Bijgewerkte formule over buitenaardse intelligentie suggereert dat we echt alleen zijn in de Melkweg

Een aanpassing van de beroemde Drake-vergelijking zou de schattingen van intelligente beschavingen in onze Melkweg radicaal kunnen verfijnen.

Astronoom Frank Drake formuleerde zijn invloedrijke vergelijking in 1961 om het aantal beschavingen in ons sterrenstelsel te schatten dat met ons kan communiceren. Ons begrip van de planetaire wetenschap is sindsdien flink veranderd, waardoor een team van wetenschappers een paar belangrijke aanpassingen heeft voorgesteld die een antwoord opleveren dat de Grote Stilte zou kunnen verklaren.

Ondanks zijn populariteit en intuïviteit heeft de Drake-vergelijking door de jaren heen kritiek gekregen vanwege zijn brede aannames en dubbelzinnige parameters; het resulteert vaak in een al te optimistische schatting van de waarde N – het aantal beschavingen in ons sterrenstelsel waarmee we mogelijk zouden kunnen communiceren. Dit heeft de neiging een raadsel te voeden dat bekend staat als de Fermi-paradox: als intelligent leven gebruikelijk is, waarom hebben we daar dan geen enkel bewijs voor gevonden? Nieuw onderzoek gepubliceerd in Scientific Reports biedt een mogelijke oplossing via de toevoeging van twee nieuwe factoren.

Planeetwetenschappers Robert Stern van de universiteit van Texas en Taras Gerya van de ETH in Zürich, de twee coauteurs van het onderzoek, suggereren dat de aanwezigheid van zowel continenten als oceanen, samen met plaattektoniek op de lange termijn van cruciaal belang is voor de opkomst van geavanceerde beschavingen. Ze stellen daarom voor om twee factoren aan de vergelijking toe te voegen: het deel van de bewoonbare planeten met significante continenten en oceanen, en het deel van de planeten met een platentektoniek die al minstens 500 miljoen jaar actief is. Deze aanpassing vermindert echter aanzienlijk de waarde van N in de vergelijking van Drake.

Volgens de onderzoekers suggereert hun werk dat zowel onze planeet Aarde met continenten, oceanen, platentektoniek en leven als onze actieve, communicatieve, technologische menselijke beschaving uiterst zeldzaam en uniek zijn in het hele melkwegstelsel.

De factoren van het leven

De traditionele Drake-vergelijking schat het aantal actieve buitenaardse beschavingen in de Melkweg door verschillende factoren in overweging te nemen, zoals de snelheid van stervorming, het aandeel sterren met planeten, het aantal bewoonbare planeten, het aandeel planeten met even waar intelligent leven aanwezig is, evolueert etc. de voorgestelde aanpassing aan de vergelijking verfijnt de schattingen van hoeveel planeten leven kunnen ontwikkelen en hoeveel beschavingen over detecteerbare technologieën beschikken door nieuwe ecologische, biologische en technologische factoren op te nemen.

De onderzoekers beweren dat de aanwezigheid van grote oceanen, plus de verschuiving van de Aarde van een één-laags plaattektoniek (met een stabiele oppervlaktelaag) naar moderne platentektoniek ongeveer 1 miljard jaar geleden, cruciaal waren voor de snelle ontwikkeling van complex leven. Deze geologische activiteit creëerde niet alleen de initiële vooraarden die nodig zijn voor het ontstaan van leven, maar leidde ook tot diverse omgevingen met variërende klimaten en ecosystemen, wat de evolutie bevorderde van geavanceerde levensvormen die in staat waren technologie en complexe samenlevingen te ontwikkelen.

Volgen het nieuwe onderzoek is platentektoniek cruciaal voor de ontwikkeling van complex leven en geavanceerde beschavingen. De bewegingen van de aardplaten creëren diverse habitats, recycleren voedingsstoffen en reguleren het klimaat – allemaal van belang voor het leven. Het is belangrijk dat platentektoniek 500 miljoen jaar meegaat want de biologische evolutie van complex meercellig leven verloopt extreem traag. Op Aarde duurde het meer dan 500 miljoen jaar om mensen te ontwikkelen uit de eerste dieren, die zo’n 800 miljoen jaar geleden verschenen.

Technologie ontwikkelt zich vanuit alledaagse behoefte, zoals het maken van gereedschap, landbouw, het maken van kleding en het maken van wapens en de auteurs voegen eraan toe dat vuur en elektriciteit “essentieel” zijn voor de ontwikkeling van intelligente beschavingen. Het is onwaarschijnlijk dat complexe beschavingen zullen ontstaan in strikt op de oceaan gebaseerde omgevingen, zo schrijven ze.

Volgens Stern en Gerya is het waarschijnlijk vrij zeldzaam dat planeten zowel continenten als oceanen hebben, samen met platentektoniek op de lange termijn en deze mogelijkheid moet worden meegenomen in de Drake-vergelijking.

Getallen invullen

Om erachter te komen hoe waarschijnlijk het is dat een planeet zowel continenten als oceanen heeft, keken Stern en Gerya naar hoeveel water nodig is op het oppervlak van de planeet. Ze ontdekten dat een planeet als de Aarde tussen 0,007% en 0,027% van zijn massa in water moet hebben voor zowel continenten als oceanen om te kunnen bestaan. Stern en Gerya vergeleken dit vervolgens met het totale mogelijke waterbereik dat planeten kunnen hebben, wat tussen 0% en 3,8% of zelfs tussen 0% en 55% ligt, afhankelijk van hoe ze ontstonden. Voor plaattektoniek gebruikten de wetenschappers gegevens waaruit blijft dat slechts ongeveer 33% van de planeten de juiste chemicaliën hebben om voldoende dichte tektonische platen te vormen die nodig zijn voor plaattektoniek. Daarvan is slechts ongeveer de helft groot genoeg en heeft voldoende zwaartekracht ter ondersteuning van plaattektoniek.

Door deze factoren en schattingen op te nemen, schatten de onderzoekers dat de kans dat een planeet zowel continenten als oceanen en langetermijnplaattektoniek erg klein is – minder dan 0,2%. Om dat in perspectief te plaatsen, is het alsof je slechts twee geschikte planeten uit elke 100 vindt.

Het opnemen van deze waarde in de Drake-vergelijking levert een nogal ontmoedigend resultaat op, althans wat de aanwezigheid van geavanceerde aliens betreft. De gemodificeerde Drake-vergelijking suggereert dat geavanceerde beschavingen uiterst zeldzaam zijn, met de kans dat planeten de juiste voorwaarden hebben tussen 0,0034% en 0,17%. Dit betekent dat er van slechts 0,006 tot maar liefst 100.000 actieve, communicatieve beschavingen in ons sterrenstelsel kunnen zijn, met het werkelijke aantal waarschijnlijk aan de onderkant, gezien de beperkte tijd die deze beschavingen kunnen communiceren vanwege potentiële maatschappelijke ineenstorting of uitsterven.

Aan de andere kant zijn de kansen om planeten te vinden die mogelijk geschikt zijn voor beschavingen – maar zonder beschavingen of met reeds uitgestorven beschavingen – opmerkelijk hoger.

Gerya legt uit dat, hoewel de bovengrenswaarde van 100.000 groot lijkt, het lage aantal belangrijk is. Omdat de lage schatting heel dicht bij nul ligt, betekent dit dat er een goede kans is dat er misschien geen andere beschavingen in ons Melkwegstelsel zijn. Dit zou helpen uit te leggen waarom we nog geen signalen van ander beschavingen hebben gevonden.

In het verleden gaf de Drake-vergelijking een veel hogere ondergrens aan de schatting wat er wijst dat het vrijwel zeker was dat we niet alleen waren end at er minstens 200 beschavingen zouden zijn die met ons probeerden te communiceren. Omdat we er geen hebben gevonden lijkt deze oude schatting onjuist, zei Gerya. De nieuwe veel lagere schatting (bijna nul) maakt het begrijpelijker waarom we niets van iemand hebben gehoord: er is misschien gewoon niemand anders waar we iets van kunnen horen – een nogal griezelige mogelijkheid.

De Fermi Paradox opgelost?

De Fermi Paradox verwijst naar een frustrerende situatie: we hebben geen bewijs gevonden voor buitenaardse beschavingen, ondanks de grote waarschijnlijkheid dat ze bestaan. Het onderzoek van Stern en Gerya biedt een mogelijke oplossing door te kijken hoe zeldzaam de juiste geologische omstandigheden zijn voor gevorderd leven. Ze ontdekten dat de overstap van de Aarde naar moderne platentektoniek de evolutie van complexe soorten versnelde. Ze suggereren dat geavanceerde beschavingen schaars zijn omdat planeten met zowel continenten, oceanen en langdurige platentektoniek zeldzaam zijn.

Stern en Gerya zijn niet de eersten die het idee opperen dat geschikte planeten voor geavanceerd leven schaars zijn. Deze suggestie, bekend als de Rare Earth Hypothesis (de zeldzame aarde hypothese), werd voor het eerst verwoord in het boek Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe uit 2003, geschreven door de wetenschappers Peter Ward en Donald Brownlee. Interessant genoeg waren Ward en Brownlee eveneens gefixeerd op de plaattektoniek als factor.

De nieuwe studie markeert een belangrijke update van het debat, maar het gesprek rond de Fermi Paradox is nog lang niet voorbij. De Zeldzame Aarde Hypothese is weliswaar verleidelijk maar houdt geen rekening met het aanpassingsvermogen van het leven en de potentiële diversiteit in bewoonbare omgevingen. Bovendien slaagt e Drake-vergelijking in zijn huidige vorm, of wanneer deze wordt bijgewerkt met de nieuwe factoren, er nog steeds niet in om een onaantastbare realiteit te verklaren: de Melkweg is ongelooflijk oud en is waarschijnlijk al tien miljard jaar in staat om leven te bevorderen. Zelfs met die kleine kansen die de onderzoekers hebben berekend, is er zeker op een eerder punt in de geschiedenis van het sterrenstelsel intelligent leven ontstaan, waardoor het ruimschoots de tijd heeft gehad om zich door het hele sterrenstelsel te verspreiden. Toen zien wij daar geen bewijs voor. Het is heel goed mogelijk dat er nog andere factoren zijn die een rol spelen; factoren die nog moeten worden onderzocht om de Drake-vergelijking nog verder te herzien, waarbij mogelijk temporele aspecten en ander eonbekende variabelen worden meegenomen.

Een andere beperking van dit onderzoek, en dit is niet de schuld van de onderzoekers, is dat we nog lang niet weten welke waarden we in de vergelijking moeten stoppen. We hebben geen inzicht in de snelheid van planeetvorming en de soorten planeten die de bewoonbaarheid elders in de Melkweg kunnen ondersteunen. Tot die tijd zitten we een beetje vast met de Drake-vergelijking, maar toekomstige waarnemingen, zoals die van de Webb-telescoop, zouden moeten helpen.

Artikel : The importance of continents, oceans and plate tectonics for the evolution of complex life: implications for finding extraterrestrial civilizations
Robert J. Stern & Taras V. Gerya

Eerste publicatie: 3 juni 2024
Bron: diverse persberichten