Ecuación de Drake

La ecuación de Drake , o la fórmula de Drake [1] , es una fórmula diseñada para determinar el número de civilizaciones extraterrestres en la Galaxia con las que la humanidad tiene la oportunidad de hacer contacto. Formulado por el Dr. Frank Donald Drake (Profesor de Astronomía y Astrofísica en la Universidad de California en Santa Cruz) en 1960 .

La fórmula se ve así:

N=R\cdot f_{p}\cdot n_{e}\cdot f_{l}\cdot f_{i}\cdot f_{c}\cdot L,

dónde:

norte

- el número de civilizaciones inteligentes listas para hacer contacto;

R

- el número de estrellas formadas por año en nuestra galaxia;

f_p

es la proporción de estrellas similares al Sol que tienen planetas;

nordeste}

- el número medio de planetas (y satélites) con condiciones adecuadas para el surgimiento de la civilización;

Florida}

- la probabilidad del origen de la vida en un planeta con condiciones adecuadas;

f_{i}

- la probabilidad de aparición de formas de vida inteligentes en el planeta en el que hay vida;

f_{c}

- la relación entre el número de planetas cuyos habitantes inteligentes son capaces de establecer contacto y lo buscan, y el número de planetas en los que hay vida inteligente;

L

- el tiempo durante el cual la vida inteligente existe, puede hacer contacto y lo quiere.

Una fórmula alternativa se ve así (simplificada, es equivalente a la anterior):

N=N^{*}\cdot f_{p}\cdot n_{e}\cdot f_{\ell }\cdot f_{i}\cdot f_{c}\cdot L/T_{g},

dónde:

N^{*}

es el número de estrellas en nuestra galaxia;

T_{g}

es el tiempo de vida de nuestra galaxia.

La división en muestra exactamente que la civilización-contactado debe existir simultáneamente con la nuestra. $L$ $T_{g}$

La ecuación de Drake sirvió de base para destinar millones de dólares a la búsqueda de civilizaciones extraterrestres , a pesar de que en el nivel actual de desarrollo de la ciencia , solo se pueden determinar con mayor o menor precisión dos coeficientes: y, con menor precisión, y el Este último, obviamente, no puede determinarse en absoluto, sin la acumulación de información sobre otras civilizaciones. $R$ $f_p$

Historia

Drake formuló la ecuación en 1960 mientras se preparaba para una teleconferencia en Green Bank ), West Virginia . Esta conferencia marcó el programa SETI como un estudio científico. La conferencia reunió a destacados astrónomos, físicos, biólogos, sociólogos e industriales para discutir la posibilidad de detectar vida inteligente en otros planetas.

La ecuación también se conoce a menudo como la ecuación de Green Bank , ya que aquí es donde se expresó por primera vez. Cuando a Drake se le ocurrió esta fórmula, no esperaba que sirviera como argumento para que los defensores de SETI aseguraran la financiación en las próximas décadas. Tenía la intención de usar esta formulación para alejarse de la cuestión demasiado amplia de la vida inteligente y centrarse en aspectos individuales del problema, mientras pasaba de la discusión caótica a discusiones organizadas sobre temas específicos. Carl Sagan , un destacado defensor de SETI , usó y citó esta ecuación con tanta frecuencia que se la ha llamado "ecuación de Sagan".

La ecuación de Drake está estrechamente relacionada con la paradoja de Fermi . La Ecuación de Drake permitió estimar muy alto el número de civilizaciones inteligentes, en ausencia de pruebas rigurosas de su existencia. Combinado con la paradoja de Fermi, esto sugería que las civilizaciones muy avanzadas probablemente se estaban destruyendo a sí mismas. Este argumento se utiliza a menudo para señalar los peligros de la producción y el almacenamiento de armas de destrucción masiva . Críticas a los experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones , desde el punto de vista de algunas teorías exóticas y no reconocidas que pueden conducir a resultados difíciles de predecir de antemano (la aparición de agujeros negros microscópicos , extraños , etc., capaces de destruir la Tierra y la humanidad), se basó en argumentos similares, lo que dio a los científicos bastante cantidad de problemas. Un argumento similar es el Gran Filtro , que afirma que la ausencia de civilizaciones observables, dada la enorme cantidad de estrellas observables, se debe a que existe un cierto filtro que impide los contactos.

Así, el significado principal de la ecuación es reducir la gran cuestión del número de civilizaciones inteligentes a siete problemas más pequeños.

Estimaciones históricas de parámetros

Hay muchas opiniones sobre la mayoría de los parámetros, aquí están los números utilizados por Drake en 1961:

R = 1/año (se forma una estrella por año), f p = 0.5 (la mitad de las estrellas tienen planetas), n e = 2 (en promedio, dos planetas en el sistema son habitables), f l = 1 (si la vida es posible, seguramente surgirá), f i \u003d 0.01 (1% de probabilidad de que la vida se desarrolle de manera razonable), f c = 0.01 (1% de las civilizaciones pueden y quieren establecer contacto), L = 10.000 años (una civilización técnicamente avanzada existe desde hace 10.000 años, según datos de la Tierra).

La ecuación de Drake da N = 1 x 0,5 x 2 x 1 x 0,01 x 0,01 x 10.000 = 1.

El valor de R se determina a partir de medidas astronómicas y es la cantidad menos discutida; f p es menos definido, pero tampoco genera mucha discusión. La fiabilidad de n e era bastante alta, pero tras el descubrimiento de numerosos gigantes gaseosos en órbitas de pequeño radio, no aptas para la vida, surgieron dudas. Además, muchas estrellas de nuestra galaxia son enanas rojas que emiten rayos X duros que, según las simulaciones, pueden incluso destruir la atmósfera. Asimismo, no se ha investigado la posibilidad de la existencia de vida en los satélites de planetas gigantes, como Joviano Europa o Saturno Titán .

La evidencia geológica sugiere que f l puede ser muy grande: la vida en la Tierra surgió aproximadamente al mismo tiempo que se formaron las condiciones adecuadas para ella. Sin embargo, esta evidencia se basa en el material de un solo planeta y está sujeta al principio antrópico . También se observa que la vida en la Tierra se originó a partir de una sola fuente ( último ancestro común universal ), lo que se suma al elemento del azar.

El determinante clave de f l podría ser el descubrimiento de vida en Marte , en otro planeta o en la luna. El descubrimiento de vida en Marte que evolucionó independientemente de la de la Tierra podría elevar significativamente las estimaciones de f l . Sin embargo, esto no resolverá el problema del pequeño tamaño de la muestra o la dependencia de los resultados.

Asimismo, se esgrimen argumentos similares en relación con fi y f c al considerar a la Tierra como modelo: la mente que posee la comunicación interplanetaria, según la versión generalmente aceptada, surgió solo una vez cada 4 mil millones de años de existencia de la vida. Sólo puede significar que una vida suficientemente anciana puede desarrollarse hasta el nivel requerido. También se observa que las posibilidades de comunicación interplanetaria existen desde hace menos de 60 años de la existencia multimilenaria de la humanidad.

f i , f c y L , así como f l , se basan únicamente en supuestos. Las estimaciones de fi se formaron bajo la influencia del descubrimiento de la posición del Sistema Solar en la Galaxia, que es favorable desde el punto de vista de la lejanía de los lugares de frecuentes estallidos de nova . También se considera la influencia de un satélite masivo en la estabilización de la rotación de la Tierra. La explosión del Cámbrico también sugiere que el desarrollo de la vida depende de algunas condiciones específicas que rara vez ocurren. Varias teorías afirman que la vida es muy frágil y que es muy probable que varios cataclismos la destruyan por completo. Uno de los resultados probables de la búsqueda de vida en Marte también se llama el descubrimiento de vida que surgió pero murió.

El astrónomo Carl Sagan argumentó que todos los parámetros excepto L son bastante altos, y la probabilidad de detectar vida inteligente está determinada principalmente por la capacidad de una civilización para evitar la autodestrucción, dadas todas las posibilidades para ello. Sagan usó la Ecuación de Drake como argumento para la necesidad de cuidar el medio ambiente y reducir el riesgo de guerras nucleares .

Dependiendo de las suposiciones hechas , N a menudo resulta ser significativamente mayor que 1. Son estas estimaciones las que motivaron el movimiento SETI .

Otras suposiciones dan valores muy cercanos a cero para N , pero estos resultados a menudo chocan con una variante del principio antrópico: no importa cuán pequeña sea la probabilidad de vida inteligente, tal vida debe existir, de lo contrario nadie podría hacer tal pregunta.

Algunos resultados para varios supuestos:

R = 10/año, f p = 0,5, n e = 2, f l = 1, f i = 0,01, f c = 0,01 y L = 50.000 años. N = 10 × 0,5 × 2 × 1 × 0,01 × 0,01 × 50 000 = 50 (en un momento dado, hay unas 50 civilizaciones capaces de establecer contacto).

Las evaluaciones pesimistas, sin embargo, argumentan que la vida rara vez se desarrolla a un nivel razonable y que las civilizaciones avanzadas no viven mucho:

R = 10/año, f p = 0,5, n e = 0,005, f l = 1, f i = 0,001, f c = 0,01 y L = 500 años. N = 10 × 0,5 × 0,005 × 1 × 0,001 × 0,01 × 500 = 0,000 125 (lo más probable es que estemos solos).

Las estimaciones optimistas afirman que el 10% puede y está dispuesto a hacer contacto y aún existe por hasta 100,000 años:

R = 20/año, f p = 0,1, n e = 0,5, f l = 1, f i = 0,5, f c = 0,1 y L = 100.000 años. N = 20 × 0,1 × 0,5 × 1 × 0,5 × 0,1 × 100.000 = 5.000 (lo más probable es que hagamos contacto).

Estimaciones modernas

Esta sección proporciona los valores de parámetros más confiables hasta la fecha.

R = tasa de formación de estrellas .

Calificado por Drake como 10/año. Los últimos resultados de la NASA y la Agencia Espacial Europea dan un valor de 7 por año. [2]

f p = proporción de estrellas con sistemas planetarios .

Calificado por Drake como 0.5. Según estudios recientes, al menos el 30% de las estrellas de tipo solar tienen planetas.[ aclarar ] [3] , y dado que solo se encuentran planetas grandes, esta estimación puede considerarse una subestimación. [4] Los estudios infrarrojos de discos de polvo alrededor de estrellas jóvenes sugieren que entre el 20 y el 60 % de las estrellas de tipo solar pueden formar planetas similares a la Tierra. [5]

n e = número medio de planetas o satélites adecuados en un sistema .

La puntuación de Drake es 2. Marcy señala [4] que la mayoría de los planetas descubiertos tienen órbitas muy excéntricas o pasan demasiado cerca de la estrella. Sin embargo, se conocen sistemas que tienen una estrella de tipo solar y planetas con órbitas favorables ( HD 70642 , HD 154345 o Gliese 849 ). Es probable que tengan planetas de tipo terrestre en una región habitable, los cuales no fueron descubiertos por su pequeño tamaño. También se argumenta que la vida no requiere una estrella similar al Sol o un planeta similar a la Tierra para que surja la vida; Gliese 581 d también podría ser habitable. [6] [7] Actualmente Se conocen más de 3600 exoplanetas, de los cuales 52 son potencialmente habitables, lo que hasta ahora da solo .

n_{e}>0{,}014

Incluso para un planeta en la zona habitable , la aparición de vida puede ser imposible debido a la falta de ciertos elementos químicos. [8] Además, existe la hipótesis de la Tierra única , que establece que la combinación de todos los factores necesarios es extremadamente improbable, y quizás la Tierra sea única en este sentido. Entonces se considera que n e es una cantidad extremadamente pequeña.

f l = probabilidad de aparición de vida en condiciones adecuadas .

Estimado por Drake como 1. En 2002, Charles Lineweaver y Tamara Davis estimaron f l como >0,13 para planetas con más de mil millones de años de historia según las estadísticas de la Tierra. [9] Lineweaver también determinó que alrededor del 10% de las estrellas de la galaxia son habitables en términos de tener elementos pesados, alejarse de las supernovas y tener una estructura razonablemente estable. [diez]

f i = la probabilidad de desarrollo antes de la aparición de la mente .

Estimado por Drake como 0.01.

fc = proporción de civilizaciones con la capacidad y el deseo de establecer contacto .

Estimado por Drake como 0.01.

L = esperanza de vida de una civilización durante la cual intenta establecer contacto .

La estimación de Drake es de 10.000 años. En un artículo de Scientific American , Michael Schemmer estimó L en 420 años basándose en sesenta civilizaciones históricas. Usando estadísticas de civilizaciones "modernas", obtuvo 304 años. Sin embargo, la caída de las civilizaciones generalmente no ha ido acompañada de una pérdida total de tecnología, lo que impediría que se las considerara separadas en el sentido de la Ecuación de Drake. Al mismo tiempo, la ausencia de métodos de comunicación interestelar también nos permite declarar este período cero. El valor de L se puede medir desde la fecha de creación de la radioastronomía en 1938 hasta la actualidad. En 2019, por lo tanto, L tiene al menos 81 años. Sin embargo, tal estimación no tiene sentido: 70 años es el mínimo, en ausencia de conjeturas sobre el máximo. 10.000 años sigue siendo el valor más popular.

Total:

R = 7/año, f p = 0,5, n e = 0,014, f l = 0,13, f i = 0,01, f c = 0,01 y L = 10.000 años.

Obtenemos:

N = 7 × 0,5 × 0,014 × 0,13 × 0,01 × 0,01 × 10.000 = 0,006 37 y la existencia de contactados se considera improbable.

Crítica

Dado que actualmente se sabe que solo un planeta alberga vida inteligente, la mayoría de los parámetros en la ecuación de Drake se basan en suposiciones. Sin embargo, la presencia de vida en la Tierra hace que la hipótesis de la existencia de vida extraterrestre sea al menos posible, si no probable [11] [12] [13] . En 2003, el escritor de ciencia ficción Michael Crichton declaró en una conferencia en Caltech : “Para ser precisos, la ecuación de Drake no tiene ningún sentido y no tiene nada que ver con la ciencia. Considero que la ciencia solo puede crear hipótesis comprobables. La ecuación de Drake no se puede verificar y, por lo tanto, no puedo clasificar a SETI como una ciencia. SETI es como una religión, no se puede refutar" [14] .

También tenga en cuenta que los experimentos SETI no están destinados a buscar vida en toda la galaxia, sino a objetivos más estrechos, no estadísticos, por ejemplo, "¿Existe una civilización dentro de los 50 años luz del Sol que utiliza una determinada sección de la radio ?" banda para la comunicación."

Una de las respuestas a las críticas a la ecuación de Drake [15] es que, incluso sin dar números exactos, la ecuación provocó discusiones serias de astrofísica, biología, geología y permitió que se asignaran cantidades significativas al desarrollo de la astronomía, centrándose en aspectos prácticos. búsquedas de aspectos.

En 2005, Alexander Zaitsev en su artículo “La ecuación de Drake con el coeficiente METI” [16] sugirió que para establecer contacto, además de un alto nivel científico y técnico, una civilización también debe tener el comportamiento adecuado, y formuló un además del principio antrópico de participación. La humanidad es capaz de transmitir señales de radio que podrían captarse de estrellas cercanas, pero no realiza intentos específicos regulares para transmitir sus mensajes. A. L. Zaitsev propuso introducir el coeficiente METI [17] , que determina la proporción de civilizaciones que no solo han alcanzado el nivel tecnológico apropiado para transmitir mensajes de radio, sino que también envían señales de manera regular y decidida.

también criticado evaluación de la probabilidad del origen de la vida desde el punto de vista de un terrícola. La evolución de la vida en otros planetas podría haber ido en una dirección diferente ya en una etapa muy temprana (selección natural de reacciones químicas) incluso antes del nacimiento de la vida misma en su definición clásica. La dificultad para evaluar el factor radica en el hecho de que es difícil para la mayoría de los terrícolas incluso imaginar una vida radicalmente diferente a la terrenal.

Se observa [18] que la ecuación de Drake no tiene en cuenta el cambio en el tiempo de los parámetros incluidos en la ecuación. Las generalizaciones dinámicas de la ecuación fueron propuestas por J. Kreifeldt, L. M. Gindilis y A. D. Panov . Las generalizaciones dinámicas pasan a la ecuación clásica de Drake bajo los siguientes supuestos:

la tasa de formación de estrellas no depende del tiempo;
las estrellas tienen una vida infinita;
el tiempo de formación de la civilización es insignificantemente pequeño en comparación con la edad de la Galaxia.

Estas suposiciones son bastante aproximadas y pueden afectar significativamente el resultado de la ecuación.

Véase también

Notas

↑ Drake Formula Archivado el 1 de julio de 2014 en Wayback Machine .
↑ La Vía Láctea produce siete nuevas estrellas por año, dicen los científicos . Centro de Vuelo Espacial Goddard, NASA. Consultado el 8 de mayo de 2008. Archivado desde el original el 22 de agosto de 2011.
↑ Un trío de supertierras (enlace no disponible) . Observatorio Europeo Austral. Consultado el 24 de junio de 2008. Archivado desde el original el 7 de octubre de 2008. (indefinido)
↑ 12 Marcy , G .; Mayordomo, R.; Fischer, D.; et al. Propiedades observadas de exoplanetas : masas, órbitas y metalicidades // Suplemento de progreso de la física teórica : diario. - 2005. - vol. 158 . - Pág. 24-42 . -doi : 10.1086/ 172208 . Archivado desde el original el 2 de octubre de 2008.
↑ Muchas, quizás la mayoría, de las estrellas similares al Sol cercanas pueden formar planetas rocosos . Consultado el 6 de noviembre de 2008. Archivado desde el original el 22 de agosto de 2011.
↑ W. von Bloh, C. Bounama, M. Cuntz y S. Franck. La habitabilidad de las súper-Tierras en Gliese 581 // Astronomy and Astrophysics : journal . - 2007. - vol. 476 . — Pág. 1365 . -doi : 10.1051/0004-6361 : 20077939 .
↑ F. Selsis, J. F. Kasting, B. Levrard, J. Paillet, I. Ribas, X. Delfosse. ¿Planetas habitables alrededor de la estrella Gliese 581? (inglés) // Astronomía y astrofísica : revista. - 2007. - vol. 476 . - Pág. 1373 . -doi : 10.1051/0004-6361 : 20078091 .
↑ Trimble, V. Origen de los elementos biológicamente importantes (ing.) // Orig Life Evol Biosph.. - 1997. - Vol. 27 , núm. 1-3 . - Pág. 3-21 . -doi : 10.1023/A : 1006561811750 . —PMID 9150565 .
↑ Lineweaver, CH, Davis, TM ¿La rápida aparición de vida en la Tierra sugiere que la vida es común en el universo? (Inglés) // Astrobiología: revista. - 2002. - vol. 2 , núm. 3 . - pág. 293-304 . -doi : 10.1089/ 153110702762027871 . —PMID 12530239 .
↑ Una décima parte de las estrellas puede albergar vida . Nuevo científico (1 de enero de 2004). Consultado el 8 de mayo de 2008. Archivado desde el original el 22 de agosto de 2011.
↑ Walterbos, René. Inteligencia Extraterrestre y Viajes Interestelares. Archivado el 6 de junio de 2010 en el Departamento de Astronomía de Wayback Machine NMSU. Consultado el 16 de diciembre de 2006 .
↑ Bricker, David. La vida o algo parecido. Archivado el 16 de enero de 2010 en Wayback Machine Space . Volumen XXVII Número 1. Revista de investigación y actividad creativa de la Universidad de Indiana. Inteligencia En La Vía Láctea. Archivado el 21 de noviembre de 2009 en Wayback Machine Principia. Consultado el 17 de diciembre de 2006 .
↑ Johnson, Stevens F. La ecuación de Drake. Archivado el 12 de abril de 2008 en el Departamento de Física/Ciencia de Wayback Machine , Universidad Estatal de Bemidji. 25 de junio de 2003 ¿Existe vida extraterrestre? (enlace no disponible) Revista electrónica de la Sociedad Astronómica del Atlántico. Volumen 1, Número 4. Noviembre de 1989.
↑ crichton-official.com (enlace descendente) . Consultado el 13 de agosto de 2008. Archivado desde el original el 1 de enero de 2006. (indefinido)
↑ Jill Tarter, The Cosmic Haystack Is Large , revista Skeptical Inquirer, mayo de 2006.
↑ Ecuación de Drake con coeficiente METI . Consultado el 22 de junio de 2017. Archivado desde el original el 21 de mayo de 2017. (indefinido)
↑ Alexander Zaitsev. La ecuación de Drake: agregar un factor METI . Liga SETI (mayo de 2005). Consultado el 3 de enero de 2012. Archivado desde el original el 6 de noviembre de 2012. (indefinido)
↑ ver, por ejemplo, "Generalizaciones dinámicas de la fórmula de Drake", A. D. Panov Copia archivada del 12 de mayo de 2013 en Wayback Machine

Literatura

Lem S. N = R * f p n c f e f i f c L : [ensayo] // Lem S. Moloch. M.: AST; Transitbook, 2005. S. 612-617.
El problema del CETI (Comunicación con civilizaciones extraterrestres). Bajo la dirección editorial de S. A. Kaplan // Mir Moscú, 1975. Cada capítulo del libro está dedicado a uno o más factores de la ecuación de Drake.

Enlaces

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