Mnamo 1961, mwanaastronomia Frank Drake alichora mlinganyo ubaoni katika mkutano wa kwanza wa SETI huko Green Bank, West Virginia. Kusudi lake halikuwa kuhesabu jibu kamili - alikubali kwamba hilo haliwezekani kwa maarifa yaliyopatikana wakati huo. Kusudi lilikuwa kupanga ujinga: kutambua maswali sahihi, kutenganisha yanayojulikana na yasiyojulikana, na kuweka utaftaji wa akili ya nje kama shida ya kisayansi badala ya uvumi mtupu. Miaka sitini na zaidi baadaye, Darubini ya Anga ya Kepler na Darubini ya Anga ya James Webb zimejibu baadhi ya maswali hayo. Mengine yanabakia kutokuwa na uhakika kama zamani.
Vigezo Saba vya Mlinganyo wa Drake
Drake Equation inakadiria idadi ya ustaarabu hai, unaowasiliana katika galaksi ya Milky Way wakati wowote:
N = R* × fp × ne × fl × fi × fc × L
Kila kigezo hushughulikia hatua moja katika msururu kutoka kwa uundaji wa nyota hadi ustaarabu unaotambulika:
| Variable | What It Means |
|---|---|
| N | Number of civilizations we could detect right now |
| R* | Average rate of star formation in the Milky Way (stars/year) |
| fp | Fraction of those stars that have planets |
| ne | Average number of planets per planetary system in the "habitable zone" |
| fl | Fraction of habitable planets where life actually emerges |
| fi | Fraction of life-bearing planets where intelligent life evolves |
| fc | Fraction of intelligent civilizations that develop detectable technology |
| L | Average lifespan of a detectable civilization (years) |
Matokeo N sio jumla ya idadi ya ustaarabu ambao umewahi kuwepo - ni nambari inayotumika na inayotumwa kwa wakati mmoja na sisi hivi sasa. Ustaarabu ulioinuka na kuanguka miaka bilioni moja iliyopita hauchangii chochote kwa N.
Tunachojua dhidi ya Tunachokisia
Unajimu umebadilisha imani yetu katika vigezo viwili kati ya saba. Kabla ya misheni ya Kepler (2009–2018), fp na ne zilikuwa nadhani zilizoelimika. Sasa ni data ya uchunguzi iliyozuiliwa vizuri.
R (kiwango cha uundaji wa nyota):* Wanaastronomia wanakadiria kuwa Milky Way hutoa takriban nyota 1-3 mpya kwa mwaka, kwa wastani katika historia yake. Kiwango cha sasa kinaelekea mwisho wa chini kadiri umri wa galaksi na gesi ya kutengeneza nyota inavyotumiwa. Drake mwenyewe alitumia 10 mwaka wa 1961 - makadirio ya juu zaidi ya kipindi cha awali cha galaxy. Makubaliano ya kisasa: R ≈ nyota 1–3/mwaka*.
fp (sehemu yenye sayari): Data ya Kepler ilifichua kwamba sayari si ubaguzi bali kanuni. Takriban 70%–90% ya nyota zinazofanana na jua hupangisha angalau sayari moja. Kwa aina zote za nyota kwa pamoja, sehemu hiyo ina uwezekano wa karibu na 1.0. fp ≈ 0.9–1.0 sasa inatumika vyema.
ne (sayari za eneo zinazoweza kulikaliwa kwa kila mfumo): Hili ni gumu zaidi. "Eneo la kawaida" ni safu ambayo maji ya kioevu yanaweza kuwepo juu ya uso. Data ya Kepler inapendekeza takribani sayari 0.4-0.8 za ukubwa wa Dunia kwa kila nyota inayofanana na jua katika eneo linaloweza kukaliwa. Kupanua ufafanuzi ili kujumuisha maji ya maji yaliyo chini ya uso wa ardhi (Europa, Enceladus) huinua hili kwa kiasi kikubwa. ne ≈ 0.4–1.0 kwa makadirio ya kawaida ya eneo linaloweza kukaliwa.
fl, fi, fc, L: Haya bado hayana uhakika kabisa - yakijumuisha maagizo mengi ya ukubwa kulingana na dhana. Tuna sampuli ya saizi ya moja haswa kwa kila moja: Dunia.
Kuchomeka kwa Thamani za Matumaini dhidi ya Matumaini
Jedwali lililo hapa chini linalinganisha makadirio ya awali ya Drake ya 1961 na safu za kisasa zenye matumaini na zisizo na matumaini:
| Variable | Drake (1961) | Modern Optimistic | Modern Pessimistic |
|---|---|---|---|
| R* | 10 | 3 | 1 |
| fp | 0.5 | 1.0 | 0.9 |
| ne | 2.0 | 0.8 | 0.1 |
| fl | 1.0 | 0.5 | 0.000001 |
| fi | 0.01 | 0.1 | 0.000001 |
| fc | 0.01 | 0.1 | 0.0001 |
| L | 10,000 | 100,000 | 100 |
| N (result) | 1,000 | 240 | ~0.000000000001 |
Hali ya kukata tamaa inaonyesha nadharia ya "Dunia Adimu" - wazo kwamba maisha changamano ya wanyama yanahitaji muunganisho usiowezekana wa hali (nyota thabiti, mwezi wa ukubwa wa kulia kwa utulivu wa mawimbi, tectonics za sahani, ulinzi wa Jupiter kutoka kwa asteroids, na kadhalika). Chini ya mawazo ya Rare Earth, Dunia inaweza kuwa ya kipekee katika ulimwengu unaoonekana.
Hali ya matumaini inachukua mtazamo kwamba maisha ni matokeo ya asili ya kemia kutokana na hali zinazofaa, akili ni matokeo ya asili ya mageuzi kutokana na wakati, na ustaarabu huwa na kudumu kwa muda mrefu kutosha kugunduliwa.
Kadirio la asili la Drake la 1961
Katika mkutano wa Benki ya Kijani, Drake alifanya kazi kupitia mlingano wake mwenyewe na wanasayansi waliokusanyika - kikundi kilichojumuisha Carl Sagan, J.B.S. Haldane, na John Lilly. Wanasayansi waligawanywa juu ya vigezo visivyojulikana vya kibayolojia na kisosholojia, lakini makubaliano ya kikundi yalitoa makadirio ya 1,000 hadi 100,000,000 ustaarabu katika Milky Way.
Drake binafsi alipendelea makadirio ya takriban 10,000 za ustaarabu. Hoja yake ilikuwa kwamba L - tofauti ya maisha marefu - ilikuwa kutokuwa na uhakika kuu. Ikiwa ustaarabu unaelekea kujiangamiza haraka baada ya kukuza uwezo wa nyuklia na kiteknolojia, L inaweza kuwa miaka mia chache tu. Ikiwa watanusurika ujana wao wa kiteknolojia, L inaweza kuwa mamilioni ya miaka. Drake alikuwa na matumaini kuhusu maisha marefu na kwa hivyo alikuwa na matumaini kuhusu N.
Katika mahojiano yaliyofuata, Drake alionyesha matumaini yake juu ya kuwepo kwa ustaarabu mwingine huku akikiri kwamba vigezo vya kibaolojia vilibakia bila kuzuiwa na uchunguzi.
Makadirio ya Kisasa yenye Data ya Exoplanet
Ujumbe wa Kepler na TESS iliyofuata (Transiting Exoplanet Survey Satellite) imeorodhesha zaidi ya sayari 5,500 zilizothibitishwa kufikia mwaka wa 2024. Matokeo kadhaa muhimu yameboresha hesabu ya Drake:
Sayari zenye miamba katika maeneo yanayoweza kukaliwa ni za kawaida. Uchanganuzi wa takwimu wa Kepler unapendekeza takriban 20���50% ya nyota zinazofanana na jua huwa na sayari yenye miamba katika eneo linaloweza kukaliwa.
Nyota nyekundu huifanya picha kuwa ngumu. Nyekundu (nyota za aina ya M) hufanya ~75% ya nyota zote kwenye galaksi na mara nyingi huwa na sayari zenye miamba katika maeneo yao ya kuishi. Hata hivyo, maeneo kibete mekundu yanayokaliwa na nyota yako karibu zaidi na nyota, kumaanisha kwamba sayari huko hukabiliana na milipuko mikali na kufuli kwa mawimbi - mambo ambayo yanaweza au yasiwe kizuizi kwa maisha.
Darubini ya Nafasi ya James Webb imeanza kubainisha angahewa za ulimwengu, kutafuta saini za kibayolojia kama vile oksijeni, methane, na oksidi ya nitrosi katika michanganyiko inayopendekeza michakato ya kibiolojia. Kufikia 2024, hakuna saini za kibayolojia zilizothibitishwa zimegunduliwa, lakini utafutaji uko katika hatua zake za awali.
Makadirio yaliyosasishwa kwa kutumia data ya kisasa ya exoplanet na ikizingatiwa kuwa fl si ya kawaida yanapendekeza mamia kwa maelfu ya ustaarabu wa kuwasiliana katika Milky Way chini ya mawazo yenye matumaini - au kuna uwezekano mmoja tu (sisi) chini ya zile za kukata tamaa.
Kitendawili cha Fermi: Kila Mtu Yuko Wapi?
Ikiwa makadirio ya matumaini ni sahihi na kuna maelfu ya ustaarabu katika Milky Way, Enrico Fermi aliuliza maarufu mnamo 1950: wako wapi? Galaxy ina takriban miaka bilioni 13.5. Kwa viwango vya kawaida vya upanuzi, ustaarabu wa miaka milioni 1 mbele yetu ungeweza kutawala galaksi nzima mara nyingi zaidi. Hatuoni miundo mikubwa, hatupokei ishara zilizothibitishwa, na hatuna ushahidi wa wageni wa zamani au wa sasa.
Mkanganyiko huu kati ya matarajio ya maisha tele na ukimya unaozingatiwa ni Kitendawili cha Fermi. Maelezo yanayopendekezwa yako katika makundi machache mapana:
Nadharia ya Kichujio Kikubwa: Ama kuna kitu kilifuta ustaarabu mwingi kabla hazijaanza kusafiri angani ("chujio" ambacho tayari kiko nyuma yetu, kama vile ugumu wa kuunda seli changamano za yukariyoti), au kitu kinachofuta ustaarabu unaofikia kiwango chetu cha teknolojia (kichujio ambacho bado kiko mbele yetu - ndivyo hali inavyotisha zaidi).
Nadharia ya Bustani ya Wanyama: Ustaarabu uko nje lakini kwa makusudi hauwasiliani nasi, labda unaheshimu aina ya maagizo kuu.
Nadharia ya Msitu wa Giza (kutoka sci-fi ya Liu Cixin): Ustaarabu wowote unaotangaza kuwepo kwake huondolewa haraka na wengine wanaoigiza kwa kujilinda wenyewe. Hii inatabiri ukimya wa karibu wa redio kutoka kwa ustaarabu wote wa hali ya juu.
Umbali na wakati: Njia ya Milky ina upana wa miaka 100,000 ya mwanga. Hata ishara zinazosafiri kwa kasi ya mwanga huchukua makumi ya maelfu ya miaka kuivuka. Kiputo chetu cha redio kinaenea tu takriban miaka 110 ya mwanga kutoka duniani - sehemu ndogo ya galaksi. Huenda hatujasikiliza kwa muda wa kutosha, au kwa sauti ya kutosha, kugundua mtu yeyote.
Drake Equation haisuluhishi Kitendawili cha Fermi - inaiboresha. Kila kigezo tunachobana hufanya ukimya kuwa wa ajabu zaidi au husaidia kukifafanua. Mvutano huo, kati ya kile hesabu inapendekeza kuwa inawezekana na uchunguzi ambao haujaweza kupatikana hadi sasa, ndio unaofanya mlinganyo kuwa hai kiakili leo kama ilivyokuwa mnamo 1961.