ปรากฎว่าตลอดเวลาที่เรากำลังมองหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกผิด: ทำไมและจะแก้ไขได้อย่างไร

สมการของ Drake เป็นหนึ่งในสมการที่มีชื่อเสียงที่สุดในดาราศาสตร์ มีการพูดคุยกันตั้งแต่ Frank Drake เขียนสมการนี้ในปี 1961

แรกสร้างมันขึ้นมาสมการนี้ทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นที่มีประสิทธิภาพในการถกเถียงว่าสิ่งมีชีวิตอาจแพร่กระจายไปทั่วทั้งกาแลคซีได้อย่างไร อย่างไรก็ตาม สมการทั้งหมดสามารถปรับปรุงได้และทีมนักโหราศาสตร์และนักดาราศาสตร์นานาชาติสามารถบรรลุเป้าหมายนี้ได้

เกิดอะไรขึ้นกับสมการ Drake?

สมการของ Drake เป็นสูตรที่ออกแบบมาเพื่อกำหนดจำนวนอารยธรรมนอกโลกในกาแล็กซีที่มนุษยชาติมีโอกาสสัมผัสกัน

สูตรมีลักษณะดังนี้:

N = R⋅fp⋅ne⋅fl⋅fi⋅fc⋅L

N คือจำนวนอารยธรรมอัจฉริยะที่พร้อมจะติดต่อ
R —จำนวนดาวฤกษ์ที่ก่อตัวต่อปีในกาแลคซีของเรา
fp —สัดส่วนของดาวคล้ายดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์
ne —จำนวนเฉลี่ยของดาวเคราะห์ (และดาวเทียม) ที่มีเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับการเกิดขึ้นของอารยธรรม
fl — ความน่าจะเป็น ต้นกำเนิดของชีวิต บนดาวเคราะห์ที่มีสภาวะเหมาะสม;
เป็นความน่าจะเป็นที่สิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาดจะเกิดขึ้นบนโลกที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่
fc คืออัตราส่วนของจำนวนดาวเคราะห์ที่ผู้อยู่อาศัยอัจฉริยะสามารถติดต่อและกำลังมองหามัน ต่อจำนวนดาวเคราะห์ที่มีชีวิตที่ชาญฉลาด
L  เป็นช่วงเวลาที่ชีวิตที่ชาญฉลาดสามารถเข้ามาสัมผัสและต้องการทำเช่นนั้นได้

สมการนั้นมีศูนย์กลางอยู่รอบ ๆค้นหาสัญญาณวิทยุ อย่างไรก็ตาม สูตรของมันบอกเป็นนัยว่าในกระบวนการค้นหา ผู้คนจะพบสิ่งที่เรียกว่า "ลายเซ็นทางชีวภาพ" ไม่ใช่ร่องรอยทางเทคโนโลยีของอารยธรรม ตัวอย่างเช่น นักดาราศาสตร์สามารถค้นพบมีเทนในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นสัญญาณที่ชัดเจนถึงสิ่งมีชีวิตแม้ว่าโลกใบนี้จะยังไม่พัฒนาสติปัญญาก็ตาม

• ชีวประวัติ - การสำแดงใด ๆ ของผลที่ตามมาของชีวิตซึ่งพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการดำรงอยู่ของชีวิตในอดีตหรือปัจจุบัน
• ลายเซ็นเทคโนโลยีคือคุณสมบัติหรือผลกระทบที่วัดได้ซึ่งพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ถึงการมีอยู่ของเทคโนโลยีในอดีตหรือปัจจุบัน

ในเวลาเดียวกัน การค้นหาลายเซ็นชีวภาพนั้นเป็นไปไม่ได้เมื่อ Drake เขียนสมการ แต่ตอนนี้สถานการณ์เปลี่ยนไปโดยเฉพาะการเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์ อาจถึงเวลาที่ต้องเปลี่ยนสมการเดิมเพื่อให้สะท้อนความสามารถในการค้นหาใหม่ของนักวิทยาศาสตร์ได้ดียิ่งขึ้น วิธีหนึ่งคือการแบ่งสมการออกเป็นสองสมการแยกกัน ซึ่งสะท้อนถึงการค้นหาลายเซ็นชีวภาพและลายเซ็นเทคโนโลยีตามลำดับ

ลายเซ็นเบ็ดเตล็ด

จากการศึกษาของพนักงานใหม่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย ลายเซ็นชีวภาพมีแนวโน้มที่จะพัฒนาบ่อยกว่าลายเซ็นเทคโนโลยี ตามหลักเหตุผลแล้ว สิ่งนี้ตามมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าจำนวนดาวเคราะห์ที่อารยธรรมที่ก้าวหน้าทางเทคโนโลยีพัฒนาขึ้นนั้นน้อยกว่าจำนวนดาวเคราะห์ทั้งหมดที่สิ่งมีชีวิตเริ่มต้นขึ้นในตอนแรกมาก ท้ายที่สุด โลกใช้เวลาประมาณ 4 พันล้านปีหลังจากสิ่งมีชีวิตแรก ดูเหมือนจะพัฒนาอารยธรรมอันชาญฉลาด

สมการมีลักษณะอย่างไรตอนนี้?

นักวิทยาศาสตร์ได้แก้ไขสมการดั้งเดิม โดยลดความน่าจะเป็นของการดำรงอยู่ของอารยธรรมที่ก้าวหน้าทางเทคโนโลยีลงจากผลคูณของสองปัจจัย ตอนนี้สูตรมีลักษณะดังนี้:

A = Nast⋅fbt

A จำนวนสายพันธุ์ที่ก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทั้งหมดที่เคยมีอยู่ในจักรวาลที่สังเกตได้
Nast—จำนวนดาวเคราะห์นอกระบบที่อาจเอื้ออาศัยได้ในพื้นที่ที่กำหนดของจักรวาล
Fbt—ความน่าจะเป็นของการพัฒนาอารยธรรมทางเทคโนโลยีบนดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง

ด้านบนคือสมการ Drake ในรูปแบบปกติ ด้านล่างเป็นเวอร์ชันที่รวมพารามิเตอร์จำนวนหนึ่งไว้ด้วยกัน
รูปถ่าย: มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์

ตลอดเวลาที่ผ่านมา เราได้มองหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกในทางที่ผิด โดยมุ่งความสนใจไปที่การค้นหาชีวประวัติตามการศึกษาใหม่ และบางทีการเน้นที่เทคโนโลยีจะแก้ไขทุกอย่าง

เหตุใดการค้นหาลายเซ็นทางเทคนิคจึงดีกว่า

ลักษณะพื้นฐานอย่างหนึ่งของเทคโนโลยี- แม้ว่าจะสามารถเกิดขึ้นบนดาวเคราะห์ที่มีชีวมณฑลได้ แต่ก็สามารถละทิ้งมันและคงอยู่ได้ ดังนั้น โลกจึงส่งสัญญาณ ข้อความ และการสำรวจมากมายนอกเหนือจากโลกและแม้แต่ระบบสุริยะ สิ่งนี้ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อปัจจัยอื่นในสมการของ Drake นั่นคือ L หรือระยะเวลาที่ใช้ในการตรวจจับสัญญาณ

ในฐานะผู้เขียนบันทึกการทำงานใหม่ มีปัจจัยสี่ประการที่ชี้ให้เห็นถึงข้อได้เปรียบในการค้นหาเทคโนโลยีจากอารยธรรมนอกโลก

• เทคโนโลยีสามารถอยู่ได้นานกว่าชีววิทยาเป็นเวลานานซึ่งสร้างมันขึ้นมาและทำลายแม้กระทั่งชีวมณฑลที่สร้างมันขึ้นมา แต่ก็ยังตรวจจับได้แม้ในระยะไกลมาก ขึ้นอยู่กับความน่าเชื่อถือของเทคโนโลยี สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นนับล้านหรือหลายพันล้านหลังจากการสูญพันธุ์ของอารยธรรม

• เทคโนสเฟียร์อาจเกินกว่านั้นได้จำนวนประชากรในชีวมณฑล ตัวอย่างเช่น หากการล่าอาณานิคมบนดวงจันทร์ก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในอีกไม่กี่ร้อยปีข้างหน้า ดวงจันทร์จะกลายเป็นโลกที่ไม่มีชีวมณฑล แต่มีเทคโนสเฟียร์

• เทคโนโลยีเองก็สามารถเป็นได้การจำลองตัวเอง เช่น โพรบฟอนนอยมันน์ ลายเซ็นต์เทคโนโลยีสามารถดำรงอยู่ได้โดยไม่มีดาวเคราะห์เลยในรูปแบบของยานอวกาศหรือดาวเทียม อันที่จริง นี่อาจเป็นรูปแบบที่พบได้ทั่วไปในกาแลคซีด้วยซ้ำ ดังนั้น ปัจจัยจำกัดของสมการของ Drake ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับ ดาวเคราะห์อย่านำไปใช้กับเทคโนโลยี

• อีกปัจจัยหนึ่งมีอิทธิพลต่อเท่าใดลายเซ็นทางชีวภาพจะง่ายต่อการค้นหาเมื่อเทียบกับลายเซ็นเทคโนโลยี เนื่องจากสามารถตรวจพบได้แค่ไหน ผู้เขียนการศึกษาตั้งข้อสังเกตว่าการตรวจจับลายเซ็นชีวภาพเป็นสิ่งที่ท้าทาย ที่จริงแล้ว ขณะนี้เราไม่สามารถตรวจจับลายเซ็นชีวภาพจากโลกได้ในระยะห่างจากอัลฟ่าเซ็นทอรี ซึ่งเป็นระบบดาวที่อยู่ใกล้เราที่สุด ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ อาจช่วยได้ แต่ถึงกระนั้น โครงการดาราศาสตร์วิทยุ เช่น Square Kilometer Array ก็เหมาะกว่ามากในการตรวจจับสัญญาณบอกเล่าของเทคโนโลยี

มีปัญหา

หากต้องการค้นหาลายเซ็นทั้งสองประเภท เป็นการยากที่จะแยกออกจากกันสัญญาณที่จำเป็นจาก “สัญญาณรบกวน” ซึ่งสามารถมีได้หลายรูปแบบ ตัวอย่างเช่น การวิเคราะห์สเปกตรัมที่บิดเบี้ยวหรือลายเซ็นความร้อน อย่างไรก็ตาม ในบทความ ผู้เขียนการศึกษาให้เหตุผลอย่างน่าเชื่อว่าอย่างน้อยลายเซ็นเทคโนโลยีก็ชัดเจนกว่าลายเซ็นชีวภาพใดๆ มาก

บรรทัดล่างคืออะไร?

ทั้งหมดนี้หมายความว่าอาจจะเป็นครั้งสุดท้ายเป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่นักวิทยาศาสตร์มุ่งความสนใจไปที่ “สิ่งที่ผิด” แทนที่จะมองหาสัญญาณของชีวิตในอดีตและปัจจุบัน ควรให้ความสำคัญกับการค้นหาลายเซ็นทางเทคโนโลยีมากขึ้น ไม่ว่าในกรณีใด การค้นหาข่าวกรองจากนอกโลกจะต้องดำเนินต่อไป มีแนวโน้มมากขึ้นที่ผู้คนจะพบสัญญาณของอารยธรรมที่ก้าวหน้าทางเทคโนโลยี แม้ว่าเธอจะตายไปแล้ว เหลือเพียงข้อความสุดท้ายเท่านั้น

อ่านเพิ่มเติม:

มันถูกตามล่ามาหลายศตวรรษ: เรารู้อะไรเกี่ยวกับดาววัลแคนข้างดวงอาทิตย์?

นักดาราศาสตร์พบดาวเคราะห์ใกล้โลก มีวงโคจรที่แปลกประหลาดมาก

ความเป็นคู่ที่อธิบายไม่ได้ที่พบในฟิสิกส์อนุภาคมูลฐาน: สิ่งที่จะนำไปสู่