Het spiraalvormige sterrenstelsel M74 in beeld gebracht door de NASA/ESA JWST. ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee en het PHANGS-JWST Team, CC BY-NC-ND.
Hoeveel intelligente beschavingen zouden er op dit moment in ons melkwegstelsel moeten zijn? In 1961 kwam de Amerikaanse astrofysicus Frank Drake, die op 2 september op 92-jarige leeftijd overleed, met een vergelijking om dit te schatten. De Drake-vergelijking, die dateert uit een fase van zijn carrière waarin hij “te naïef was om nerveus te zijn” (zoals hij het later uitdrukte), is beroemd geworden en draagt zijn naam.
Dit plaatst Drake in het gezelschap van grote natuurkundigen met vergelijkingen die naar hen genoemd zijn, zoals James Clerk Maxwell en Erwin Schrödinger. In tegenstelling tot hen, bevat Drake’s vergelijking geen natuurwet. In plaats daarvan combineert hij enkele slecht bekende waarschijnlijkheden tot een gefundeerde schatting.
Welke redelijke waarden je ook in de vergelijking stopt (zie afbeelding hieronder), het is moeilijk om de conclusie te vermijden dat we niet alleen in het melkwegstelsel zouden moeten zijn. Drake bleef zijn hele leven een voorstander en aanhanger van de zoektocht naar buitenaards leven, maar heeft zijn vergelijking ons werkelijk iets geleerd?
De uitgebreide Drake-vergelijking.
Auteur voorzien
De vergelijking van Drake ziet er ingewikkeld uit, maar de principes zijn vrij eenvoudig. Zij stelt dat, in een melkwegstelsel dat zo oud is als het onze, het aantal beschavingen dat detecteerbaar is doordat zij hun aanwezigheid uitzenden gelijk moet zijn aan de snelheid waarmee zij ontstaan, vermenigvuldigd met hun gemiddelde levensduur.
Een waarde toekennen aan de snelheid waarmee beschavingen ontstaan lijkt misschien giswerk, maar Drake realiseerde zich dat het kan worden opgesplitst in meer handelbare componenten.
Hij stelde dat de totale snelheid gelijk is aan de snelheid waarmee geschikte sterren worden gevormd, vermenigvuldigd met de fractie van die sterren die planeten hebben. Dit wordt dan vermenigvuldigd met het aantal planeten dat in staat is leven te dragen per systeem, maal de fractie van die planeten waar leven ontstaat, vermenigvuldigd met de fractie van die planeten waar leven intelligent wordt, maal de fractie van die planeten die hun aanwezigheid kenbaar maken.
Lastige waarden
Frank Drake.
wikipedia, CC BY-SA
Toen Drake voor het eerst zijn vergelijking formuleerde, was de enige term die met enig vertrouwen bekend was, de snelheid van stervorming – ongeveer 30 per jaar.
Wat de volgende term betreft: in de jaren zestig hadden we geen bewijs dat andere sterren planeten hadden, en één op de tien leek misschien een optimistische gok. Maar dankzij de ontdekkingen van exoplaneten (planeten bij andere sterren), die in de jaren negentig van de vorige eeuw begonnen en deze eeuw tot grote bloei zijn gekomen, zijn we er nu van overtuigd dat de meeste sterren planeten hebben.
Gezond verstand suggereert dat in de meeste systemen van meerdere planeten er één op de juiste afstand van zijn ster zou zijn om leven te kunnen ondersteunen. De aarde is die planeet in ons zonnestelsel. Bovendien kan Mars in het verleden geschikt zijn geweest voor overvloedig leven – en het zou zich nog steeds kunnen vastklampen.
Tegenwoordig beseffen we ook dat planeten niet warm genoeg hoeven te zijn om vloeibaar water aan de oppervlakte te hebben om leven te kunnen ondersteunen. Het kan voorkomen in de interne oceaan van een met ijs bedekt lichaam, ondersteund door warmte opgewekt door radioactiviteit of getijden in plaats van zonlicht.
Er zijn verscheidene waarschijnlijke kandidaten onder de manen van Jupiter en Saturnus, bijvoorbeeld. In feite, wanneer wij manen toevoegen die leven kunnen herbergen, zou het gemiddelde aantal bewoonbare lichamen per planetair systeem gemakkelijk meer dan één kunnen zijn.
De waarden van de termen aan de rechterkant van de vergelijking zijn echter meer voor discussie vatbaar. Sommigen zijn van mening dat, met een paar miljoen jaar speelruimte, het leven overal op gang zal komen waar het geschikt is.
Dat zou betekenen dat de fractie van geschikte lichamen waar leven daadwerkelijk op gang komt vrijwel gelijk is aan één. Anderen zeggen dat we tot nu toe geen bewijs hebben dat het leven ergens anders dan op Aarde is begonnen, en dat het ontstaan van leven eigenlijk een uiterst zeldzame gebeurtenis zou kunnen zijn.
Zal het leven, eenmaal begonnen, uiteindelijk intelligentie ontwikkelen? Het moet waarschijnlijk eerst het microbiële stadium voorbij zijn en multicellulair worden.
Er zijn aanwijzingen dat meercellig leven meer dan eens op Aarde is begonnen, dus meercellig worden is wellicht geen belemmering. Anderen wijzen er echter op dat op Aarde het “juiste soort” meercellig leven, dat zich bleef ontwikkelen, slechts eenmaal voorkwam en op galactische schaal zeldzaam zou kunnen zijn.
Intelligentie kan een concurrentievoordeel opleveren ten opzichte van andere soorten, wat betekent dat de evolutie ervan vrij waarschijnlijk zou kunnen zijn. Maar we weten het niet zeker.
En zal intelligent leven technologie ontwikkelen tot het stadium waarin het (per ongeluk of opzettelijk) zijn bestaan uitzendt door de ruimte? Misschien voor oppervlakte bewoners zoals wij, maar het zou zeldzaam kunnen zijn voor bewoners van interne oceanen van bevroren werelden zonder atmosfeer.
Hoe lang duren beschavingen?
Hoe zit het met de gemiddelde levensduur van een waarneembare beschaving, L? Onze TV-uitzendingen begonnen de Aarde in de jaren 1950 van veraf waarneembaar te maken, wat in ons geval een minimumwaarde voor L van ongeveer 70 jaar oplevert.
In het algemeen kan L echter beperkt worden door de ineenstorting van een beschaving (hoe groot is de kans dat onze beschaving nog 100 jaar blijft bestaan?) of door het bijna volledig verdwijnen van de radio-uitzendingen ten gunste van het internet, of door een bewuste keuze om “stil te zijn” uit angst voor vijandige galactische bewoners.
Speel zelf met de getallen – het is leuk! Je zult zien dat als L meer dan 1000 jaar is, N (het aantal waarneembare beschavingen) waarschijnlijk meer dan honderd zal zijn. In een interview uit 2010 zei Drake dat zijn beste schatting van N ongeveer 10.000 was.
We komen elk jaar meer te weten over exoplaneten, en gaan een tijdperk in waarin het meten van hun atmosferische samenstelling om bewijs van leven te onthullen steeds haalbaarder wordt. In het komende decennium of twee kunnen we hopen op een veel beter onderbouwde schatting van de fractie van aardachtige planeten waar leven begint.
Dit zal ons niets vertellen over leven in de interne oceanen, maar we kunnen hopen op inzichten daarin van missies naar de ijzige manen van Jupiter, Saturnus en Uranus. En we zouden natuurlijk echte signalen van buitenaardse intelligentie kunnen opvangen.
Hoe dan ook, Frank Drake’s vergelijking, die zoveel onderzoekslijnen heeft gestimuleerd, zal ons een tot nadenken stemmend perspectief blijven geven. Daar moeten we dankbaar voor zijn.
Lees meer:
Seti: waarom buitenaardse intelligentie eerder kunstmatig dan biologisch is
David Rothery is hoogleraar planetaire geowetenschappen aan de Open Universiteit. Hij is mede-leider van de Mercury Surface and Composition Working Group van de European Space Agency's, en mede-onderzoeker aan MIXS (Mercury Imaging X-ray Spectrometer) die nu op weg is naar Mercurius aan boord van de Mercury orbiter BepiColombo van de European Space Agency's. Hij heeft financiering ontvangen van de UK Space Agency en de Science & Technology Facilities Council voor werkzaamheden in verband met Mercurius en BepiColombo, en van de Europese Commissie in het kader van haar Horizon 2020-programma voor werkzaamheden op het gebied van planetaire geologische kartering (776276 Planmap). Hij is auteur van Planet Mercury – from Pale Pink Dot to Dynamic World (Springer, 2015), Moons: A Very Short Introduction (Oxford University Press, 2015) en Planets: A Very Short Introduction (Oxford University Press, 2010). Hij is Educator op de Open University's free learning Badged Open Course (BOC) on Moons en de equivalente FutureLearn Moons MOOC, en voorzitter van de Open University's level 2 course on Planetary Science and the Search for Life.
