Ursprüngliche SchätzungenBearbeiten

Über die Werte dieser Parameter gibt es beträchtliche Meinungsverschiedenheiten, aber die von Drake und seinen Kollegen 1961 verwendeten „fundierten Schätzungen“ lauteten:

• R∗ = 1 yr-1 (1 Stern, der pro Jahr entsteht, im Durchschnitt über die Lebensdauer der Galaxie; dies wurde als konservativ angesehen)
• fp = 0,2 bis 0.5 (ein Fünftel bis die Hälfte aller entstehenden Sterne werden Planeten haben)
• ne = 1 bis 5 (Sterne mit Planeten werden zwischen 1 und 5 Planeten haben, die Leben entwickeln können)
• fl = 1 (100% dieser Planeten werden Leben entwickeln)
• fi = 1 (100% davon werden intelligentes Leben entwickeln)
• fc = 0.1 bis 0,2 (10-20% davon werden in der Lage sein zu kommunizieren)
• L = 1000 bis 100.000.000 Jahre (was irgendwo zwischen 1000 und 100.000.000 Jahren dauern wird)

Setzt man die obigen Mindestzahlen in die Gleichung ein, so ergibt sich ein minimales N von 20 (siehe: Ergebnisbereich). Setzt man die maximalen Zahlen ein, ergibt sich ein Maximum von 50.000.000. Drake gibt an, dass das ursprüngliche Treffen angesichts der Unsicherheiten zu dem Schluss kam, dass N ≈ L ist und es wahrscheinlich zwischen 1000 und 100.000.000 Planeten mit Zivilisationen in der Milchstraßengalaxie gibt.

Aktuelle SchätzungenBearbeiten

In diesem Abschnitt werden die besten aktuellen Schätzungen für die Parameter der Drake-Gleichung diskutiert und aufgelistet.

Sternentstehungsrate in unserer Galaxie, R∗Edit

Neuste Berechnungen der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation zeigen, dass die derzeitige Sternentstehungsrate in unserer Galaxie etwa 0,68-1,45 M☉ an Material pro Jahr beträgt. Um die Anzahl der Sterne pro Jahr zu ermitteln, muss die anfängliche Massenfunktion (IMF) für Sterne berücksichtigt werden, bei der die durchschnittliche Masse neuer Sterne etwa 0,5 M☉ beträgt. Daraus ergibt sich eine Sternentstehungsrate von etwa 1,5 bis 3 Sternen pro Jahr.

Anteil der Sterne, die Planeten haben, fpEdit

Neue Analysen von Mikrolensing-Durchmusterungen haben ergeben, dass fp nahe bei 1 liegen kann, d.h. dass Sterne in der Regel von Planeten umkreist werden und nicht die Ausnahme sind, und dass es einen oder mehrere gebundene Planeten pro Milchstraßenstern gibt.

Durchschnittliche Anzahl von Planeten, die Leben beherbergen könnten, pro Stern mit Planeten, neEdit

Im November 2013 berichteten Astronomen auf der Grundlage von Daten der Kepler-Raumfahrtmission, dass es bis zu 40 Milliarden erdgroße Planeten geben könnte, die in den bewohnbaren Zonen von sonnenähnlichen Sternen und roten Zwergsternen innerhalb der Milchstraßengalaxie kreisen. 11 Milliarden dieser geschätzten Planeten könnten um sonnenähnliche Sterne kreisen. Da es etwa 100 Milliarden Sterne in der Galaxie gibt, bedeutet dies, dass fp – ne ungefähr 0,4 beträgt. Der nächstgelegene Planet in der bewohnbaren Zone ist Proxima Centauri b, der nur etwa 4,2 Lichtjahre entfernt ist.

Der Konsens auf der Green Bank-Tagung war, dass ne einen Mindestwert zwischen 3 und 5 hat. Der niederländische Wissenschaftsjournalist Govert Schilling hält dies für optimistisch. Selbst wenn sich Planeten in der bewohnbaren Zone befinden, ist die Anzahl der Planeten mit dem richtigen Verhältnis der Elemente schwer zu schätzen. Brad Gibson, Yeshe Fenner und Charley Lineweaver haben festgestellt, dass etwa 10 % der Sternsysteme in der Milchstraßengalaxie für Leben geeignet sind, da sie schwere Elemente enthalten, weit von Supernovae entfernt sind und über einen ausreichend langen Zeitraum stabil sind.

Die Entdeckung zahlreicher Gasriesen in enger Umlaufbahn um ihre Sterne hat Zweifel daran aufkommen lassen, dass lebensfreundliche Planeten die Entstehung ihrer Sternsysteme im Allgemeinen überleben. Sogenannte heiße Jupiter können von fernen Umlaufbahnen zu nahen Umlaufbahnen wandern und dabei die Bahnen bewohnbarer Planeten stören.

Andererseits ist die Vielfalt der Sternsysteme, die bewohnbare Zonen haben könnten, nicht nur auf Sterne vom Sonnentyp und erdgroße Planeten beschränkt. Man geht heute davon aus, dass auch Planeten in der Nähe von roten Zwergsternen bewohnbare Zonen haben könnten, obwohl das Aufflackern dieser Sterne dagegen sprechen könnte. Die Möglichkeit von Leben auf Monden von Gasriesen (wie dem Jupitermond Europa oder dem Saturnmond Titan) erhöht diese Zahl noch weiter.

Die Autoren der Hypothese der seltenen Erde schlagen eine Reihe zusätzlicher Einschränkungen für die Bewohnbarkeit von Planeten vor, darunter die Lage in galaktischen Zonen mit entsprechend geringer Strahlung, hoher Metallizität der Sterne und einer ausreichend geringen Dichte, um übermäßigen Asteroidenbeschuss zu vermeiden. Sie schlagen auch vor, dass es notwendig ist, ein Planetensystem mit großen Gasriesen zu haben, die einen Schutz vor Bombardierung bieten, ohne einen heißen Jupiter; und einen Planeten mit Plattentektonik, einem großen Mond, der Gezeitentümpel erzeugt, und einer moderaten axialen Neigung, um jahreszeitliche Variationen zu erzeugen.

Anteil der oben genannten, die tatsächlich Leben entwickeln, flBearbeiten

Geologische Beweise von der Erde deuten darauf hin, dass fl hoch sein könnte; das Leben auf der Erde scheint etwa zur gleichen Zeit begonnen zu haben, als günstige Bedingungen auftraten, was darauf hindeutet, dass die Abiogenese relativ häufig sein kann, sobald die Bedingungen stimmen. Diese Beweise beziehen sich jedoch nur auf die Erde (einen einzigen Modellplaneten) und enthalten eine anthropische Verzerrung, da der untersuchte Planet nicht zufällig ausgewählt wurde, sondern von den lebenden Organismen, die ihn bereits bewohnen (uns selbst). Vom Standpunkt des klassischen Hypothesentests aus gesehen gibt es null Freiheitsgrade, so dass keine gültigen Schätzungen möglich sind. Würde man auf dem Mars, Europa, Enceladus oder Titan Leben (oder Beweise für früheres Leben) finden, das sich unabhängig vom Leben auf der Erde entwickelt hat, würde dies einen Wert für fl nahe 1 bedeuten. Damit würden sich zwar die Freiheitsgrade von Null auf Eins erhöhen, doch bliebe jede Schätzung aufgrund des geringen Stichprobenumfangs und der Möglichkeit, dass sie nicht wirklich unabhängig sind, mit großer Unsicherheit behaftet.

Diesem Argument ist entgegenzuhalten, dass es keine Beweise dafür gibt, dass die Abiogenese mehr als einmal auf der Erde stattgefunden hat – das heißt, dass alles irdische Leben auf einen gemeinsamen Ursprung zurückgeht. Wenn die Abiogenese häufiger vorkäme, würde man vermuten, dass sie mehr als einmal auf der Erde stattgefunden hat. Wissenschaftler haben danach gesucht, indem sie nach Bakterien suchten, die nicht mit anderem Leben auf der Erde verwandt sind, aber es wurden noch keine gefunden. Es ist auch möglich, dass das Leben mehr als einmal entstanden ist, aber dass andere Zweige verdrängt wurden, in Massenaussterben untergingen oder auf andere Weise verloren gingen. Die Biochemiker Francis Crick und Leslie Orgel betonten diese Ungewissheit: „Im Moment haben wir überhaupt keine Möglichkeit zu wissen“, ob wir „wahrscheinlich allein in der Galaxie (dem Universum) sind“ oder ob „die Galaxie von Leben in vielen verschiedenen Formen durchzogen sein könnte“. Als Alternative zur Abiogenese auf der Erde schlugen sie die Hypothese der gerichteten Panspermie vor, die besagt, dass das Leben auf der Erde mit „Mikroorganismen begann, die absichtlich von einer technologischen Gesellschaft auf einem anderen Planeten mit Hilfe eines speziellen unbemannten Raumschiffs mit großer Reichweite hierher geschickt wurden“.

Im Jahr 2020 schlugen Wissenschaftler der Universität Nottingham ein „astrobiologisches kopernikanisches“ Prinzip vor, das auf dem Prinzip der Mittelmäßigkeit beruht, und spekulierten, dass sich „intelligentes Leben auf anderen Planeten genauso bilden würde wie auf der Erde, so dass sich innerhalb weniger Milliarden Jahre automatisch Leben als natürlicher Teil der Evolution bilden würde“. Im Rahmen der Autoren werden fl, fi und fc alle auf eine Wahrscheinlichkeit von 1 (Gewissheit) gesetzt. Ihre Berechnung führt zu dem Schluss, dass es derzeit mehr als dreißig technologische Zivilisationen in der Galaxie gibt (ohne Berücksichtigung der Fehlerbalken).

Anteil der oben genannten, die intelligentes Leben entwickeln, fiEdit

Dieser Wert bleibt besonders umstritten. Die Befürworter eines niedrigen Wertes, wie der Biologe Ernst Mayr, verweisen darauf, dass von den Milliarden von Arten, die auf der Erde existiert haben, nur eine einzige intelligent geworden ist, und leiten daraus einen winzigen Wert für fi ab. Auch die Verfechter der Hypothese der Seltenen Erden sind ungeachtet ihres oben genannten niedrigen Wertes für ne der Meinung, dass ein niedriger Wert für fi die Analyse dominiert. Die Befürworter höherer Werte verweisen auf die allgemein zunehmende Komplexität des Lebens im Laufe der Zeit und folgern daraus, dass das Auftreten von Intelligenz fast unvermeidlich ist, was einen fi-Wert von annähernd 1 voraussetzt. Skeptiker weisen darauf hin, dass die große Streuung der Werte für diesen und andere Faktoren alle Schätzungen unzuverlässig macht. (Siehe Kritik).

Darüber hinaus scheint sich das Leben zwar bald nach der Entstehung der Erde entwickelt zu haben, doch die kambrische Explosion, bei der eine große Vielfalt vielzelliger Lebensformen entstand, ereignete sich eine beträchtliche Zeit nach der Entstehung der Erde, was die Möglichkeit nahelegt, dass besondere Bedingungen erforderlich waren. Einige Szenarien wie die Schneeball-Erde oder die Erforschung der Aussterbeereignisse haben die Möglichkeit aufgeworfen, dass das Leben auf der Erde relativ zerbrechlich ist. Die Erforschung früheren Lebens auf dem Mars ist insofern von Bedeutung, als die Entdeckung, dass sich auf dem Mars Leben gebildet hat, aber nicht mehr existiert, unsere Schätzung von fi erhöhen könnte, aber auch darauf hinweisen würde, dass sich in der Hälfte der bekannten Fälle kein intelligentes Leben entwickelt hat.

Die Schätzungen von fi wurden durch die Entdeckung beeinflusst, dass die Umlaufbahn des Sonnensystems in der Galaxie kreisförmig ist und sich in einer solchen Entfernung befindet, dass sie für Dutzende von Millionen Jahren außerhalb der Spiralarme bleibt (um der Strahlung von Novae auszuweichen). Außerdem könnte der große Mond der Erde die Entwicklung des Lebens begünstigen, indem er die Rotationsachse des Planeten stabilisiert.

Es wurden quantitative Arbeiten durchgeführt, um die Definition von f l ⋅ f i {\displaystyle f_{\mathrm {l} }cdot f_{\mathrm {i} }} . Ein Beispiel dafür ist eine im Jahr 2020 veröffentlichte Bayes’sche Analyse. In der Schlussfolgerung weist der Autor darauf hin, dass diese Studie für die Bedingungen auf der Erde gilt. Nach Bayes spricht die Studie für die Entstehung von Intelligenz auf einem Planeten mit gleichen Bedingungen wie auf der Erde, aber nicht mit hoher Sicherheit.

Anteil der oben genannten, die ihre Existenz durch die Aussendung von Signalen in den Weltraum offenbaren, fcEdit

Was die absichtliche Kommunikation betrifft, so wird bei dem einen Beispiel, das wir haben (die Erde), nicht viel explizit kommuniziert, obwohl es einige Bemühungen gibt, die nur einen winzigen Teil der Sterne abdecken, die nach unserer Anwesenheit suchen könnten. (Siehe z. B. die Arecibo-Botschaft). Es gibt zahlreiche Spekulationen darüber, warum eine außerirdische Zivilisation zwar existieren könnte, aber nicht kommunizieren will. Eine absichtliche Kommunikation ist jedoch nicht erforderlich, und Berechnungen deuten darauf hin, dass die derzeitige oder in naher Zukunft auf der Erde vorhandene Technologie für Zivilisationen, die nicht viel weiter fortgeschritten sind als wir, durchaus nachweisbar sein könnte. Nach diesen Maßstäben ist die Erde eine kommunizierende Zivilisation.

Eine andere Frage ist, wie viel Prozent der Zivilisationen in der Galaxie nahe genug sind, um von uns entdeckt zu werden, vorausgesetzt, sie senden Signale aus. Zum Beispiel könnten die existierenden Radioteleskope der Erde Radioübertragungen nur aus einer Entfernung von etwa einem Lichtjahr erkennen.

Die Lebensdauer einer solchen Zivilisation, die ihre Signale in den Weltraum sendet, schätzt Michael Shermer auf 420 Jahre, basierend auf der Dauer von sechzig historischen irdischen Zivilisationen. Ausgehend von 28 Zivilisationen, die jünger sind als das Römische Reich, errechnet er eine Zahl von 304 Jahren für „moderne“ Zivilisationen. Aus den Ergebnissen von Michael Shermer könnte man auch schließen, dass auf den Untergang der meisten dieser Zivilisationen spätere Zivilisationen folgten, die die Technologien weiterführten, so dass es zweifelhaft ist, dass es sich um separate Zivilisationen im Kontext der Drake-Gleichung handelt. In der erweiterten Version, die die Zahl der Wiedererscheinungen mit einbezieht, spielt dieser Mangel an Spezifität bei der Definition einzelner Zivilisationen für das Endergebnis keine Rolle, da ein solcher Zivilisationswechsel als Anstieg der Zahl der Wiedererscheinungen und nicht als Anstieg von L beschrieben werden könnte, was bedeutet, dass eine Zivilisation in Form der nachfolgenden Kulturen wieder auftaucht. Da keine dieser Zivilisationen über den interstellaren Raum kommunizieren konnte, könnte die Methode des Vergleichs mit historischen Zivilisationen als ungültig angesehen werden.

David Grinspoon hat argumentiert, dass eine Zivilisation, sobald sie sich weit genug entwickelt hat, alle Bedrohungen für ihr Überleben überwinden kann. Sie wird dann für eine unbestimmte Zeit bestehen, so dass der Wert für L möglicherweise Milliarden von Jahren beträgt. Wenn dies der Fall ist, dann schlägt er vor, dass die Milchstraßengalaxie seit ihrer Entstehung kontinuierlich fortgeschrittene Zivilisationen angesammelt haben könnte. Er schlägt vor, den letzten Faktor L durch fIC – T zu ersetzen, wobei fIC der Anteil der kommunizierenden Zivilisationen ist, die „unsterblich“ werden (in dem Sinne, dass sie einfach nicht aussterben), und T die Zeitspanne darstellt, in der dieser Prozess stattgefunden hat. Dies hat den Vorteil, dass T eine relativ leicht zu ermittelnde Zahl wäre, da es sich einfach um einen Bruchteil des Alters des Universums handeln würde.

Es wurde auch die Hypothese aufgestellt, dass die Langlebigkeit einer Zivilisation zunehmen könnte, sobald sie von einer weiter fortgeschrittenen Zivilisation erfahren hat, weil sie von den Erfahrungen der anderen lernen kann.

Der Astronom Carl Sagan spekulierte, dass alle Begriffe, mit Ausnahme der Lebensdauer einer Zivilisation, relativ hoch sind und dass der entscheidende Faktor dafür, ob es eine große oder eine kleine Anzahl von Zivilisationen im Universum gibt, die Lebensdauer der Zivilisation ist, oder mit anderen Worten, die Fähigkeit der technologischen Zivilisationen, die Selbstzerstörung zu vermeiden. Im Fall von Sagan war die Drake-Gleichung ein starker Motivationsfaktor für sein Interesse an Umweltfragen und seine Bemühungen, vor den Gefahren der nuklearen Kriegsführung zu warnen.

Eine intelligente Zivilisation könnte nicht organisch sein, da einige vorgeschlagen haben, dass künstliche Intelligenz die Menschheit ersetzen könnte.

Bandbreite der ErgebnisseBearbeiten

Wie viele Skeptiker festgestellt haben, kann die Drake-Gleichung eine sehr große Bandbreite von Werten ergeben, je nach den Annahmen, da die in Teilen der Drake-Gleichung verwendeten Werte nicht genau festgelegt sind. Insbesondere kann das Ergebnis N ≪ 1 sein, was bedeutet, dass wir wahrscheinlich allein in der Galaxie sind, oder N ≫ 1, was bedeutet, dass es viele Zivilisationen gibt, mit denen wir in Kontakt kommen könnten. Einer der wenigen Punkte mit breiter Übereinstimmung ist, dass die Anwesenheit der Menschheit eine Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Intelligenz von größer als Null impliziert.

Als Beispiel für eine niedrige Schätzung kombiniert man die Sternentstehungsraten der NASA, den Wert der Seltene-Erde-Hypothese von fp – ne – fl = 10-5, Mayrs Ansicht über die Entstehung von Intelligenz, Drakes Ansicht über Kommunikation und Schermers Schätzung der Lebensdauer:

R∗ = 1.5-3 yr-1, fp – ne – fl = 10-5, fi = 10-9, fc = 0,2, und L = 304 Jahre

ergibt:

N = 1,5 × 10-5 × 10-9 × 0,2 × 304 = 9,1 × 10-13

d.h., was darauf hindeutet, dass wir wahrscheinlich allein in dieser Galaxie und möglicherweise im beobachtbaren Universum sind.

Andererseits können mit größeren Werten für jeden der oben genannten Parameter Werte für N abgeleitet werden, die größer als 1 sind. Die folgenden höheren Werte, die für jeden der Parameter vorgeschlagen wurden:

R∗ = 1,5-3 yr-1, fp = 1, ne = 0,2, fl = 0,13, fi = 1, fc = 0,2, und L = 109 Jahre

Die Verwendung dieser Parameter ergibt:

N = 3 × 1 × 0,2 × 0,13 × 1 × 0.2 × 109 = 15.600.000

Monte-Carlo-Simulationen von Schätzungen der Faktoren der Drake-Gleichung, die auf einem Stern- und Planetenmodell der Milchstraße basieren, haben ergeben, dass die Anzahl der Zivilisationen um den Faktor 100 variiert.

Hat es jemals andere technologische Spezies gegeben?Bearbeiten

Im Jahr 2016 modifizierten Adam Frank und Woodruff Sullivan die Drake-Gleichung, um zu bestimmen, wie unwahrscheinlich die Wahrscheinlichkeit einer technologischen Spezies auf einem bestimmten bewohnbaren Planeten sein muss, um zu dem Ergebnis zu kommen, dass die Erde die einzige technologische Spezies beherbergt, die jemals entstanden ist, und zwar für zwei Fälle: (a) unsere Galaxie und (b) das Universum als Ganzes. Indem man diese andere Frage stellt, beseitigt man die Ungewissheit der Lebensdauer und der gleichzeitigen Kommunikation. Da die Anzahl der bewohnbaren Planeten pro Stern heute vernünftig geschätzt werden kann, ist die einzige verbleibende Unbekannte in der Drake-Gleichung die Wahrscheinlichkeit, dass ein bewohnbarer Planet im Laufe seines Lebens eine technologische Spezies entwickelt. Damit die Erde die einzige technologische Spezies ist, die jemals im Universum aufgetreten ist, muss die Wahrscheinlichkeit, dass ein beliebiger bewohnbarer Planet jemals eine technologische Spezies entwickelt, weniger als 2,5×10-24 betragen. Damit die Erde in der Geschichte unserer Galaxis der einzige Ort ist, an dem eine technologische Spezies vorkommt, muss die Wahrscheinlichkeit, dass ein Planet der bewohnbaren Zone jemals eine technologische Spezies beherbergt, weniger als 1,7×10-11 (etwa 1 zu 60 Milliarden) betragen. Die Zahl für das gesamte Universum bedeutet, dass es extrem unwahrscheinlich ist, dass die Erde die einzige technologische Spezies beherbergt, die jemals aufgetreten ist. Für unsere Galaxis hingegen muss man davon ausgehen, dass weniger als 1 von 60 Milliarden bewohnbaren Planeten eine technologische Spezies entwickelt, damit es in der Geschichte unserer Galaxis nicht wenigstens einen zweiten Fall einer solchen Spezies gegeben hat.