Alkuperäiset arviot Muokkaa

Parametrien arvoista vallitsee huomattavia erimielisyyksiä, mutta Draken ja hänen kollegoidensa vuonna 1961 käyttämät ”valistuneet arvaukset” olivat:

• R∗ = 1 yr-1 (1 tähti muodostuu vuodessa keskimäärin koko galaksin eliniän aikana; tätä pidettiin konservatiivisena)
• fp = 0,2-0,2.5 (viidenneksestä puoleen kaikista muodostuneista tähdistä on planeettoja)
• ne = 1-5 (tähdissä, joissa on planeettoja, on 1-5 planeettaa, jotka kykenevät kehittämään elämää)
• fl = 1 (100 %:lla näistä planeetoista kehittyy elämää)
• fi = 1 (100 %:lla näistä kehittyy älyllistä elämää)
• fc = 0.1-0,2 (joista 10-20 % pystyy kommunikoimaan)
• L = 1000-100 000 000 vuotta (jotka kestävät jossain 1000 ja 100 000 000 vuoden välissä)

Sijoittamalla edellä mainitut minimiluvut yhtälöön saadaan minimiarvoksi N 20 (ks.: Tulosalue). Lisäämällä maksimiluvut saadaan maksimiluvuksi 50 000 000. Drake toteaa, että epävarmuustekijät huomioon ottaen alkuperäisessä kokouksessa päädyttiin siihen, että N ≈ L ja Linnunradan galaksissa on todennäköisesti 1000-100 000 000 planeettaa, joilla on sivilisaatioita.

Nykyiset arviotTiedosto

Tässä osiossa käsitellään ja yritetään luetella parhaita nykyisiä arvioita Draken yhtälön parametreista.

Tähtien muodostumisnopeus galaksissamme, R∗Edit

Uudemmat NASAn ja Euroopan avaruusjärjestön laskelmat osoittavat, että galaksimme nykyinen tähtien muodostumisnopeus on noin 0,68-1,45 M☉ materiaalia vuodessa. Jotta saadaan tähtien määrä vuodessa, tässä on otettava huomioon tähtien alkumassan funktio (IMF), jossa uuden tähden keskimääräinen massa on noin 0,5 M☉. Näin tähtien muodostumisnopeudeksi saadaan noin 1,5-3 tähteä vuodessa.

Niiden tähtien osuus, joilla on planeettoja, fpEdit

Mikrolisenssikartoitusten viimeaikaisessa analyysissä on havaittu, että fp voi lähestyä 1:tä eli tähtiä kiertävät planeetat ovat pikemminkin sääntö kuin poikkeus, ja että jokaista Linnunradan tähteä kohti on yksi tai useampi sidottu planeetta.

Mahdollisesti elämää tukevien planeettojen keskimääräinen lukumäärä per tähti, jossa on planeettoja, neEdit

Marraskuussa 2013 tähtitieteilijät raportoivat Kepler-avaruuslentolähetyksen tietojen perusteella, että Linnunradan galaksissa sijaitsevien auringonkaltaisten tähtien ja punaisten kääpiötähtien asuinkelpoisilla vyöhykkeillä saattaa kiertää jopa 40 miljardia Maan kokoista planeettaa. Näistä arvioiduista planeetoista 11 miljardia saattaa kiertää auringon kaltaisia tähtiä. Koska galaksissa on noin 100 miljardia tähteä, tämä tarkoittaa, että fp – ne on noin 0,4. Lähin asuttavassa vyöhykkeessä oleva planeetta on Proxima Centauri b, joka on niinkin lähellä kuin noin 4,2 valovuoden päässä.

Green Bankin kokouksessa vallitsi yksimielisyys siitä, että ne:n minimiarvo on 3 ja 5 välillä. Hollantilainen tiedetoimittaja Govert Schilling on katsonut, että tämä on optimistista. Vaikka planeettoja olisikin elinkelpoisella vyöhykkeellä, niiden planeettojen määrää, joilla on oikea suhde alkuaineita, on vaikea arvioida. Brad Gibson, Yeshe Fenner ja Charley Lineweaver määrittivät, että noin 10 prosenttia Linnunradan galaksin tähtijärjestelmistä on elämälle vieraanvaraisia, koska niissä on raskaita alkuaineita, ne ovat kaukana supernovista ja ne ovat vakaita riittävän kauan.

Lukuisten tähtensä läheisellä kiertoradalla olevien kaasujättiläisten löytyminen on herättänyt epäilyksiä siitä, että elämää ylläpitävät planeetat selviytyvät tavallisesti tähtijärjestelmiensä muodostumisesta. Niin sanotut kuumat Jupiterit saattavat siirtyä kaukaisilta kiertoradoilta läheisille kiertoradoille ja samalla häiritä asumiskelpoisten planeettojen kiertoratoja.

Toisaalta niiden tähtijärjestelmien kirjo, joissa saattaa olla asumiskelpoisia vyöhykkeitä, ei rajoitu vain aurinkotyyppisiin tähtiin ja Maan kokoisiin planeettoihin. Nyt arvioidaan, että jopa vuorovesilukittuneilla planeetoilla, jotka ovat lähellä punaisia kääpiötähtiä, saattaa olla asumiskelpoisia vyöhykkeitä, vaikka näiden tähtien räiskyvä käyttäytyminen saattaakin puhua tätä vastaan. Mahdollisuus elämään kaasujättiläisten kuissa (kuten Jupiterin Europa-kuussa tai Saturnuksen Titan-kuussa) lisää epävarmuutta tähän lukuun entisestään.

Harvinaisen maapallon hypoteesin laatijat ehdottavat useita lisärajoitteita planeettojen elinkelpoisuudelle, mukaan lukien niiden sijaitseminen galaktisilla vyöhykkeillä, joilla on riittävän alhainen säteilypitoisuus, korkea tähtien metallikkyys ja riittävän alhainen tiheys, jotta vältyttäisiin liialliselta asteroidipommitukselta. He ehdottavat myös, että tarvitaan planeettajärjestelmä, jossa on suuria kaasujättiläisiä, jotka suojaavat pommitukselta ilman kuumaa Jupiteria, ja planeetta, jolla on laattatektoniikka, suuri kuu, joka luo vuorovesialtaita, ja kohtalainen aksiaalinen kallistus vuodenaikojen vaihtelun aikaansaamiseksi.

Osuus edellä mainituista, jotka todella kehittävät elämää, flEdit

Geologiset todisteet Maasta viittaavat siihen, että fl voi olla suuri; elämä Maassa näyttää alkaneen samoihin aikoihin, kun suotuisat olosuhteet syntyivät, mikä viittaa siihen, että abioogeneesi voi olla suhteellisen yleistä, kunhan olosuhteet ovat sopivat. Tämä todistusaineisto tarkastelee kuitenkin vain maapalloa (yhtä ainoaa malliplaneettaa), ja se sisältää antrooppista harhaa, koska tutkittavaa planeettaa ei valittu sattumanvaraisesti, vaan sitä jo asuttavat elävät organismit (me itse). Klassisen hypoteesin testauksen näkökulmasta katsottuna vapausasteita on nolla, mikä ei mahdollista pätevien arvioiden tekemistä. Jos Marsista, Europalta, Enceladukselta tai Titanilta löytyisi elämää (tai todisteita menneestä elämästä), joka olisi kehittynyt Maassa olevasta elämästä riippumatta, se merkitsisi, että fl:n arvo olisi lähellä yhtä. Vaikka tämä nostaisi vapausasteet nollasta yhteen, kaikkiin arvioihin jäisi suuri epävarmuus johtuen pienestä otoskooksi ja mahdollisuudesta, etteivät ne ole todella riippumattomia.

Tälle väitteelle vastakohtana on se, että ei ole mitään todisteita siitä, että abioogeneesi olisi tapahtunut useammin kuin kerran maapallolla – toisin sanoen kaikki maanpäällinen elämä juontaa juurensa yhteisestä alkuperästä. Jos abioogeneesi olisi yleisempi, sen spekuloitaisiin tapahtuneen useammin kuin kerran maapallolla. Tutkijat ovat etsineet tätä etsimällä bakteereja, jotka eivät liity muuhun elämään maapallolla, mutta yhtäkään ei ole vielä löydetty. On myös mahdollista, että elämä on syntynyt useammin kuin kerran, mutta muut haarat ovat syrjäytyneet, kuolleet joukkokuolemissa tai hävinneet muulla tavoin. Biokemistit Francis Crick ja Leslie Orgel painottivat erityisesti tätä epävarmuutta: ”Tällä hetkellä meillä ei ole mitään keinoa tietää”, olemmeko ”todennäköisesti yksin galaksissa (maailmankaikkeudessa)” vai onko ”galaksi ehkä pullollaan monenlaista elämää”. Maassa tapahtuvan abioogeneesin vaihtoehdoksi he esittivät hypoteesin suunnatusta panspermiasta, jonka mukaan elämä Maassa sai alkunsa ”mikro-organismeista, jotka toisen planeetan teknologinen yhteiskunta lähetti tänne tarkoituksellisesti erityisen pitkän kantaman miehittämättömän avaruusaluksen avulla”.

Vuonna 2020 Nottinghamin yliopiston tutkijoiden julkaisussa ehdotettiin ”astrobiologista kopernikaanista” periaatetta, joka perustuisi keskinkertaisuusperiaatteeseen, ja spekuloitiin, että ”älyllistä elämää muodostuisi muilla planeetoilla samalla tavalla kuin Maassa, joten muutaman miljardin vuoden kuluessa elämä muodostuisi automaattisesti luonnollisena osana evoluutiota”. Kirjoittajien viitekehyksessä fl, fi ja fc on asetettu todennäköisyyteen 1 (varmuus). Heidän tuloksellisen laskelmansa mukaan galaksissa on yli kolmekymmentä nykyistä teknologista sivilisaatiota (virhepalkit huomioimatta).

Älykästä elämää kehittävä osuus edellä mainituista, fiEdit

Tämä arvo on edelleen erityisen kiistanalainen. Alhaista arvoa kannattavat, kuten biologi Ernst Mayr, viittaavat siihen, että maapallolla esiintyneistä miljardeista lajeista vain yksi on kehittynyt älykkääksi, ja päättelevät tästä pienen arvon fi:lle. Samoin Rare Earth -hypoteesin kannattajat, huolimatta edellä mainitusta ne:n alhaisesta arvosta, ovat myös sitä mieltä, että fi:n alhainen arvo hallitsee analyysia. Korkeampia arvoja kannattavat huomauttavat elämän yleisestä monimutkaistumisesta ajan kuluessa ja päättelevät, että älykkyyden ilmaantuminen on lähes väistämätöntä, mikä merkitsee, että fi lähestyy arvoa 1. Skeptikot huomauttavat, että tämän ja muiden tekijöiden arvojen suuri hajonta tekee kaikista arvioista epäluotettavia. (Ks. Kriittisyys).

Lisäksi, vaikka näyttääkin siltä, että elämä kehittyi pian Maan muodostumisen jälkeen, kambrikauden räjähdys, jossa syntyi monenlaisia monisoluisia elämänmuotoja, tapahtui huomattavan kauan Maan muodostumisen jälkeen, mikä viittaa siihen mahdollisuuteen, että erityisiä olosuhteita tarvittiin. Jotkin skenaariot, kuten maapallon lumipallo tai sukupuuttoon kuolemista koskevat tutkimukset, ovat nostaneet esiin mahdollisuuden, että elämä maapallolla on suhteellisen haurasta. Tutkimus mahdollisesta menneestä elämästä Marsissa on merkityksellistä, sillä havainto siitä, että Marsissa muodostui elämää, mutta se lakkasi olemasta, saattaisi nostaa arviomme fl:stä, mutta osoittaisi, että puolessa tunnetuista tapauksista älyllistä elämää ei kehittynyt.

Fi-arvioon ovat vaikuttaneet havainnot siitä, että Aurinkokunnan kiertorata on galaksissa ympyränmuotoinen sellaisella etäisyydellä, että se pysyttelee spiraalihaarojen ulottumattomissa kymmeniä miljoonia vuosia (väistelemällä novae-säteilyä). Myös Maan suuri kuu saattaa auttaa elämän kehittymistä vakauttamalla planeetan pyörimisakselia.

On tehty kvantitatiivista työtä, jolla on alettu määritellä f l ⋅ f i {\displaystyle f_{\mathrm {l} }\cdot f_{\mathrm {i} }} . Yksi esimerkki on vuonna 2020 julkaistu bayesiläinen analyysi. Johtopäätöksessä kirjoittaja varoittaa, että tämä tutkimus koskee Maan olosuhteita. Bayesilaisittain ilmaistuna tutkimus puoltaa älykkyyden muodostumista planeetalla, jolla on samanlaiset olosuhteet kuin Maassa, mutta ei tee sitä suurella varmuudella.

Murto-osa edellä mainituista paljastaa olemassaolonsa lähettämällä signaalin avaruuteen, fcEdit

Tarkoituksellisesta viestinnästä voidaan todeta, että se yksi esimerkki, joka meillä on (Maapallo), ei juurikaan tee eksplisiittistä viestintää, vaikka on olemassa joitakin pyrkimyksiä, jotka kattavat vain pienen murto-osan tähdistä, jotka saattaisivat etsiä läsnäoloamme. (Katso esimerkiksi Arecibon viesti). On paljon spekulaatiota siitä, miksi maan ulkopuolinen sivilisaatio saattaisi olla olemassa mutta päättää olla viestimättä. Tarkoituksellista viestintää ei kuitenkaan tarvita, ja laskelmat osoittavat, että nykyinen tai lähitulevaisuuden Maan tasoinen teknologia saattaa hyvinkin olla havaittavissa sivilisaatioille, jotka eivät ole kovin paljon kehittyneempiä kuin omamme. Tämän standardin mukaan Maa on kommunikoiva sivilisaatio.

Toinen kysymys on, kuinka monta prosenttia galaksin sivilisaatioista on tarpeeksi lähellä, jotta voimme havaita ne, olettaen, että ne lähettävät signaaleja. Esimerkiksi nykyiset Maan radioteleskoopit voisivat havaita Maan radiolähetykset vain noin valovuoden etäisyydeltä.

Tällaisen sivilisaation elinikä, jolloin se välittää signaalinsa avaruuteen, LEdit

Michael Shermer arvioi L:ksi 420 vuotta kuudenkymmenen historiallisen maallisen sivilisaation keston perusteella. Käyttämällä 28 Rooman valtakuntaa uudempaa sivilisaatiota hän laskee ”moderneille” sivilisaatioille luvuksi 304 vuotta. Michael Shermerin tulosten perusteella voidaan myös väittää, että useimpien näiden sivilisaatioiden tuhoa seurasivat myöhemmät sivilisaatiot, jotka jatkoivat teknologioita, joten on kyseenalaista, että ne ovat erillisiä sivilisaatioita Draken yhtälön kannalta. Laajennetussa versiossa, joka sisältää uudelleenesiintymisluvun, tällä yksittäisten sivilisaatioiden määrittelyn epäspesifisyyden puutteella ei ole merkitystä lopputuloksen kannalta, koska tällainen sivilisaatioiden vaihtuvuus voitaisiin kuvata uudelleenesiintymisluvun kasvuna eikä L:n kasvuna, jolloin todettaisiin, että sivilisaatio ilmestyy uudelleen seuraavien kulttuurien muodossa. Lisäksi, koska yksikään ei voisi kommunikoida tähtienvälisen avaruuden yli, vertailumenetelmää historiallisiin sivilisaatioihin voitaisiin pitää virheellisenä.

David Grinspoon on väittänyt, että kun sivilisaatio on kehittynyt tarpeeksi, se saattaa voittaa kaikki sen selviytymiseen kohdistuvat uhat. Silloin se kestää määrittelemättömän ajan, jolloin L:n arvo on mahdollisesti miljardeja vuosia. Jos näin on, hän ehdottaa, että Linnunradan galaksiin on saattanut kertyä jatkuvasti kehittyneitä sivilisaatioita sen muodostumisesta lähtien. Hän ehdottaa, että viimeinen tekijä L korvataan tekijällä fIC – T, jossa fIC on se osuus kommunikoivista sivilisaatioista, joista tulee ”kuolemattomia” (siinä mielessä, että ne eivät yksinkertaisesti kuole sukupuuttoon), ja T edustaa aikaa, jonka aikana tämä prosessi on jatkunut. Tämän etuna on se, että T olisi suhteellisen helposti löydettävä luku, koska se olisi yksinkertaisesti jokin murto-osa maailmankaikkeuden iästä.

On myös esitetty hypoteesi, että kun sivilisaatio on oppinut kehittyneemmästä sivilisaatiosta, sen pitkäikäisyys voisi lisääntyä, koska se voi oppia toisen kokemuksista.

Tähtitieteilijä Carl Sagan spekuloi, että kaikki termit sivilisaation elinikää lukuun ottamatta ovat suhteellisen korkeita ja ratkaiseva tekijä siinä, onko universumissa paljon vai vähän sivilisaatioita, on sivilisaatioiden elinkaari eli toisin sanoen teknologisten sivilisaatioiden kyky välttää itsetuho. Saganin tapauksessa Draken yhtälö oli vahva motivaatiotekijä hänen kiinnostukselleen ympäristökysymyksiä kohtaan ja hänen pyrkimyksilleen varoittaa ydinsodan vaaroista.

Älykäs sivilisaatio ei välttämättä ole orgaaninen, sillä jotkut ovat esittäneet, että tekoäly voisi korvata ihmiskunnan.

Tulosten vaihteluväliMuutos

Kuten monet skeptikot ovat huomauttaneet, Draken yhtälö voi antaa hyvin monenlaisia arvoja oletuksista riippuen, sillä Draken yhtälön osissa käytetyt arvot eivät ole vakiintuneita. Erityisesti tulos voi olla N ≪ 1, mikä tarkoittaa, että olemme todennäköisesti yksin galaksissa, tai N ≫ 1, mikä viittaa siihen, että on monia sivilisaatioita, joihin saatamme ottaa yhteyttä. Yksi harvoista kohdista, joista vallitsee laaja yksimielisyys, on se, että ihmiskunnan läsnäolo merkitsee nollaa suurempaa todennäköisyyttä älykkyyden syntymiselle.

Esimerkkinä matalasta arviosta, kun yhdistetään NASAn tähtien muodostumisnopeudet, harvinaisen maapallon hypoteesin arvo fp – ne – fl = 10-5, Mayrin näkemys älykkyyden synnystä, Draken näkemys kommunikaatiosta ja Shermerin arvio eliniän pituudesta:

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

saadaan:

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

ts, mikä viittaa siihen, että olemme luultavasti yksin tässä galaksissa ja mahdollisesti koko havaittavassa maailmankaikkeudessa.

Toisaalta, kun kullekin edellä mainitulle parametrille annetaan suuremmat arvot, voidaan johtaa N:n arvoja, jotka ovat suurempia kuin 1. Seuraavat suuremmat arvot, joita on ehdotettu kullekin parametrille:

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

Käytettäessä näitä parametreja saadaan:

N = 3 × 1 × 0,2 × 0,13 × 1 × 0.2 × 109 = 15 600 000

Monte Carlo -simuloinneissa Draken yhtälön tekijöiden arvioista, jotka perustuvat Linnunradan tähti- ja planeettamalliin, sivilisaatioiden lukumäärä vaihtelee 100-kertaisesti.

Onko muita teknologisia lajeja ollut olemassa?Edit

Vuonna 2016 Adam Frank ja Woodruff Sullivan muokkasivat Draken yhtälöä määrittääkseen, kuinka epätodennäköistä teknologisen lajin esiintymisen todennäköisyyden tietyllä elinkelpoisella planeetalla on oltava, ja saivat tulokseksi, että Maassa asuu ainoa teknologinen laji, joka on koskaan syntynyt, kahdessa tapauksessa: (a) meidän galaksissamme ja b) koko maailmankaikkeudessa. Esittämällä tämän erilaisen kysymyksen voidaan poistaa elinaikaan ja samanaikaiseen viestintään liittyvät epävarmuustekijät. Koska asumiskelpoisten planeettojen lukumäärät tähteä kohti voidaan nykyään arvioida kohtuullisesti, ainoa Draken yhtälössä jäljellä oleva tuntematon on todennäköisyys sille, että asumiskelpoinen planeetta koskaan kehittää teknologisen lajin elinaikanaan. Jotta Maassa olisi maailmankaikkeuden ainoa koskaan esiintynyt teknologinen laji, heidän laskelmiensa mukaan todennäköisyyden, että jokin asumiskelpoinen planeetta koskaan kehittää teknologisen lajin, on oltava alle 2,5 × 10-24. Vastaavasti, jotta Maa olisi ollut ainoa tapaus, jossa on esiintynyt teknologinen laji galaksimme historian aikana, todennäköisyyden, että jollain elinkelpoisella vyöhykkeellä olevalla planeetalla on koskaan esiintynyt teknologinen laji, on oltava alle 1,7×10-11 (noin 1 60 miljardista). Maailmankaikkeutta koskeva luku viittaa siihen, että on äärimmäisen epätodennäköistä, että maapallo on isännöinyt ainoaa koskaan esiintynyttä teknologista lajia. Toisaalta galaksimme osalta on ajateltava, että harvemmalla kuin yhdellä 60 miljardista asumiskelpoisesta planeetasta kehittyy teknologinen laji, jotta sellaista lajia ei olisi esiintynyt ainakin toista kertaa galaksimme menneen historian aikana.