science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe groot is de kans dat er leven is in de ruimte?

In juni 2008 Europese astronomen ontdekten drie superaardes die rond een baan draaiden waarvan ze dachten dat het een soloster was. De ontdekking was goed nieuws voor de mogelijkheid van leven elders in het universum. Foto © ESO

Sinds mensen de enorme omvang van het universum erkenden, we hebben intuïtief aangevoeld dat er ergens leven moet bestaan, hetzij in onze melkweg of een melkweg ver weg, ver weg. Als het heelal miljarden sterrenstelsels bevat, en als elk sterrenstelsel miljarden sterren bevat, en als een fractie van die sterren aardachtige planeten heeft, dan moeten er honderden - misschien zelfs duizenden - buitenaardse beschavingen in de kosmos bestaan. Rechts?

Voor een poosje, de wetenschap stelde zich tevreden met de logica alleen. Vervolgens, in 1995, astronomen hebben de eerste planeten buiten ons zonnestelsel gelokaliseerd. Vanaf dat moment, ze hebben bijna 300 van deze extra-solaire planeten ontdekt. Hoewel de meeste groot zijn, hete planeten vergelijkbaar met Jupiter (daarom zijn ze gemakkelijker te vinden), kleiner, Aardachtige planeten beginnen zich te openbaren. In juni 2008 Europese astronomen hebben drie planeten gevonden, allemaal een beetje groter dan de aarde, in een baan om een ​​ster op 42 lichtjaar afstand [bron:Vastag].

Deze ontdekkingen hebben gediend als een bevestiging voor degenen die betrokken zijn bij de zoeken naar buitenaards intelligent leven , of SETI . Harvard-fysicus en SETI-leider Paul Horowitz verklaarde stoutmoedig in 1996 in een interview met TIME Magazine:'Intelligent leven in het universum? Gegarandeerd. Intelligent leven in onze melkweg? Zo overweldigend waarschijnlijk dat ik je bijna alle kansen geef die je maar wilt.'

En toch moet zijn enthousiasme worden getemperd door wat wetenschappers de... Fermi Paradox . Deze paradox, voor het eerst verwoord door kernfysicus Enrico Fermi in 1950, stelt de volgende vragen:Als buitenaardse wezens zo gewoon zijn, waarom zijn ze niet langs geweest? Waarom hebben ze niet met ons gecommuniceerd? Of, Tenslotte, waarom hebben ze niet een restant van hun bestaan ​​achtergelaten, zoals warmte of licht of ander elektromagnetisch afval?

Misschien is buitenaards leven toch niet zo gewoon. Of misschien is buitenaards leven dat aanleiding geeft tot geavanceerde beschavingen niet zo gebruikelijk. Konden astronomen die kansen maar kwantificeren. Hadden ze maar een formule die rekening hield met alle juiste variabelen met betrekking tot buitenaards leven. Zoals het blijkt, zij doen. 1961, als een manier om de eerste serieuze conferentie over SETI te helpen organiseren, radioastronoom Frank Drake presenteerde een formule, nu bekend als de Drake-vergelijking , die het aantal potentiële intelligente beschavingen in onze melkweg schat. De formule heeft veel controverse veroorzaakt, vooral omdat het tot zeer wisselende resultaten leidt. En toch blijft het onze enige beste manier om te kwantificeren hoeveel buitenaardsen er zijn die proberen te communiceren.

Laten we de vergelijking en de implicaties ervan nader bekijken.

Inhoud
  1. Zijn we alleen? De Drake-vergelijking
  2. De Drake-vergelijking testen en herzien
  3. Hoe groot is de kans dat er leven is in de ruimte?:Notitie van de auteur
  4. Kansen op buitenaards leven:spiekbriefje

Zijn we alleen? De Drake-vergelijking

Ellie Arroway, gespeeld door Jodie Foster in de film "Contact, " werd verteerd door de gedachte aan leven op andere planeten. Getty Images

Proberen de kans te berekenen dat buitenaards leven in het universum bestaat, is eigenlijk best ingewikkeld. Het universum is geen statische omgeving. Sterren worden geboren, ze leven en ze sterven. Sommige sterren vormen samen met planeten. Anderen niet. Slechts enkele van die planeten hebben de juiste omstandigheden om leven te ondersteunen.

Het leven is een lastige variabele op zich. Sommige planeten ondersteunen mogelijk complexe organische moleculen - eiwitten en nucleïnezuren - en niets anders. Andere planeten ondersteunen misschien eenvoudige, eencellige organismen. En weer anderen kunnen meercellige organismen ondersteunen, inclusief degenen die geavanceerd genoeg zijn om de technologieën te ontwikkelen om te reizen of signalen de ruimte in te sturen. Eindelijk, zelfs organismen die zich buitengewoon goed hebben aangepast aan hun omgeving, blijven niet eeuwig bestaan. Zoals zowel de dinosauriërs als het Romeinse rijk hier op aarde illustreren, aan alle dynastieën komt een einde, zij het catastrofaal of anderszins.

Frank Drake moest met al deze variabelen rekening houden bij het ontwikkelen van een formule om de kans op het vinden van buitenaards leven te kwantificeren. Zijn eerste taak was beslissen wat hij wilde berekenen. Eerst, hij beperkte zijn denken tot buitenaardse wezens in ons eigen melkwegstelsel - en alleen degenen die in staat zouden kunnen zijn tot interstellaire communicatie. Vervolgens voegde hij een wiskundige factor toe om rekening te houden met alle voorwaarden die nodig zijn om dergelijke beschavingen te laten evolueren. Het resultaat is de volgende formule:

N =Rf P N e F ik F l F C L

In deze vergelijking, N is het aantal detecteerbare beschavingen in onze melkweg. De andere variabelen worden hieronder beschreven:

  • R is de snelheid van stervorming in de melkweg
  • F P is de fractie van sterren die planeten vormen
  • N e is het aantal planeten dat gastvrij is voor leven (d.w.z. aardachtige planeten)
  • F ik is de fractie van deze planeten waarop het leven daadwerkelijk ontstaat
  • F l is de fractie van deze planeten waarop intelligent leven ontstaat
  • F C is de fractie van deze planeten met intelligente wezens die in staat zijn tot interstellaire communicatie?
  • L is hoe lang zo'n beschaving detecteerbaar blijft?

De enige variabele die met enige mate van zekerheid bekend is, is de snelheid van stervorming, R . In de Melkweg, een typisch spiraalstelsel, nieuwe sterren vormen zich met een snelheid van ongeveer vier per jaar [bron:Cain]. De variabele astronomen voelen zich het meest onzeker over L , hoe lang een beschaving detecteerbaar blijft. Er zijn verschillende schattingen gebruikt voor: L , variërend van 10 jaar tot 10 miljoen jaar.

Astronomen kunnen weloverwogen gissingen maken over de rest van de variabelen. Bijvoorbeeld, van de negen planeten in ons zonnestelsel, slechts vier zijn wat astronomen terrestrische planeten noemen - planeten met een vast oppervlak. Van die aardse planeten, alleen de aarde ondersteunt het leven. Als we ons zonnestelsel als representatief nemen, dan zouden we kunnen beweren dat N e is gelijk aan 1/4 of 0,25. Soortgelijke gissingen zijn gemaakt over de andere variabelen en, interessant, ze hebben uiteindelijk allemaal zeer vergelijkbare waarden, meestal tussen 0,1 en 1,0. Dus, een typische berekening kan er als volgt uitzien:

N =4 x 0,5 x 0,25 x 0,2 x 0,2 x 0,2 x 3, 000, 000

wat ons een waarde van 12 geeft, 000 beschavingen in onze melkweg.

De oorspronkelijke berekeningen van Drake lagen heel dicht bij deze waarde voor N . Toen hij de cijfers doorliep, hij voorspelde dat er misschien 10 zijn, 000 detecteerbare beschavingen in de Melkweg [bron:Garber]. Carl sagan, een leider in de SETI-beweging tot hij stierf in 1996, was nog genereuzer toen hij suggereerde dat er 1 miljoen beschavingen in de melkweg zouden kunnen bestaan ​​[bron:Lemarchand]. Dat zijn veel ET's!

Geen wonder dat astronomen zo optimistisch waren toen ze in de jaren zestig ijverig op zoek gingen naar buitenaards leven. Op de volgende pagina, we zullen kijken hoe ze deze zoektocht hebben uitgevoerd en wat het heeft opgeleverd.

De Drake-vergelijking testen en herzien

Luchtfoto van het Arecibo Observatorium in Puerto Rico Foto met dank aan de NAIC - Arecibo Observatorium, een faciliteit van de NSF

Gewapend met een schatting van het aantal communicatieve beschavingen in onze melkweg, SETI-wetenschappers gingen op zoek naar hen. Ze hadden twee basisopties:face-to-face communicatie of communicatie op afstand. Het eerste scenario vereiste dat buitenaardse wezens mensen bezochten of omgekeerd. Dit leek hoogst onwaarschijnlijk gezien de afstanden tussen ons zonnestelsel en andere sterren in de Melkweg. Het laatste scenario betrokken radio-uitzendingen , ofwel het verzenden of ontvangen van elektromagnetische signalen door de ruimte.

1974, astronomen hebben opzettelijk een bericht van 210 bytes verzonden vanaf het Arecibo-observatorium in Puerto Rico in de hoop een beschaving in de bolvormige sterrenhoop M13 te signaleren. Het bericht bevatte fundamentele informatie over de mens en onze hoek van het universum, zoals de atoomnummers van sleutelelementen en de chemische structuur van DNA. Maar dit soort actieve communicatie zeldzaam is geweest. Astronomen vertrouwen vooral op passieve communicatie -- luisteren naar uitzendingen van buitenaardse beschavingen.

EEN Radio Telescoop is het instrument bij uitstek voor dergelijke luisterexperimenten omdat het is ontworpen om energie met een langere golflengte te detecteren die optische telescopen niet kunnen zien. In radioastronomie , een gigantische schotel wordt gewezen op een nabijgelegen, zonachtige ster en afgestemd op het microgolfgebied van het elektromagnetische spectrum. De microgolffrequentieband, tussen 1, 000 megahertz en 3, 000 megahertz (MHz), is ideaal omdat het minder vervuild is met ongewenst geluid. Het bevat ook een emissielijn -- 1, 420 MHz -- die astronomen kunnen horen als een aanhoudend gesis door de melkweg. Deze smalle lijn komt overeen met energietransformaties die plaatsvinden in neutrale waterstof. Als een oerelement van het universum, waterstof moet bekend zijn bij alle intergalactische beschavingen, waardoor het een ideale marker is. Verschillende teams van over de hele wereld luisteren sinds 1960 systematisch naar sterren in de Melkweg en aangrenzende sterrenstelsels.

Ondanks hun gezamenlijke inspanningen, geen enkele SETI-zoekopdracht heeft een bevestigde, buitenaards signaal. Onze telescopen hebben een paar onverklaarbare en intrigerende signalen opgepikt, zoals het zogenaamde "Wow"-signaal dat in 1977 door onderzoekers van de Ohio State University werd gedetecteerd, maar geen enkele overdracht is op zo'n manier herhaald dat het onbetwistbaar bewijs levert van buitenaards leven. Dit alles brengt ons terug naar de Fermi Paradox :Als duizenden beschavingen in het Melkwegstelsel, waarom hebben we ze niet ontdekt?

Sinds Drake en Sagan hun schattingen maakten, astronomen zijn conservatiever geworden. Paul Horowitz, die stoutmoedig het bestaan ​​van buitenaards leven garandeerde, heeft meer bescheiden resultaten opgeleverd van de Drake-vergelijking, dat vinden N misschien dichter bij 1, 000 beschavingen [bron:Crawford]. Maar zelfs dat cijfer kan te groot zijn.

In 2002, De sceptische tijdschriftuitgever Michael Shermer voerde aan dat astronomen niet kritisch genoeg waren in hun evaluatie van: L , hoe lang een beschaving detecteerbaar blijft. Kijkend naar 60 beschavingen die op aarde hebben bestaan ​​sinds het begin van de mensheid, Shermer bedacht een waarde voor L dat varieerde van 304,5 jaar tot 420,6 jaar. Als je deze getallen in de Drake-vergelijking stopt, vind je dat N is gelijk aan 2,44 en 3,36, respectievelijk. Tweak de cijfers nog wat, en je kunt gemakkelijk N dalen tot één of zelfs lager. Plotseling, de kans om te horen van een buitenaardse levensvorm is aanzienlijk lager.

Zelfs de meest enthousiaste SETI-aanhangers hebben last van het gebrek aan resultaten van meer dan 40 jaar "luisteren" naar de kosmische ether. En toch is het grootste deel van die zoektocht beperkt gebleven tot ons eigen melkwegstelsel. Zelfs als er maar drie of vier beschavingen per melkwegstelsel zijn, er zijn miljarden en miljarden sterrenstelsels. Dit kantelt de kansen weer ten gunste van het vinden van buitenaards leven, dat is de reden waarom veel SETI-astronomen hun werk op dezelfde manier benaderen als loterijspelers:je kunt niet winnen als je niet speelt.

Hoe groot is de kans dat er leven is in de ruimte?:Notitie van de auteur

Terwijl ik aan dit stuk werkte, Ik bleef maar aan Ellie Arroway denken, de heldin van het boek van Carl Sagan, "Contact" (en afgebeeld op pagina twee). Er is een scène in de film uit 1997 die is aangepast van het boek waarin Arroway, liggend op haar auto in de woestijn van New Mexico, hoort de eerste voorzichtige pulsen van de begroeting van een buitenaardse beschaving. Ze racet terug naar het lab, terwijl ze de weg naar haar collega's schreeuwt, proberen ervoor te zorgen dat de reeks radiotelescopen op het signaal afgestemd blijft. Ik beweer nog steeds dat het een van de meest opwindende scènes is in de moderne Amerikaanse cinema. Het maakte buitenaards contact niet alleen aannemelijk, maar aanstaande.

Ik wist niets van de Drake-vergelijking toen ik 'Contact' voor het eerst zag. Toen kreeg ik deze opdracht en kreeg ik grip op een harde realiteit (tenminste als je je nek uitsteekt, in de hoop een glimp op te vangen van E.T.):Onze melkweg is misschien toch niet vol met buitenaardse beschavingen. Ofwel zijn de omstandigheden niet aanwezig om ze te laten evolueren, of als ze evolueren, ze beginnen voordat we ooit de kans krijgen om ze te ontmoeten. Dit alles doet me afvragen hoe Arroway zou reageren op de Drake-vergelijking. Ik heb het gevoel dat ze net zo optimistisch zou blijven als altijd, vasthouden aan haar overtuiging dat het universum een ​​"vreselijke verspilling van ruimte" zou zijn als we de enige bewoners waren.

bronnen

  • Billingham, John, red. "Leven in het heelal." 6 aug. 2004. (7 aug., 2008) http://history.nasa.gov/CP-2156/cp2156.htm
  • zwart, David C., red. "PROJECT ORION:een ontwerpstudie van een systeem voor het detecteren van planeten buiten het zonnestelsel." 6 aug. 2004. (7 aug., 2008) http://history.nasa.gov/SP-436/sp436.htm
  • Kaïn, Fraser. "Galaxy heeft 1, 000 keer onze snelheid van stervorming." Universum vandaag. 19 december, 2007. (8 aug., 2008) http://www.universetoday.com/2007/12/19/galaxy-has-1000-times-our-rate-of-star-formation/
  • Crawford, jan. "Waar zijn ze?" Scientific American Special Online Issue:The Search for Alien Life. November 2002.
  • Engelbert, Phyllis en Diane L. Dupuis. "Het handige ruimteantwoordboek." Zichtbare inktpers. 1998.
  • Garber, Stephen J. "Op zoek naar goede wetenschap:de annulering van het SETI-programma van NASA." Tijdschrift van de British Interplanetary Society, Vol. 52, 1999.
  • Lemarchand, Guillermo A. "Bestaat daar intelligent leven?" Scientific American Presents:Exploring Intelligence. 1998.
  • Morrison, Filip, John Billingham en John Wolfe, red. "De zoektocht naar buitenaardse intelligentie - SETI." 10 augustus 2004. (7 aug., 2008) http://history.nasa.gov/SP-419/sp419.htm
  • SETI Instituut. "Veel Gestelde Vragen." (7 aug. 2008) http://www.seti.org/about-us/faq.php
  • Shermer, Michaël. "Waarom ET niet heeft gebeld." Wetenschappelijke Amerikaan. Augustus 2002.
  • Vastag, Brian. "Zullen we binnenkort leven in de hemel vinden." US News &World Report. 4 augustus / 11 augustus 2008.

Kansen op buitenaards leven:spiekbriefje

Dingen die u moet weten:

  • Sommige astronomen die betrokken zijn bij de zoektocht naar buitenaards intelligent leven, of SETI, gebruik instrumenten zoals radiotelescopen om te "luisteren" naar buitenaardse wezens.
  • Op de eerste officiële SETI-conferentie in 1961, radioastronoom Frank Drake presenteerde de Drake Equation, een formule die het aantal potentiële intelligente beschavingen in onze melkweg schat.
  • De Drake-vergelijking levert enorm variabele resultaten op. Sommige berekeningen geven aan dat we onze melkweg met 12 kunnen delen, 000 buitenaardse beschavingen. Carl Sagan suggereerde dat er 1 miljoen beschavingen in de melkweg zouden kunnen bestaan.
  • Na jaren zoeken en geen ET's vinden, veel astronomen denken nu dat de waarden die in de Drake-vergelijking worden gebruikt, moeten worden verlaagd. De implicatie:we zijn misschien niet helemaal alleen, maar we lopen geen gevaar dat onze persoonlijke ruimte wordt binnengedrongen.

Nutsvoorzieningen, Test je kennis met deze quizzen!

  • Space Out:Mars Quiz
  • Astronautenquiz
  • Spaceshuttle-quiz
  • Maan Quiz

Bekijk deze fotogalerijen!

  • UFO-afbeeldingen
  • Foto's van Marslanding
  • Ruimteverkenningsfoto's

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat gebeurt er tijdens de G1-fase?
  2. Wat zijn de kenmerken die alle bacteriën gemeen hebben?
  3. Welke soorten organische moleculen vormen een celmembraan?
  4. Wanneer is lachen een medisch symptoom?
  5. Hoe pest werkt
  6. Bepaling van allelfrequenties
  7. De effecten van straling op dieren
  8. Hoe handhaaft het plasmamembraan homeostase?
  9. DNA-klonen: definitie, proces, voorbeelden

Wetenschap