Οι εξισώσεις Drake και Seager και το παράδοξο του Fermi

Υπάρχει ζωή στο Σύμπαν; Υπάρχει ζωή με νοημοσύνη; Υπάρχουν άραγε εξωγήινοι πολιτισμοί στον Γαλαξία μας και εάν ναι γιατί δεν έχουν επικοινωνήσει μαζί μας; Ο πρώτος ίσως επιστήμονας που προσπάθησε να απαντήσει στο ερωτήμα αυτό ήταν ο αμερικανός αστρονόμος Frank Drake (1930–), που λαμβανοντας υπόψη του τους παρακάτω παραγοντες επινόησε το 1961 την ομώνυμη εξίσωση.

Με βάση την εξίσωση αυτή καθίσταται δυνατό σε θεωρητικο επίπεδο να προβλεφθεί ο αριθμός στον γαλαξία μας εξωγήινων πολιτισμών, οι οποίοι έχουν αναπτύξει τεχνολογία, που θα τους επέτρεπε να επικοινωνήσουν με πολιτισμούς, όπως ο δικός μας. 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:

1. Τον μέσο ρυθμό σχηματισμού άστρων στον Γαλαξία μας ανά έτος.
2. Το ποσοστό των άστρων που διαθέτουν πλανήτες.
3. Τον μέσο αριθμό των πλανητών του κάθε αστρικού συστήματος, που έχουν ευνοϊκές συνθήκες για ύπαρξη την ζωή.
4. Το ποσοστό εκείνων των πλανητών, στους οποίους θα αναπτυχθεί τελικά η ζωή.
5. Το ποσοστό απ’ αυτούς όπου η ζωή αναπτύσσει τελικά νοημοσύνη,
6. Το ποσοστό των πλανητών όπου η εξωγήινη νοημοσύνη αναπτύσσει πολιτισμό και τεχνολογία ικανή για διαστρική επικοινωνία και
7. 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.  Δεν θα μπορούσε άλλωστε να είναι διαφορετικά διότι όσο προοδεύει η αστρονομική έρευνα, τόσο περισσότερο θα βελτιώνονται και οι εκτιμήσεις μας για τον συνολικό αριθμό των πλανητών του Γαλαξία μας που έχουν δυνατότητα να υποστηρίξουν την ζωή. Οι τελευταίοι τέσσερεις παράγοντες της εξίσωσης ωστόσο παραμένουν άγνωστοι ενώ οι δύο τελευταίοι παράγοντες της Εξίσωσης Drake είναι και οι πιο δύσκολοι να υπολογιστούν, αφού τόσο η εξέλιξη ενός τεχνολογικού πολιτισμού, όσο και η διάρκεια της ζωής του εξαρτώνται από πολλούς διαφορετικούς παράγοντες, για την εκτίμηση των οποίων απαιτούνται βαθιές γνώσεις σε μια σειρά από διαφορετικά επιστημονικά πεδία, όπως η ανθρωπολογία, η κοινωνιολογία, οι πολιτικές και οικονομικές επιστήμες, κ.ά..

Εάν, όμως, αναλογιστούμε πόσο δυσκολευόμαστε να κατανοήσουμε και να προβλέψουμε το πώς αλληλεπιδρούν μεταξύ τους οι ανθρώπινες κοινωνίες, μπορούμε να φανταστούμε πόσο πιο δύσκολο είναι να κάνουμε κάτι αντίστοιχο για έναν εξωγήινο πολιτισμό. Για να το πούμε διαφορετικά, προσπαθούμε να απαντήσουμε σε ένα σύνθετο πρόβλημα (δηλ. το πώς αναπτύσσεται ένας εξωγήινος πολιτισμός, τι πιθανότητες έχει να αναπτύξει τεχνολογία διαστρικής επικοινωνίας και για πόσο χρονικό διάστημα θα μπορεί να την χρησιμοποιεί), το οποίο όμως δεν έχει ουσιαστικά κανένα δεδομένο για επεξεργασία (αφού ο μοναδικός πολιτισμός που γνωρίζουμε είναι ο δικός μας).

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_*F_QF_HZF_OF_LF_S.    . N_*

Και λαμβάνει υπόψη της τους ακόλουθους κατά σειρά παράγοντες:

• Ν τον αριθμό των άστρων στο Γαλαξία.
• F_Q το κλάσμα των άστρων οποίων είναι σχετικά «ήρεμα»,
• F_HZ το κλάσμα των οποίων φιλοξενεί βραχώδεις πλανήτες στην κατοικήσιμη ζώνη
• F_O το κλάσμα των οποίων μπορούν να παρατηρηθούν,
• F_L το κλάσμα των οποίων φιλοξενούν ζωή και
• F_S το κλάσμα των οποίων η ζωή αφήνει ίχνη στην ατμόσφαιρα

Υιοθετώντας τις πιο αξιόπιστες τιμές που δίνει η αστρονομία για κάθε μία από τις παραπάνω παραμέτρους, η καθηγήτρια Seager υπολόγισε πως την προσεχή δεκαετία θα ανακαλύψουμε δύο πλανήτες με ίχνη εξωγήινης ζωής.

Ενδεχομένως κάθε επιστήμονας θα σας δώσει και μια διαφορετική εκτίμηση για τον αριθμό των εξωγήινων πολιτισμών του Γαλαξία μας: στην διεθνή βιβλιογραφία υπάρχουν εκτιμήσεις που κυμαίνονται από μόνο δύο έως εκατομμύρια. Εάν, όμως, όντως υπάρχουν τόσοι πολλοί εξωγήινοι πολιτισμοί γιατί δεν μας έχουν επισκεφτεί μέχρι σήμερα;

Δεδομένου των τεράστιων αποστάσεων που χωρίζουν τα άστρα του Γαλαξία μας, και δεδομένου ότι τα διαστρικά ταξίδια περιορίζονται από την ταχύτητα του φωτός, αυτό εκ πρώτης όψεως δεν είναι τόσο παράξενο.

Εάν όμως, λάβουμε υπόψη μας το μέγεθος και την ηλικία του Γαλαξία μας, μπορούμε να υποθέσουμε βάσιμα ότι ένας εξωγήινος τεχνολογικός πολιτισμός δεκάδων εκατομμυρίων ετών θα διέθετε τον απαιτούμενο χρόνο, ώστε να ταξιδέψει παντού στον Γαλαξία μας, ακόμη και με τις πιο συμβατικές μεθόδους προώθησης.

Στην χειρότερη περίπτωση, θα έπρεπε να έχουμε ανιχνεύσει κάποια ραδιοσήματα αυτού του πολιτισμού.

Εάν, μάλιστα, κρίνουμε από την επιθυμία για εξερεύνηση που χαρακτηρίζει το ανθρώπινο είδος, για να μην αναφερθούμε στις επεκτατικές του διαθέσεις, είναι λογικό να υποθέσουμε ότι ένας τέτοιος εξωγήινος πολιτισμός θα είχε επισκεφτεί (ακόμα και αποικήσει) πολλούς άλλους εξωπλανήτες, συμπεριλαμβανομένου ίσως και του πλανήτη μας.

Επομένως, τίθεται το ερώτημα: εάν υπάρχουν εξωγήινοι πολιτισμοί, πού βρίσκονται και γιατί δεν έχουμε έρθει σε επαφή μαζί τους;

Το ερώτημα αυτό τέθηκε για πρώτη φορά από τον Ιταλό φυσικό Enrico Fermi (1901–1954) και είναι γνωστό έκτοτε ως το Παράδοξο του Fermi.