Op 1 november 1961, een aantal vooraanstaande wetenschappers kwamen samen op het National Radio Astronomy Observatory in Green Bank, West Virginia, voor een driedaags congres. Een jaar eerder, deze faciliteit was de locatie van het eerste moderne SETI-experiment (Project Ozma), waar de beroemde astronomen Frank Drake en Carl Sagan de Green Bank-telescoop (ook bekend als "Big Ear") gebruikten om twee nabijgelegen zonachtige sterren te volgen - Epsilon Eridani en Tau Ceti.

Hoewel niet succesvol, Ozma werd een centraal punt voor wetenschappers die geïnteresseerd waren in dit ontluikende veld dat bekend staat als de Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI). Als resultaat, Drake en Sagan waren gemotiveerd om de allereerste SETI-conferentie te houden, waarin het onderwerp van het zoeken naar mogelijke buitenaardse radiosignalen zou worden besproken. Ter voorbereiding van de bijeenkomst, Drake heeft de volgende heuristische vergelijking opgesteld:

N =R _* • F _P • N _e • F _ik • F _l • F _C • L

Dit zou bekend worden als de "Drake-vergelijking, " wat door velen wordt beschouwd als een van de meest bekende vergelijkingen in de geschiedenis van de wetenschap. Op de 60e verjaardag van zijn oprichting, John Gertz - een filmproducent, amateur-astronoom, bestuurslid met BreakThrough Luister, en de driejarige voormalige voorzitter van de raad van bestuur van het SETI-instituut - stelt in een recent artikel dat een heroverweging per factor op zijn plaats is.

In deze krant, die onlangs werd aanvaard voor publicatie door de Tijdschrift van de British Interplanetary Society (JBIS), Gertz pleit voor een herziene vergelijking en veel meer zoeken. Om het af te breken, de Drake-vergelijking bestaat uit de volgende parameters:

• N is het aantal beschavingen in onze melkweg waarmee we kunnen communiceren
• R _* is de gemiddelde snelheid van stervorming in onze melkweg
• F _P is de fractie van sterren met planetaire systemen
• N _e is het aantal planeten dat leven kan ondersteunen
• F _ik is het aantal van die planeten die leven zullen ontwikkelen
• F _l is het aantal van die planeten die intelligent leven zullen ontwikkelen
• F _C is het aantal beschavingen dat transmissietechnologieën zou kunnen ontwikkelen
• L is de hoeveelheid tijd die deze beschavingen zouden hebben om hun signalen de ruimte in te sturen.

In plaats van een echt middel te zijn om het aantal intelligente soorten in onze melkweg te kwantificeren, het doel van de vergelijking was bedoeld om de discussie over SETI te kaderen. Naast het inkapselen van de uitdagingen waarmee wetenschappers worden geconfronteerd, het was bedoeld om de wetenschappelijke dialoog tussen de aanwezigen te stimuleren. Zoals Drake later zou opmerken:

"Terwijl ik de vergadering gepland had, Ik realiseerde me een paar dagen van tevoren dat we een agenda nodig hadden. En dus schreef ik alle dingen op die je moest weten om te voorspellen hoe moeilijk het zal zijn om buitenaards leven te detecteren. En kijkend naar hen, het werd vrij duidelijk dat als je al deze met elkaar vermenigvuldigde, je hebt een nummer, N, dat is het aantal detecteerbare beschavingen in onze melkweg. Dit was gericht op de radiozoektocht, en niet te zoeken naar primordiale of primitieve levensvormen."

De Drake-vergelijking heeft sindsdien grote bekendheid en grote bekendheid verworven. Terwijl sommige wetenschappers het zullen prijzen als een van de belangrijkste bijdragen aan wetenschappelijk onderzoek, anderen hebben het bekritiseerd vanwege de voor de hand liggende onzekerheden en vermoedens. Dergelijke kritiek benadrukt dat door het vermenigvuldigen van onzekere variabelen, de mate van onzekerheid neemt exponentieel toe, tot het punt waarop geen harde conclusies mogelijk zijn.

Zoals John Gertz via e-mail aan het Universe Today uitlegde, de problemen in verband met de Drake-vergelijking zijn in de loop van de tijd niet afgenomen. Voor veel wetenschappers de diepgaande ontdekkingen die de afgelopen decennia hebben plaatsgevonden (die het niveau van onzekerheid met sommige variabelen van de vergelijking hebben verminderd) hebben het nut van de vergelijking zelf in twijfel getrokken.

"De Drake-vergelijking was een buitengewoon nuttige heuristiek aan het begin van de moderne zoektocht naar buitenaardse intelligentie in de vroege jaren zestig, " zei hij. "Het leidde onze eerste concept-gedachten over het onderwerp. Zestig jaar later, echter, het is een krakend en verouderend gebouw dat moet worden weggevaagd ten gunste van een frisse nieuwe manier van denken."

Ter wille van zijn studie, Gertz heroverwogen elk van de variabelen van de Drake-vergelijking om te bepalen of ze nog steeds nuttig waren om beperkingen op te leggen aan de mogelijkheid van intelligent leven. Voor starters, er was de parameter R _* , die Gertz om een ​​aantal redenen als "nutteloos" beschreef. Deze omvatten het feit dat de snelheid van nieuwe stervorming in de loop van de tijd verandert en dat Drake zich beperkte tot zonachtige sterren (die een laag geboortecijfer hebben in vergelijking met verschillende andere typen).

Ook, de mogelijkheid bestaat dat ET-signalen van extragalactische oorsprong zijn, en dat het aantal beschavingen niet gerelateerd is aan de geboorte van nieuwe sterren. Om deze redenen, hij suggereert dat R _* moet worden vervangen door n _s , die het aantal kandidaat-sterren in de Melkweg aangeeft die binnen ons gezichtsveld vallen. Dit zou aanzienlijk zijn, aangezien sterren waarvan wordt aangenomen dat ze goede kandidaten zijn voor bewoonbaarheid, het G-type zijn, K-type en M-type (samen meer dan 80% van de sterren).

Volgende, er is het aantal sterren waarvan een planeet of systeem om hen draait (de f _P parameter), die grotendeels onbekend was in Drake's tijd. Echter, in de afgelopen twee decennia, het aantal bevestigde exoplaneten is exponentieel gegroeid (4, 383 en tellen), grotendeels te danken aan de Kepler Space Telescope. Deze ontdekkingen suggereren dat planeten alomtegenwoordig zijn voor sterren, waardoor de parameters grotendeels irrelevant zijn.

De volgende is een andere belangrijke overweging die naar voren is gekomen uit recente ontdekkingen van exoplaneten. Dit is het aantal aardachtige planeten (ook bekend als "terrestrisch" of rotsachtig) dat binnen de bewoonbare zone (HZ) van hun moederster draait - n _e . Maar zoals meerdere onderzoekslijnen hebben aangetoond, eenvoudigweg binnen de HZ van een ster draaien is niet de enige overweging. Er is ook de grootte van een planeet, atmosfeer, en de aanwezigheid van water en tektonische activiteit.

De definitie van HZ is ook beperkt tot planeten, overwegende dat de aard van manen zoals Ganymedes, Europa, Enceladus, Titan en anderen suggereren dat er leven zou kunnen bestaan ​​in "ocean moon"-omgevingen. Er is ook het geval van Mars en Venus, die beide tegelijkertijd stromend water en relatief stabiele temperaturen hadden. Ergo, Gertz beveelt aan dat n _e moet worden vervangen door n _{nog bekend} , die het totale aantal lichamen aangeeft (planeten, manen, planetoïden, enz.) die het leven op hun oppervlak of eronder zouden kunnen ondersteunen.

De parameter f _ik (planeten die leven zullen ontwikkelen) is ook hopeloos onzeker, vooral omdat wetenschappers niet zeker weten hoe het leven hier op aarde is begonnen. De huidige theorieën variëren van oerpoelen en hydrothermale bronnen tot zaaien vanuit de ruimte (lithopanspermia) en tussen sterrenstelsels en sterrenstelsels (panspermia). Er is ook geen consensus over de vraag of het leven alomtegenwoordig of zeldzaam is, vanwege het feit dat de zoektocht naar buitenaards leven (al dan niet basis) zo gegevensarm is.

Volgende, de fractie van levendragende planeten die zal leiden tot een technologisch competente soort (f _l ) is bijzonder problematisch. In dit geval, de kwestie komt neer op evolutionaire paden en of de factoren die leiden tot de opkomst van homo sapiens al dan niet algemeen zijn. Kortom, we hebben geen idee of evolutie convergent is (in het voordeel van intelligentie) of niet-convergent is.

De voorlaatste parameter, de fractie intelligente soorten die op dit moment zou kunnen proberen met ons te communiceren (f _C ), zit op dezelfde manier vol met problemen. Aan de ene kant, het erkent dat niet alle technologisch competente soorten met ons kunnen communiceren, of gewillig (a la de "donkere bos" hypothese). Op de andere, het houdt geen rekening met twee zeer belangrijke overwegingen.

Voor een, het houdt geen rekening met de hoeveelheid tijd die een zender of ontvanger nodig heeft om een ​​enkel circuit te maken door een aantal objecten in onze melkweg. Tenzij signalen constant en met zeer hoge energieniveaus worden uitgezonden, de kans dat iemand wordt ontvangen is vrij ongunstig. In aanvulling, het houdt geen rekening met de mogelijkheid dat technosignaturen (zoals radio-uitzendingen) onbedoeld worden gedetecteerd.

Vandaar, Getz raadt aan dat f _C worden vervangen door de parameter f _NS , die breder van aard is. Naast de pogingen van een buitenaardse beschaving om met ons te communiceren, het is ook van invloed op ons vermogen om de technosignaturen van een beschaving te detecteren. Ten slotte, wat heb je aan signaleringsinspanningen als de beoogde ontvangers niet eens in staat zijn om het bericht te ontvangen?

Laatste, maar zeker niet de minste, er is de lastige parameter van L, de hoeveelheid tijd die een technologisch afhankelijke beschaving zal besteden aan pogingen om met de aarde te communiceren. Overuren, deze parameter is geïdentificeerd als de levensduur van beschavingen, of hoe lang ze in een vergevorderde staat kunnen zijn voordat ze bezwijken voor zelfvernietiging of instorting van het milieu.

Carl Sagan gaf zelf toe dat van alle parameters in de Drake-vergelijking, dit was verreweg het meest onzeker. Simpel gezegd, we hebben geen manier om te weten hoe lang een beschaving kan bestaan ​​voordat ze niet langer in staat is om met de kosmos te communiceren. We konden net zo min voorspellen hoe en wanneer een buitenaardse beschaving zou eindigen als de onze (hoewel sommige mensen betwijfelen of we deze eeuw zullen redden).

Another common consideration is the likelihood that by the time an extraterrestrial signal or messenger probe is found by another species, the civilization responsible for sending it will have long since died. This argument is part of the "brief window" hypothesis, which conjectures that advanced civilizations will invariably succumb to existential threats before another civilization can receive and respond to their transmissions. Getz explained:"[T]he Drake equation was predicated upon the notion that there is a finite number of currently existing alien civilizations ensconced among the stars, some of whom will be signaling their presence to us using radio or optical lasers. Echter, this ignores another school of thought which holds that ET's far better strategy would be to send physical probes to our solar system to surveil and ultimately make contact with us.

"Such probes could represent information from innumerable civilizations, many of whom may have long ago perished. Als dit de zaak is, Drake's L is irrelevant, since the probe might far outlive its progenitor, and his N reduces to one, the single probe that makes its presence known to us through which alone we might communicate with the rest of the galaxy."

uiteindelijk, an updated version of the Drake Equation (based on Getz's analysis) would look like this:

N =ns • fp • ntb • fl • fi • fd • L

• N _s is the number of spots on the sky within our FOVs
• F _P is the fraction of stars with planets
• N _{nog bekend} is the average number of bodies within each that could engender life
• F _ik is the fraction of those that actually do give birth to life.
• F _l is the fraction of systems with life that evolves technological intelligence
• F _NS is the fraction of technological life that is detectable by any means
• L is the duration of detectability

Helaas, when all the parameters (and their respective levels of uncertainty) are considered, we are left with some uncomfortable implications. Aan de ene kant, it would be empirically simpler to conclude that humanity is currently the only technologically advanced civilization in the observable universe. Of, as Getz concludes, it could serve as a call to action to reduce or eliminate these levels of uncertainty.

"The Drake equation sets out to determine N, the number of extant communicating civilizations, " he said. "There is simply no way to determine this by any known means other than by making contact with our first ET and asking it what it might know of the matter. The failure of the Drake equation paradoxically makes a robust SETI program all the more important, since no amount of armchair speculation can determine N."

As to what a robust SETI program would look like, he acknowledges that current efforts—epitomized by Breakthrough Listen—are a good start. As part of Breakthrough Initiatives (a non-profit organization founded by Yuri and Julia Milner in 2015) this 10-year, $100 million program is the most comprehensive survey ever undertaken in the search for technosignatures in the universe.

The project relies on radio wave observations made by the Green Bank Observatory and the Parkes Observatory in Southeastern Australia, as well as visible-light observations from the Automated Planet Finder at the Lick Observatory in San Jose, Californië. Combined with the latest in innovative software and data analysis techniques, the project will survey one million nearby stars, the entire galactic plane, and 100 nearby galaxies.

Echter, in order for SETI research to truly advance to the point where the Drake equation can be used, two things are necessary:secure funding and dedicated observatories.

"Breakthrough Listen is a game-changer. Because of it, more SETI is accomplished in a single day than was ever before accomplished in a full year. Echter, over the long term, much more needs to be done. Foremost is perpetual funding that can only be assured through an endowment.

"Ook, there is a need to build more telescopes dedicated to 24/7 [observation], particularly wide-field-of-view telescopes, because we can only guess from where ET's signal might arrive, and to train additional scientists who in turn might know that they can plan a career around SETI assured by a funded endowment."

Aside from the rigorous nature of looking for the proverbial needle in the cosmic haystack, one of the greatest challenges of SETI research is ensuring that funding will remain available. This is not unique to the field of SETI, but compared to space exploration and related endeavors; there is the constant battle to justify its existence. But considering that the payoff will be the single greatest discovery in the history of humanity, it is definitely worth the cost.