Laat Drake je uitleggen waarom er zeker weten aliens bestaan

Deze week werd door een onderzoeksteam in El Paso in de Amerikaanse staat Texas een index opgesteld voor het inschatten van de complexiteit van potentieel buitenaards leven. Op basis van die index, de Biological Complexity Index, schatten ze in dat er misschien wel honderd miljoen planeten in ons melkwegstelsel zijn met complex leven.

Dit is niet de eerste keer dat de wetenschap zich optimistisch uitspreekt over de kans dat we niet alleen zijn in het universum. Vorige maand werd voor het eerst een exoplaneet (een planeet buiten ons zonnestelsel) ontdekt die zich niet alleen in de bewoonbare ‘sweet spot’ rondom zijn nabije ster bevindt, maar ook nog eens ongeveer net zo groot is als de aarde. Seth Shostak, onderzoeksleider binnen het SETI-instituut dat zich bezig houdt met de zoektocht naar buitenaards leven, verwacht dat de eerste tekenen van leven binnen twintig jaar ontdekt zullen zijn.  Zulk ruimte-optimisme, het geloof dat er ‘out there’ ergens leven is, is niet nieuw. Sinds we als mensheid onze voelsprieten buiten de aarde zijn gaan opsteken, hebben we ons altijd afgevraagd:

Sinds het ontwikkelen van de ruimtevaart zijn we ook daadwerkelijk begonnen met het zoeken naar buitenaards leven. De oervader van deze zoektocht is zonder twijfel de astronoom en astrofysicus Frank Drake.

Zijn befaamde Drake Equation, opgesteld in 1961, is de eerste poging om een echte inschatting te maken van hoeveel leven er in het melkwegstelsel zou kunnen zijn, maar het is vooral een ware discussiestarter en bron van inspiratie geweest voor vijf decennia van filosoferen over buitenaards leven.

De formule staat aan de wieg van de internationale zoektocht naar het leven binnen en buiten ons zonnestelsel, en was het overtuigende argument dat leidde tot het oprichten van het door de Amerikaanse staat gefinancierde SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence) instituut. Zonder de Drake Equation zou het recente onderzoek in El Paso misschien nooit uitgevoerd zijn (toegegeven, dat is nogal een speculatie. Als je daarvan nu al terugdeinst kan je beter nu afhaken, want ik beloof je: het wordt nog veel erger). 
Voor het geschiedkundig besef lijkt het me dus een leerzame ervaring om deze historische vergelijking eens op te diepen en uit te werken.  De vergelijking ziet er zo uit (tenminste, als je net zo gigantisch goed bent met Photoshop als ik):

Eén van de redenen voor de populariteit van de formule is de elegante simpelheid ervan. Ik zal je erdoorheen lopen, ik beloof dat het niet zo ingewikkeld is als het er misschien uitziet (tenzij je wiskundige of natuurkundige of zo bent. Dan schud je waarschijnlijk in teleurstelling je hoofd over het feit dat een wetenschapsredacteur een vergelijking zonder machten durft aan te duiden als ‘ingewikkeld’).

Noot: we gaan hieronder een vergelijking doorlopen. Mocht dat niet je ding zijn dan is er de TL;DR, namelijk alleen de eerste en laatste zin van elke variabele -red.

N is het getal waar we naar op zoek zijn. N staat in de vergelijking voor het aantal buitenaardse beschavingen dat in staat is tot communicatie. Als we de hele formule correct invullen weten we dus hoeveel intelligente ET-volkeren er in ons melkwegstelsel bestaan.

R* staat voor het aantal sterren in het sterrenstelsel. Frank Drake hanteerde in zijn formule oorspronkelijk de nieuwe formatie van sterren (1 per jaar), maar voor het uitleggen is het handiger om uit te gaan van de huidige schatting van hoeveel sterren er in totaal in het melkwegstelsel zijn: 300 miljard.

 fp is het deel van deze sterren dat planeten heeft. Drake’s schatting was dat tussen 20 en 50% van de sterren een planetenstelsel heeft. Huidige schattingen zijn dat de aanwezigheid van planeten eerder regel dan uitzondering is en dat fp dus bij 1 in de buurt komt. Laten we conservatief zijn in de inschatting en voor dit getal 90 procent of 0.9 hanteren.

 ne is het aantal planeten per planetair systeem dat ecologisch in staat zou kunnen zijn om leven te herbergen. In ons sterrenstelsel zijn er, naast de aarde zelf, al meerdere geschikte kandidaten: Mars, de manen Titan en Enceladus van Saturnus, en Jupiter’s maan Europa zijn een paar van de meest in het oog springende mogelijkheden. Drake schatte dit aantal op een gemiddelde tussen 1 en 5, en dat lijkt, ons eigen zonnestelsel in ogenschouw nemend, in elk geval een redelijke schatting - misschien zelfs wat aan de lage kant. Laten we in dit geval uitgaan van ne = 1, vrij conservatief misschien, maar mooi in lijn met onze bevindingen binnen ons zonnestelsel tot nu toe.

fl staat voor het deel van deze geschikt lijkende planeten dat daadwerkelijk leven voortbrengt. Drake ging uit van de redenering dat we één observeerbaar voorbeeld hebben (namelijk de aarde) en dat ene voorbeeld heeft inderdaad leven voortgebracht. fl is volgens hem dus 100%, dus de waarde is 1. Realistisch gezien is de overweging natuurlijk behoorlijk wat complexer, maar als we kijken naar hoe snel de aarde leven voortbracht toen er niet meer aan de lopende band asteroïden op het oppervlak crashten, lijkt het alsof het leven zodra de omstandigheden goed zijn onmiddellijk begint te ontwikkelen. Mogelijk is de waarde van fl dus inderdaad niet ver van 1.

fi - het deel van deze planeten met leven dat intelligent leven voortbrengt. Drake pakte hier weer dezelfde redenering: onze aarde is het enige voorbeeld, en hey presto, wij bestaan, dus fi = 1. Laat het duidelijk zijn dat we ons hier (vanaf ongeveer het vorige punt) steeds meer in het territorium van de grote gok aan het begeven zijn. De meningen zijn over dit punt dan ook sterk verdeeld. De pessimistische visie is dat het ontstaan van intelligent leven op Aarde het resultaat is van een serie ontzettende toevalligheden. De positieve visie is dat intelligentie een evolutionair voordeel is voor soorten (en een groot voordeel ook), en dat er altijd ecologische niches zullen zijn waarin op intelligentie geselecteerd wordt. Ikzelf zou me voorzichtig bij het tweede kamp aansluiten, maar het is wel zo dat het zo’n drie miljard jaar geduurd heeft voor het op onze planeet zo ver was. Ik zou hier een voorzichtige stab in the dark doen en roepen dat ongeveer een tiende van de planeten met leven uiteindelijk intelligent leven voortbrengt (want Carl Sagan doet dat ook in zijn uitleg en <3 Carl Sagan). Dus fi is dan 0.10.

fc is de communicatieve fractie: hoeveel van deze planeten met intelligent leven ontwikkelt uiteindelijk de technologische mogelijkheid om berichten de ruimte in te sturen? Dit is het moment waarop de speculaties werkelijk shaky beginnen te worden en ik spijt begin te krijgen dat ik dit artikel ben gaan schrijven. Drake deed een ruwe schatting dat 10-20% van de 'intelligente planeten’ uiteindelijk een technologische beschaving met mogelijkheden tot communicatie wordt. In onze enige testcase, wij mensen hier op aarde, waren het vooral onze opponeerbare duimen die ervoor gezorgd hebben dat we ons technologisch genoeg konden ontwikkelen om kennis op te slaan en door te geven aan volgende generaties. Of dat een harde eis is voor communicatief leven is een vraag waarmee je echt niet bij mij moet zijn. Dus we blijven aan de conservatieve kant van Drake’s 10-20% en gaan voor fc = 0.10.

L is de houdbaarheid van een dergelijke communicatieve beschaving. Er zijn vele mogelijke bedreigingen voor een dergelijke beschaving: nucleaire oorlog, klimaatgerelateerde catastrofes, komeetinslagen, virussen, etcetera. Drake zei: 1000 tot 100 miljoen jaar. Vooruit, Drake.  Samengevat leidt dat tot de volgende stelling:  Er zijn 300 miljard sterren in de melkweg, waarvan 90% een planetenstelsel heeft met gemiddeld 3 ecologisch geschikte planeten, waarvan er misschien 1 leven voortbrengt. Op een tiende van deze met leven bevlekte planeten ontstaat intelligent leven, waarvan 15% uiteindelijk in staat is tot interstellaire communicatie. Deze communicerende beschavingen houden 1000 tot 100.000.000 jaar stand.  De berekening wordt dan: 300.000.000.000 x 0.9 x 1 x 1 x 0.1 x 0.15 x 1000 tot 100.000.0000 = N N is dan, afhankelijk van de houdbaarheid van communicatieve beschavingen:  *tromgeroffel* Tussen de 27 en 2.700.000 buitenaardse, technologische, communicatieve beschavingen. In ons melkwegstelsel alleen al. En er zijn miljarden melkwegstelsels.   Drake zegt dus zonder enige twijfel:

Natuurlijk staat deze berekening bol van de wilde speculaties. Dat is de grote kritiek op de vergelijking van Drake - afhankelijk van hoe je de waarden inschat kan je het resultaat eruit persen dat je wil (als je het niet eens bent met mijn waarden kan je hier trouwens zelf je eigen inschattingen invullen en uitwerken). Dat is een valide punt en een groot probleem als je de formule letterlijk zou willen toepassen om tot een definitief cijfer te komen. De meeste wetenschappers en filosofen beschouwen de vergelijking dan ook eerder als een manier om de discussie over buitenaards leven aan te zwengelen. Dat is ook hoe Frank Drake zelf de formule oorspronkelijk bedoelde.  Eén van de bekendste kritische argumenten is de Fermi-paradox. De zon, zo luidt deze stelling, is een relatief jonge ster, en er zijn vele sterren die vele malen langer bestaan dan onze zon. Rond sommige van deze sterren draaien planeten waarop leven zou kunnen ontstaan. Intelligent leven zal zich waarschijnlijk uiteindelijk aan ruimtevaart wagen (wij zijn er tenslotte al mee bezig en wij zijn op stellaire schaal nog baby’s). Zelfs met een langzame voortgang van interstellair reizen zou het melkwegstelsel binnen enkele tientallen miljoenen jaren volledig gekoloniseerd kunnen zijn. De vraag is dus, als er zo veel buitenaards leven zou zijn, Waar de fuck is iedereen? Als er zoveel ruimtevarende beschavingen zouden zijn, waarom hebben we er dan nog geen enkele gezien?

Op zich is het niet vreemd dat we nog geen tekenen van leven hebben opgesnord. Dezelfde factor die maakt dat het waarschijnlijk is dat er ergens in de melkweg wel leven zal zijn is de factor die ervoor zorgt dat we ze misschien nooit zullen tegenkomen: het stelsel is zó

Zelfs als we een ruimteschip zouden ontwikkelen dat zo snel als het licht zou gaan (wat hoogstwaarschijnlijk fysiek onmogelijk is), en een radiobereik van duizend lichtjaar zouden hebben, zouden we nog bijna honderdduizend jaar bezig zijn om het melkwegstelsel af te tasten. Zelfs al zouden we een buitenaardse kolonie vinden op een afstand van 1.000 lichtjaar, wat in de schaal van het geheel echt peanuts is, dan zou een conversatie met onze galactische buren telkens duizend jaar pauze tussen de antwoorden hebben. Dan gaat een skype-conversatie met mijn oma nog soepeler.

Like ons trouwens op Facebook voor meer van dit soort leuke dingen: