πλανήτες που είμαστε σε θέση να παρατηρήσουμε πως συντηρούν ζωή στο Γαλαξία και έχει τη μορφή:

N = N*FQFHZFOFLFS.    . N*

Και λαμβάνει υπόψη της τους ακόλουθους κατά σειρά παράγοντες:

Ν τον αριθμό των άστρων στο Γαλαξία.

FQ το κλάσμα των άστρων οποίων είναι σχετικά «ήρεμα»,

FHZ το κλάσμα των οποίων φιλοξενεί βραχώδεις πλανήτες στην κατοικήσιμη ζώνη

FO το κλάσμα των οποίων μπορούν να παρατηρηθούν,

FL το κλάσμα των οποίων φιλοξενούν ζωή και

FS το κλάσμα των οποίων η ζωή αφήνει ίχνη στην ατμόσφαιρα

ΖΗΝΩΝ  ΠΑΠΑΖΑΧΟΣ