Eine Anpassung der berühmten Drake-Gleichung könnte die Schätzungen intelligenter Zivilisationen in unserer Galaxie radikal verfeinern
Der Astronom Frank Drake formulierte 1961 seine einflussreiche Gleichung, um die Anzahl der Zivilisationen in der Milchstraße zu schätzen, die in der Lage sind, mit uns zu kommunizieren. Unser Verständnis der Planetenwissenschaft hat sich seitdem stark verändert, was ein Team von Wissenschaftlern dazu veranlasste, zwei wichtige Anpassungen vorzuschlagen, die zu einer Antwort führen, die das Große Schweigen erklären könnte.
Trotz ihrer Popularität und Intuitivierung hat die Drake-Gleichung Kritik ausgesetzt im Jahre aufgrund seiner weiten Annahmen und mehrdeutigen Parameter geplagt ; es führt oft zu einer zu optimistischen Schätzung des Wertes von N— die Anzahl der Zivilisationen in unserer Galaxie, mit denen wir möglicherweise kommunizieren können. Dies führt zu einem Rätsel, das als Fermi-Paradoxon: Wenn intelligentes Leben weit vorkommt, warum haben wir keine Beweise dafür gefunden? Neu Forschung veröffentlicht in Wissenschaftliche Berichte bietet eine mögliche Lösung durch die Hinzufügung von zwei neuen Faktoren.
Die Planetenforscher Robert Stern von der University of Texas in Dallas und Taras Gerya von der ETH Zürich, die beiden Co-Autoren der Studie, gehen davon aus, dass die Existenz sowohl von Kontinenten als auch von Ozeanen sowie die langfristige Plattentektonik für die Entstehung hochentwickelter Zivilisationen von entscheidender Bedeutung sind. schlagen daher vor, zwei Faktoren in die Gleichung einzubeziehen: den Anteil bewohnbarer Planeten mit bedeutenden Kontinenten und Ozeanen und den Anteil jener Planeten, auf denen die Plattentektonik seit mindestens 500 Millionen Jahren aktiv ist. Diese Anpassung verringert jedoch den Wert von N in der Drake-Gleichung.
„Unsere Arbeit legt nahe, dass sowohl unser Planet Erde mit Kontinenten, Ozeanen, Plattentektonik und Leben als auch unsere aktive, kommunikative, technologische menschliche Zivilisation in der gesamten Galaxie äußerst selten und einzigartig sind“, sagte Gerya gegenüber Gizmodo.
Die herkömmliche Drake-Gleichung schätzt die Anzahl aktiver außerirdischer Zivilisationen in der Milchstraße unter Berücksichtigung mehrerer Faktoren, wie der Sternentstehungsrate, des Anteils der Sterne mit Planeten, der Anzahl bewohnbarer Planeten, des Anteils der Planeten mit Leben, auf dem intelligentes Leben entsteht, usw. Die vorgeschlagene Anpassung der Gleichung verfeinert die Schätzungen darüber, wie viele Planeten Leben entwickeln können und wie viele Zivilisationen über nachweisbare Technologien verfügen, indem sie neue umweltliche , biologische und technologische Faktoren einbezieht.
Die Forscher argumentieren, dass die Existenz großer Ozeane sowie der Übergang der Erde von der Ein-Decken-Tektonik (einer stabilen Oberflächenschicht) zur modernen Plattentektonik vor etwa einer Milliarde Jahren für die schnelle Entwicklung komplexen Lebens entscheidend waren. Diese geologische Aktivität schuf nicht nur die notwendigen Ausgangsbedingungen für die Entstehung von Leben, sondern führte auch zu vielfältigen Umgebungen mit unterschiedlichen Klimazonen und Ökosystemen, die die Evolution fortgeschrittener Lebensformen förderten, die in der Lage waren, Technologien und komplexe Gesellschaften zu entwickeln.
Der neuen Studie zufolge ist die Plattentektonik für die Entwicklung komplexen Lebens und hochentwickelter Zivilisationen von entscheidender Bedeutung. Die Bewegungen der Erdplatten schaffen vielfältige Lebensräume, recyceln Nährstoffe und regulieren das Klima – alles lebenswichtig. Es sei wichtig, dass die Plattentektonik 500 Millionen Jahre lang anhält, erklärte Gerya, weil die biologische Evolution komplexen vielzelligen Lebens extrem langsam sei. „Auf der Erde dauerte es mehr als 500 Millionen Jahre, bis sich aus den ersten Tieren, die vor etwa 800 Millionen Jahren auftauchten, der Mensch entwickelte“, sagte er.
Die Technologie entspringe den Bedürfnissen des Alltags, etwa der Herstellung von Werkzeugen, der Landwirtschaft, der Bekleidung und der Waffenproduktion, argumentieren die Autoren. Sie fügen hinzu, dass Feuer und Elektrizität für die Entwicklung intelligenter Zivilisationen „unverzichtbar“ seien. Sie schreiben, dass in Umgebungen, die ausschließlich auf dem Ozean basieren, keine komplexen Zivilisationen entstehen könnten.
Laut Stern und Gerya ist es wahrscheinlich recht selten, dass Planeten sowohl Kontinente als auch Ozeane sowie eine langfristige Plattentektonik aufweisen. Diese Möglichkeit muss in die Drake-Gleichung einbezogen werden.
Um herauszufinden, wie wahrscheinlich es ist, dass ein Planet sowohl Kontinente als auch Ozeane besitzt, untersuchten Stern und Gerya, wie viel Wasser auf der Oberfläche des Planeten nötig ist. Sie fanden heraus, dass ein Planet von der Größe der Erde zwischen 0,007 % und 0,027 % seiner Masse an Wasser haben muss, damit sowohl Kontinente als auch Ozeane existieren können. Stern und Gerya verglichen dies dann mit der insgesamt möglichen Wassermenge, die Anets können haben und liegt je nach ihrer Entstehung zwischen 0 % und 3,8 % oder sogar zwischen 0 % und 55 %. Für die Plattentektonik verwendeten die Wissenschaftler Daten, die zeigen, dass nur etwa 33 % der Planeten über die richtigen chemischen Zusammensetzungen verfügen, um die für die Plattentektonik erforderlichen ausreichend dichten tektonischen Platten zu bilden. Von diesen ist nur etwa die Hälfte groß genug und verfügt über genug Schwerkraft, um die Plattentektonik zu unterstützen.
Unter Berücksichtigung dieser neuen Faktoren und Schätzungen schätzen die Forscher, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Planet sowohl Kontinente als auch Ozeane sowie langfristige Plattentektonik besitzt, sehr gering ist – weniger als 0,2 %. Um das ins Verhältnis zu setzen: Das ist, als würde man unter 1.000 Planeten nur zwei geeignete finden.
Das Einsetzen dieses Wertes in die Drake-Gleichung führt zu einem eher entmutigenden Ergebnis, zumindest was die Anwesenheit hochentwickelter Außerirdischer betrifft. Die modifizierte Drake-Gleichung lässt darauf schließen, dass hochentwickelte Zivilisationen äußerst selten sind. Die Wahrscheinlichkeit, dass Planeten die richtigen Bedingungen aufweisen, liegt zwischen 0,0034 %. und 0,17 %. Das bedeutet, dass es in unserer Galaxie zwischen 0,006 und 100.000 aktive, kommunikative Zivilisationen geben könnte. Angesichts der begrenzten Zeit, in der diese Zivilisationen aufgrund des möglichen Zusammenbruchs oder Aussterbens der Gesellschaft kommunizieren können, liegt die tatsächliche Zahl wahrscheinlich eher am unteren Ende.
„Andererseits sind die Chancen, Planeten zu finden, die potenziell für Zivilisationen geeignet sind – auf denen es jedoch keine Zivilisationen gibt oder auf denen bereits eine Zivilisation ausgestorben ist – deutlich höher“, erklärt Gerya. „Dies könnte durch Fernerkundung von Exoplaneten möglich sein.“
Gerya erklärte, dass die Obergrenze von 100.000 groß erscheint, aber die niedrige Zahl wichtiger ist. Da die niedrige Schätzung sehr nahe bei Null liegt, bedeutet die hohe Chance, dass es in unserer Galaxie keine anderen Zivilisationen gibt. Dies würde erklären, warum wir bisher keine Signale von anderen Zivilisationen empfangen haben.
In der Vergangenheit lieferte die Drake-Gleichung eine viel höhere, untere Schätzung. Dies ließ darauf schließen, dass wir mit ziemlicher Sicherheit nicht allein waren und dass es mindestens 200 Zivilisationen geben müsste, die versuchten, mit uns zu kommunizieren. Da wir keine gefunden haben, scheint diese alte Schätzung falsch zu sein, sagte Gerya. Die neue, viel niedrigere Schätzung (nahe Null) macht verständlicher, warum wir von niemand anderem etwas gehört haben: Vielleicht gibt es da draußen einfach niemanden sonst, von dem man etwas hören könnte – eine ziemlich unheimliche Möglichkeit.
Das Fermi-Paradoxon beschreibt eine frustrierende Situation: Obwohl ihre Existenz sehr wahrscheinlich ist, haben wir bisher keine Beweise für außerirdische Zivilisationen gefunden. Die Studie von Stern und Gerya bietet eine mögliche Lösung, indem sie untersucht, wie selten die richtigen geologischen Bedingungen für höher entwickeltes Leben sind. Sie fanden heraus, dass der Übergang der Erde zur modernen Plattentektonik die Evolution komplexer Arten beschleunigt hat. Sie vermuten, dass hoch entwickelte Zivilisationen selten sind, weil Planeten mit Kontinenten, Ozeanen und lang anhaltender Plattentektonik selten sind.
Stern und Gerya sind nicht die Ersten, die die Idee vertreten, dass es nur wenige geeignete Planeten für fortgeschrittenes Leben gibt. Diese Annahme, bekannt als die Seltene-Erden-Hypothese, wurde erstmals 2003 in dem Buch „The Rare Earth Hypothesis“ formuliert. Seltene Erden: Warum komplexes Leben im Universum ungewöhnlich ist, geschrieben von den Wissenschaftlern Peter Ward und Donald Brownlee. Interessanterweise waren Ward und Brownlee ebenfalls auf die Plattentektonik als Faktor fixiert.
Die neue Studie stellt einen wichtigen Update zur Debatte dar, doch die Diskussion um das Fermi-Paradoxon ist noch lange nicht beendet. Die Seltenerdhypothese ist zwar verlockend, berücksichtigt jedoch nicht die Anpassungsfähigkeit des Lebens und die potenzielle Vielfalt bewohnbarer Umgebungen. Darüber hinaus berücksichtigt die Drake-Gleichung in ihrer aktuellen Form oder nach Aktualisierung mit den neuen Faktoren noch immer keine unumstößliche Tatsache: Die Milchstraße ist unglaublich alt und war wahrscheinlich in der Lage, und Leben für bis zu 10 Milliarden Jahre hervorbringen. Selbst bei diesen geringen Wahrscheinlichkeiten, die von den Forschern errechnet werden, ist mit Sicherheit zu früheren Zeiten in der Geschichte der Galaxie intelligentes Leben entstanden und hat reichlich Zeit hat, sich in der Galaxie auszubreiten. Doch dafür sehen wir keine Beweise. Es ist sehr möglich, dass andere Faktoren im Spiel sind – Faktoren, die noch herausgefunden werden müssen, um die Drake-Gleichung noch weiter zu überarbeiten, möglich unter Einbeziehung zeitlicher Aspekte und anderer unbekannter Variablen.
Eine weitere Einschränkung dieser Studie – und dies ist nicht die Schuld der Forscher – besteht darin, dass wir noch weit davon entfernt sind, zu wissen, welche Werte wir in die Gleichung einsetzen müssen. Uns fehlt das Verständnis der Planetenentstehungsraten und der Planetentypen, die anderswo in der Galaxie Bewohnbarkeit ermöglichen können. Bis dahin stecken wir mit der Drake-Gleichung irgendwie fest, aber zukünftige Beobachtungen, wie etwa die des Webb-Teleskops, sollten helfen.
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