Η Εξίσωση Drake

Drake: Η εξίσωση που έφερε επανάσταση.

Άραγε υπάρχουν εξωγήινοι πολιτισμοί ; Και ακόμη αν υπάρχουν, πόσοι είναι, μπορούμε να επικοινωνήσουμε μαζί τους; Βαδίζουμε στα τυφλά για την αναζήτησή τους; Έχουν την κατάλληλη τεχνολογία ουτοσώστε να έρθουμε σε επαφή μαζί μας;

Ερωτήματα που έχουν απασχολήσει αστρονόμους, φυσικούς και απλούς ανθρώπους εδώ και πολλά χρόνια.

Την δική του ερμηνία και εξήγηση δίνει το 1961 o Frank Drake με την περίφημη πλέον εξίσωση Drake . Πριν όμως συνεχίσουμε στην ανάλυση της εξίσωσης αξίζει να αναφέρουμε ορισμένα πράγματα γύρω από αυτήν.

Είναι σημαντικό να αναφερθεί πως αποτελεί μια από τις πρώτες αξιόλογες προσπάθειες δημιουργίας μαθηματικού μοντέλου προσέγγισης του ενδεχομένου ύπαρξης εξωγήινων πολιτισμών. Ακόμη και το διάσημο πρόγραμμα Seti που μελετά την ύπαρξη εξωγήινων πολιτισμών με υποδομές σε όλο τον κόσμο, έχει ως θεμέλιο λίθο την εξίσωση Drake.

Παρόλα αυτά πρέπει να τονιστεί πως η εξίσωση , δεν προβλέπει ούτε καθορίζει τον αριθμό και το ποσοστό, αλλά εκτιμά την πιθανότητα ύπαρξης εξωγήινων πολιτισμών τόσο τεχνολογικά ανεπτυγμένων ώστε να τους καθιστά ικανούς να επικοινωνήσουν με εμάς.

Συγκεκριμένα:

N = R* ” fp ” ne ” fl ” fi ” fc “L

N = Ο αριθμός εξωγήινων πολιτισμών στον ” Milky Way Galaxy ” του οποίου οι ηλεκτρομαγνητικές εκπομπες είναι ανιχνεύσιμες.

R* =Το ποσοστό σχηματισμού αστεριών κατάλληλων για την ανάπτυξη ευφυούς ζωής.

fp = Το ποσοστό των αστεριών με πλανητικό σύστημα.

ne = Ο αριθμός πλανητών, ανά ηλιακό σύστημα, με περιβάλλον κατάλληλο για ανάπτυηξη ζωής.

fl = Το ποσοστό των κατάλληλων πλανητών στους οποίους όντως η ζωή εμφανίζεται.

fi = Το ποσοτό των πλανητών στους οποίους προκύπτει η ευφυής ζωή.

fc = Το ποσοστό των πολιτισμών που αναπτύσσουν μια τεχνολογία ικανή να απελευθερώνει ανιχνεύσιμα σημάδια της ύπαρξής τους στο διάστημα.

L = Το χρονικό διάστημα για το οποίο τέτοιοι πολιτισμοί απελευθερώνουν ανιχνεύσιμα σήματα στο διάστημα.

Κάποιους από τους παραπάνω όρους μπορούμε να τους ποσοτικοποιήσουμε με αρκετή ακρίβεια, για παράδειγμα το fp εκτιμάται μεγαλύτερο από 0,5. Επιπλέον, η αποστολή Κέπλερ της NASA θα μας δώσει μια εκτίμηση για το ne. Οι μεγάλοι άγνωστοι όμως είναι τα fl και fi. Προς το παρόν υπάρχει μεγάλη σύγχυση για την πιθανότητα εμφάνισης ζωής σε έναν πλανήτη.

Όταν πρωτοξεκίνησε το SETI η επικρατούσα άποψη ήταν ότι η εμφάνιση ζωής στη Γη ήταν ένα τυχαίο και ενδεχομένως μοναδικό γεγονός, σχεδόν αδύνατο να ξανασυμβεί. Σήμερα, υπάρχει μια μετατόπιση με αρκετούς αστροβιολόγους να υποστηρίζουν ότι η ζωή εμφανίζεται εύκολα και μάλιστα σε πλανήτες όμοιους με τη Γη, θα ήταν απίθανο να μην εμφανιστεί. Μάλιστα, ο βραβευμένος με Νόμπελ βιολόγος Christian de Duve υποστηρίζει ότι η εμφάνιση ζωής είναι «κοσμική αναγκαιότητα».

Βέβαια, όσο ελκυστική και εάν είναι η υπόθεση του αναπόφευκτου της εμφάνισης ζωής σε άλλους πλανήτες, δεν μπορεί να αποδειχθεί. Ο μόνος τρόπος για να παρατηρηθεί κάτι τέτοιο είναι στην ίδια τη Γη. Είναι πιθανό η ζωή να έχει εκλείψει από τον πλανήτη και να έχει δημιουργηθεί εκ νέου? Μέχρι σήμερα έχουν ανακαλυφθεί διάφοροι μικροοργανισμοί εξαιρετικής αντοχής και σε συνθήκες περιβάλλοντος ιδιαίτερα εχθρικές για την ζωή όπως την ξέρουμε, Αν και οι συγκεκριμένοι ανήκουν στο ίδιο δέντρο εξέλιξης με όλες τις γνωστές μορφές ζωής, είναι δυνατό να εντοπιστούν διαφορετικές μορφές.

Τους τελευταίους μήνες υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον για να εντοπιστούν δείγματα στη μορφή μιας δεύτερης, «σκιώδους» βιοσφαίρας. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να μεταβληθούν οι τεχνικές αναζήτησης, ώστε να εντοπιστεί οργανισμοί με τελείως βιοχημικές ιδιότητες από αυτές που γνωρίζουμε. Εάν αποδειχθεί η ύπαρξη της δεύτερης βιοσφαίρας, σημαίνει ότι η ζωή στη Γη ξεκίνησε από το μηδέν περισσότερες από μία φορές, άρα γιατί όχι και σε κάποιον άλλο πλανήτη.

Ακόμα όμως και αν η εμφάνιση ζωής είναι συνηθισμένη στο σύμπαν που ζούμε, η πιθανότητα εμφάνισης νοήμονος ζωής είναι χαμηλή. Μεταξύ των βιολόγων υπάρχει διαφωνία για τη νοημοσύνη και κατά πόσο αποτελεί μια ασήμαντη «εκτροπή» από την εξέλιξη των ειδών, όπως η προβοσκίδα του ελέφαντα ή εμπίπτει στην κατηγορία εκείνη των γενετικών χαρακτηριστικών όπως φτερά ή μάτια, τα οποία έχουν βασικό βιολογικό ρόλο. Εάν ισχύει η δεύτερη υπόθεση τότε μπορεί να «εμφανίζεται» ξανά και ξανά. Το μόνο σίγουρο είναι πως από τη στιγμή που θα εμφανιστεί ζωή, υπάρχει ενδεχόμενο εμφάνισης και νοημοσύνης.

Σημάδια εξωγήνινης νοημοσύνης

Αν και η λήψη εξωγήινων σημάτων είναι εξαιρετικά απίθανη, αυτό δεν σημαίνει ότι τελειώνει και η αναζήτηση για εξωγήινους πολιτισμούς. Ωστόσο, πρέπει να αλλάξει η μεθοδολογία και να αναζητηθούν τεχνολογικά «ίχνη» των πολιτισμών. Επειδή, όμως δεν γνωρίζουμε τις ιδιαιτερότητες μιας αναπτυγμένης εξωγήινης τεχνολογίας, θα χρειαστεί να δουλέψουμε κυρίως με υποθέσεις.

Στα τελευταία 5000 χρόνια ο άνθρωπος έχει κάνει εμφανέστατο το πέρασμά του από τον πλανήτη, αλλοιώνοντας τη μορφολογία αλλά και τη βιοσφαίρα της Γης. Κατ’, αντιστοιχία μπορούμε να υποθέσουμε ότι ένας πολιτισμός με ηλικία πολλών χιλιάδων ετών μπορεί να έχει κάνει αξιοπρόσεκτες αλλαγές στο αστρονομικό του περιβάλλον (πχ ηλιακό σύστημα).

Το 1960 ο Freeman Dyson δημοσίευσε ένα άρθρο στο οποίο περιγράφει πώς ένας εξελιγμένος πολιτισμός θα μπορούσε να περικλείσει το μητρικό του άστρο με κατάλληλο υλικό, ώστε να εκμεταλλευτεί την ακτινοβολία για παραγωγή ενέργειας (Σφαίρες Dyson). Εάν είναι δυνατή η κατασκευή μιας σφαίρας Dyson θα άφηνε χαρακτηριστικότατο αποτύπωμα στο υπέρυθρο μέρος του φάσματος.

Άλλα έργα αστρομηχανικής είναι η διαμόρφωση του μητρικού άστρου μεταβάλλοντας τα χαρακτηριστικά του. Ένα τέτοιο γεγονός θα εμφανιζόταν στις παρατηρήσεις μας ως μια τοπική ανωμαλία. Ακόμα και μεταβολές περιορισμένης φύσεως, όπως πχ στην επιφάνεια ενός πλανήτη θα είναι σύντομα ορατές σε εμάς μέσω της φασματοσκόπησης της ατμόσφαιρας του πλανήτη. Η αποστολή Kepler μεταξύ άλλων θα δημιουργήσει έναν κατάλογο εξωηλιακών πλανητών με χαρακτηριστικά παρόμοια με της Γης. Ο συγκεκριμένος κατάλογος θα χρησιμοποιηθεί στο μέλλον για πιο λεπτομερή έλεγχο.

Επίσης, πρέπει να έχουμε πάντα στο μυαλό μας ότι ένας εξωγήινος πολιτισμός παράγει εντελώς διαφορετικά υποπροϊόντα από εμάς. Για παράδειγμα η παρουσία νετρίνων στην κλίμακα των peta ηλεκτρονιοβόλτ (1015 eV) ή έντονης ακτινοβολίας γ που προκαλούνται από την αλληλεπίδραση ύλης και αντιύλης αποτελούν ενδείξεις. Μάλιστα, όταν η δραστηριότητα είναι εξαιρετικά συγκεντρωμένη μπορούμε να αποκλείσουμε τις φυσικές δειεργασίες.

Ωστόσο, ίσως είναι πιο εύκολο να ανατρέξουμε στο αστρονομικό ισοδύναμο της αυλής μας, δηλαδή στην περιοχή του ηλιακού μας συστήματος. Το 1950 ο Enrico Fermi διατύπωσε την εξής πρόταση, η οποία έμεινε ως Παράδοξο του Fermi:

«Το μέγεθος και η ηλικία του σύμπαντος δείχνουν ότι πρέπει να υπάρχει μεγάλος αριθμός από εξωγήινους πολιτισμούς. Γιατί, λοιπόν δεν έχουμε συναντήσει κανένα ως τώρα?»

Υπάρχουν πολλές απαντήσεις στην πρόταση με πιο προφανή ότι δεν υπάρχουν εξωγήινοι. Για παράδειγμα τα διαστρικά ταξίδια μπορεί να έχουν τόσο κόστος ή κίνδυνο, που κανένας πολιτισμός δεν προτίθεται να αναλάβει. Ακόμα, υπάρχει το ενδεχόμενο της αυτοκαταστροφής πχ πυρηνικός αφανισμός, προτού καν ο πολιτισμός φτάσει στο απαιτούμενο τεχνολογικό επίπεδο. Υπάρχει, όμως ακόμα μία, πιο ενδιαφέρουσα επίλυση για το παράδοξο. Ο Robin Hanson (Καθηγητής Οικονομικών, Πανεπιστήμιο George Mason), χρησιμοποίησε ένα οικονομικό μεταναστευτικό μοντέλο, όπου ένας πολιτισμός επεκτείνεται από το μητρικό του πλανήτη και δημιουργεί αποικίες.

Κάποιοι μένουν στις αποικίες, κάποιοι συνεχίζουν με αποτέλεσμα να υπάρχει ένα διαρκές μεταναστευτικό ρεύμα, το οποίο προωθείται σε ανεξερεύνητες περιοχές. Με βάση το μοντέλο του Hanson, ένα πιθανό σενάριο είναι ότι κάποια στιγμή το μεταναστευτικό ρεύμα πέρασε από την περιοχή μας και συνέχισε αφού άφησε πίσω σημάδια υπό τη μορφή τεχνουργημάτων, βιομηχανικών αποβλήτων ή εξορυκτικών δραστηριοτήτων.

Πότε όμως συνέβη αυτό? Η ηλικία του ηλιακού μας συστήματος είναι πολύ μικρή σε σχέση με την ηλικία του Γαλαξία μας. Πλανήτες, όπως η Γη υπήρχαν ήδη κάποια δισεκατομμύρια χρόνια. Απουσία οποιασδήποτε ένδειξης περί του αντιθέτου, ας υποθέσουμε αρχικά ότι ο ρυθμός εμφάνισης τεχνολογικών πολιτισμών ακολουθεί την ομοιόμορφη κατανομή, σε ένα εύρος δισεκατομμυρίων ετών. Αυτό σημαίνει ότι η αναμενόμενη ημερομηνία άφιξης του μεταναστευτικού ρεύματος στην περιοχή μας δεν μετριέται ούτε σε χιλιάδες ούτε καν σε εκατομμύρια, αλλά σε δισεκατομμύρια έτη.

Δηλαδή, δεν είναι απίθανο να δεχτήκαμε εξωγήινες επισκέψεις πριν 3 δισεκατομμύρια χρόνια. Εάν αυξήσουμε την κατανομή πιθανοτήτων τότε πέφτουμε σε μερικές δεκάδες ή εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Όπως και να έχει πάντως, η πιθανότητα να επισκέφτηκε τη Γη κάποιος εξωγήινος πολιτισμός τα τελευταία χιλιάδες χρόνια είναι εξαιρετικά ασήμαντη.

Εξωγήινα ίχνη

Εάν τελικά οι εξωγήινοι πέρασαν από τη Γη πριν 100.000.000 χρόνια υπάρχει περίπτωση σήμερα να βρούμε ίχνη τους; Οτιδήποτε βρισκόταν πάνω στην επιφάνεια της Γης θα έχει υποστεί ολοκληρωτική καταστροφή από τις καιρικές συνθήκες, τη σεισμική δραστηριότητα, τους παγετώνες κλπ. Επίσης, σημάδια από μεγάλης κλίμακας εξορύξεις, αν δεν έχουν καταστραφεί, θα βρίσκονται βαθιά θαμμένα και θα είναι ανιχνεύσιμα μετά από εξαντλητική έρευνα.

Κάποιο τεχνούργημα θαμμένο στη Γη ή στη Σελήνη, θα μπορούσε να διαφύγει της προσοχής μας ακόμα και εάν, αυτοί θα ήθελαν να βρεθεί από τους μελλοντικούς κατοίκους αυτής της γειτονιάς του Γαλαξία. Ακόμα και τα ραδιοϊσότοπα που προκύπτουν από πυρηνικές εκρήξεις θα εκλαμβάνονταν από εμάς ως γεωλογικές ανωμαλίες.

Οι κομήτες και οι αστεροειδείς αποτελούν μια άριστη πηγή πρώτων υλών και ενδεχομένως να παρουσιάζουν σημάδια της παρουσίας εξωγήινων, όπως πχ ανεξήγητη απουσία συγκεκριμένων ορυκτών. Ακόμα, και στην περίπτωση που κτίρια και άλλες υποδομές επιβιώνουν επάνω στον αστεροειδή, είναι πολύ δύσκολο να εντοπιστούν, παρά μόνο μετά από επίπονη και εξαντλητική έρευνα. Ένας αναπτυγμένος τεχνολογικά πολιτισμός μπορεί να είναι σε θέση να εκμεταλλεύεται εξωτικές μορφές ενέργειας, όπως σκοτεινή ύλη ή μαγνητικά μονόπολα.

Αν και δεν έχει βρεθεί κανένα μονόπολο, υπάρχει η θεωρητική πρόβλεψη ότι είχαν δημιουργηθεί κατά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang). Η αινιγματική απουσία τους εξηγείται από την πληθωριστική θεωρία, σύμφωνα με την οποία κάποια στιγμή το Σύμπαν κατά το πρώτο δευτερόλεπτο της ζωής του αύξησε το μέγεθος του σε τέτοιο βαθμό, ώστε η πυκνότητα των μονοπόλων πλησίασε στο μηδέν. Η θεωρία αυτή δεν έχει αποδειχθεί, επομένως μπορούμε να υποθέσουμε ότι τα μονόπολα υπάρχουν και μάλιστα σε ικανούς αριθμούς. Αν ισχύει αυτό τότε θα ήταν ιδανικές πηγές ενέργειας.

Ο βόρειος πόλος είναι το αντισωματίδιο του νότιου και το αντίστροφο, επομένως σε μια αλληλεπίδρασή τους θα καταστρέφονταν. Λόγω της προβλεπόμενης μάζας τους (1015 η μάζα του πρωτονίου) η αλληλεξουδετέρωση τους θα συνοδευόταν και με τεράστια έκκληση ενέργειας. Εάν λοιπόν πριν εκατομμύρια χρόνια ένας εξωγήινος πολιτισμός είχε εξαντλήσει όλα τα μαγνητικά μονόπολα της περιοχής μας, τότε είναι απολύτως φυσιολογικό, σήμερα να μην μπορούμε να τα εντοπίσουμε.

Μια ιδέα που ερευνάται από το SETI είναι η αναζήτηση εξωγήινων τεχνουργημάτων στα σημεία ισορροπίας Lagrange, L4 και L5, του συστήματος Ήλιος-Γη. Στην ουσία πρόκειται για περιοχές στις οποίες η συνολική βαρυτική δύναμη είναι μηδέν. επομένως, εάν βρεθεί ένα αντικείμενο σε ένα από τα δύο σημεία μπορεί να διατηρήσει τη θέση του ως προς τη Γη καθώς περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο.

Εξερευνητικά οχήματα άλλων πολιτισμών ή συσκευές παρακολούθησης μπορεί να μείνουν σε αυτά τα σημεία, χωρίς να απαιτούνται διορθωτικές κινήσεις για διατήρηση της τροχιάς. Μάλιστα, έχει προταθεί η θεωρία, ότι αυτές οι συσκευές ενδεχομένως να επικοινωνήσουν μαζί μας σε καθορισμένο χρόνο.

Ως ένα τελευταίο παράδειγμα για το τι πρέπει να ψάχνουμε, ας υποθέσουμε ότι οι εξωγήινοι μετανάστες έχουν αλλοιώσει γήινους μικροοργανισμούς, δημιουργώντας μια καινούρια βιοσφαίρα, με σκοπό την εξόρυξη, τη γεωπλασία ή την παραγωγή ενέργειας. Επίσης, εάν πράγματι ήθελαν να μας αφήσουν κάποιο μήνυμα, η εμφύτευση του στο γονιδίωμα γήινων οργανισμών είναι σαφώς ευφυέστερη ενέργεια από την αποστολή αμφιβόλου αποτελεσματικότητας ραδιοσήματα.

Η χρήση ιών, ζωντανών κυττάρων ή βιολογικών νανοσυστημάτων ως μέσο αποθήκευσης πληροφοριών έχει το πλεονέκτημα της αυτόματης αναπαραγωγής και επιδιόρθωσης αλλά και τη δυνατότητα διατήρησης της πληροφορίας για εκατομμύρια χρόνια.

Μεταβιολογική νοημοσύνη

Όλες οι θεωρίες που εξετάστηκαν έως τώρα, χαρακτηρίζονται από τον ανθρωποκεντρισμό. Έτσι, υπάρχει η τάση να χρησιμοποιείται ο ανθρώπινος πολιτισμός του 21ου αιώνα ως μοντέλο κατανόησης των εξωγήινων πολιτισμών. Όμως, όταν εξετάζουμε πολιτισμούς και τεχνολογίες χιλιάδων χρόνων η παραδοχή ανθρωποκεντρικών προτύπων είναι παραπλανητική. Ίσως η πιο προβληματική παραδοχή είναι ότι έχουμε να κάνουμε με όντα με σάρκα και οστά.

Μήπως, όμως τα βιολογικά όντα είναι μεταβατική φάση της εξέλιξης της νοήμονος ζωής στο Σύμπαν? Ακόμα και εδώ, στη Γη, είναι πιθανό στο μέλλον να δούμε την ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης. Συστήματα επεξεργασίας πληροφοριών, νευρωνικά δίκτυα και άλλοι τομείς της επιστήμης, μπορούν στο μέλλον συνεργαζόμενοι να δημιουργήσουν καινοτόμα σκεπτόμενα συστήματα, τα οποία θα υπερβαίνουν την ανθρώπινη ικανότητα.

Οντότητες τέτοιου είδους ενδεχομένως θα έχουν μικρό μέγεθος, αμελητέες ενεργειακές ανάγκες, ενώ θα ζουν στο διαγαλαξιακό κενό για να εκμεταλλεύονται τη χαμηλή θερμοκρασία. Βέβαια, τα ίχνη από μια τέτοια οντότητα θα είναι ελάχιστα και πρακτικά αδύνατο να την εντοπίσουμε.

Ο συγγραφέας Arthur C. Clarke είχε κάποτε παρατηρήσει ότι οποιαδήποτε εξελιγμένη τεχνολογία είναι δυσδιάκριτη από τη μαγεία. Επομένως, είναι κρίσιμο να αναπτύξουμε ένα νέο τρόπο σκέψης σχετικά με την εξωγήινη τεχνολογία και να εγκαταλείψουμε την προσέγγισή της με βάση τις δικές μας εμπειρίες.

Έπειτα από 50 χρόνια ύπαρξης του SETI, πρέπει να επεκτείνουμε την έρευνα και σε άλλα πεδία πέρα από τα ραδιοσήματα και να κάνουμε χρήση εργαλείων όπως σωματιδιακή φυσική, αστροφυσική, βιολογία και γενετική. Έτσι, θα μπορέσουμε να εξετάσουμε λεπτομερώς το ηλιακό μας σύστημα αλλά και την ευρύτερη περιοχή για ενδεχόμενη ύπαρξη εξωγήινης συντροφιάς.