Drake-Gleichung Exobiologie Grundidee N = R · fₚ · nₑ · fₗ · fᵢ · fₖ · L: Die Drake-Gleichung aus dem Jahr 1961 [6] dient zur Abschätzung der Anzahl möglicher intelligenter Zivilisationen in unserer Galaxie. Die Bauteile der Drake-Gleichung sind hier kurz vorgestellt. Legende N = Anzahl außerirdischer Zivilisationen, die mit uns kommunizieren könnten und wöllten [1] R = mittlere Sternenentstehungsrate, etwa 4 bis 9 Sonnenmassen pro Jahr [2] fₚ = Anteil der Sterne mit Planetensystemen, eine Annahme ist 0,5 nₑ = durchschnittliche Anzahl der Planeten (pro Stern) innerhalb der Ökosphäre fₗ = Anteil an Planeten mit Leben fᵢ = Anteil an Planeten mit intelligentem Leben fₖ = Anteil an Planeten mit Interesse an interstellarer Kommunikation L = Lebensdauer einer technischen Zivilisation in Jahren Die ursprünglichen Annahmen aus dem Jahr 1961 [6] R = 1 neu entstandener Stern pro Jahr im Durchschnitt für unsere Galaxie fₚ = 0,2 bis 0,5, also zwischen einem Fünften und der Hälfte aller Sterne werden Planeten haben. nₑ = 1 to 5 dieser Planeten bieten die Möglichkeit zur Entwicklung von Leben fₗ = 1 (100%) dieser Planeten werden Leben hervorbringen Abiogenese ↗ fᵢ = 1 (100%) dieser Planeten werden intelligentes Leben hervorbringen. fₖ = 0,1 bis 0.2 (10–20%) zeigen Interesse an interstellarer Kommunikation. L = Irgendwo zwischen 1000 und 100,000,000 Jahren Setzt man in die Gleichung die kleinsten Werte für die Schätzungen der einzelnen Faktoren ein, so kommt man auf eine Anzahl von N=20 kommunikationswilligen Zivilisationen in unser Galaxie. Setzt man hingegen die größten Schätzwerte ein, so erhöht sich die Anzahl solcher Zivilisationen in unserer Galaxie auf 100 Millionen. Die kosmologischen Annahmen von 1961 waren sehr realistisch Die ursprünglichen Annahmen über die physikalischen Eigenschaften unserer Galaxis können rückblickend als recht realistisch eingeschätzt werden. 2010 kam man zu der Einschätzung, dass pro Jahr das etwa 0,68 bis 1,45fache der Sonne neu als Stern geboren wird [7]. Das liegt nahe bei dem Wert von 1 aus dem Jahr 1961. Dividiert man das durch die angenommen durchschnittliche Masse neu geborener Sterne von etwa 0,5 gelangt man für R zu etwa 2 neu entstandenen Sternen pro Jahr in unserer Galaxie [8]. Heute geht man aufgrund von tatsächlich entdeckten Exoplaneten davon aus, dass so gut wie jeder Stern von Planeten umgeben ist [9], damit wäre der realistische Wert für fₚ tatsächlich fast 1. In den 2010er Jahren kam man aufgrund von neu entdeckten Exoplaneten zu gut begründeten Abschätzungen über die Anzahl von Planeten ähnlich der Erde [10]. Als realistische Abschätzung für die Anzahl von Planeten nₑ mit möglichen Leben für jeden Stern liegen damit bei etwa 3 bis 5. Die großen Unbekannten: die Evolution von Intelligenz Die rein physikalisch-kosmologischen Faktoren R, fₚ und nₑ der Drake-Gleichung kann man heute sehr zuverlässig abschätzen. Völlig unklar hingegen sind die Faktoren fₗ, fᵢ und fₖ. Diese Faktoren betreffen die Evolution von Leben. Zwar begann die Evolution biologischen Lebens auf der Erde sehr schnell nachdem sie abgekühlt war [11]. Doch dann dauerte es gut 3 Milliarden Jahre, bis aus den ersten organischen Lebensformen echte Tiere entstanden [12]. Und dann dauerte es noch einmal gut 541 Millionen Jahre - nämlich bis heute - bis daraus eine technologische Zivilisation entstanden war. Die schwer zu beantwortende Frage ist: warum brauchte die biologische Evolution nach einem schnellen Start kurz nach der Erdentstehung quälende Jahrmilliarden bis zur Entstehung einer technischen Zivilisation? Und wenn der Prozess auf der Erde so lange dauerte, kann es sein, dass ihm dann etwas höchst Zufälliges anhaftet, er kein notwendiges Ergebnis auch auf sehr erdähnlichen Planeten ist? Die Idee, dass sich biologisches Leben fast gesetzesmäßig hin zu "höheren" Formen entwickelt betrachten Biologen unter dem Stichwort evolutionäre Transitionen ↗ Die Drake-Gleichung und das SETI-Projekt Fast zeitglich mit der Formulierung der Drake-Gleichung begann um das Jahr 1960 auch die ernsthafte Suche nach Anzeichen von außerirdischem Leben [13]. Die Bemühungen fasste man später und dem Titel SETI - Search for Extraterrestrial Intelligence zusammen. Im Wesentlichen sucht man bei diesem Projekt den Himmel nach elektromagnetischen wellen ab, die von einer außerdischen Intelligenz stammen könnten. Siehe auch SETI ↗ Die Drake-Gleichung und das Fermi-Paradoxon Die Drake-Gleichung legt es nahe, dass es im Universum eine sehr große Anzahl von technologischen Zivilisationen geben könnte. Warum sehen wir dann davon nichts? Seit dem Jahr 1960 sucht der Mensch vergeblich den Himmel nach Signalen von außerirdischen Intellienzen ab. Diesen scheinbare Widerspruch bezeichnet man heute als Fermi-Paradoxon ↗ Was ist die Drake-Gleichung aus mathematischer Sicht? Mathematisch gesehen ist die Drake-Gleichung eine Funktion. Rechts vom Gleichheitszeichen stehen insgesamt 7 unabhängige Variablen. Links vom Gleichheitszeichen steht die eine abhängige Variable N, für den Funktionswert man sich interessiert. Die Drake-Gleichung gehört zu verschiedenen Konzepten der Mathematik. Die Drake-Gleichung ist eine Funktion ↗ Die Drake-Gleichung ist eine mehrdimensionale Funktion (externer Link) Die Drake-Gleichung hat als Funktionsterm einen Produktterm ↗ Fußnoten [1] The Drake Equation Revisited: Part I. In: Astrobiology Magazine. September 29th, 2003. Online: https://web.archive.org/web/20110807024927/http://www.astrobio.net/index.php?option=com_retrospection&task=detail&id=610 [2] Frank White: The Seti Factor – How the Search for Extraterrestrial Intelligence Is Changing Our View of the Universe and Ourselves. Walker & Company, New York 1990, ISBN 978-0-8027-1105-2. S. 77: N= "Number of Extraterrestrial Civilizations Able and Willing to Communicate". [3] Tibor Ganti: From quarks to galactical societies. Evolution of matter from elementary particles to galactical societies. Ungarischer Originaltitel: A kvarkoktól a galaktikus társadalmakig Alcíme: Az anyag evolúciója az elemi részektől a csillagközi társadalmakig. 1975. ISBN: 963-09-0384-9. [nur ungarisch]. Zur Wahrscheinlichkeit besiedelter Planeten: Seite 140 ff. [5] Louis Irwin, Abel Méndezk Alberto Fairén, Dirk Schulze-Makuch: Assessing the Possibility of Biological Complexity on Other Worlds, with an Estimate of the Occurrence of Complex Life in the Milky Way Galaxy. 2014. Challenges. 5. 10.3390/challe5010159. [100 Millionen Planeten mit biologisch komplexen Leben in unserer Galaxie] [6] Frank D. Drake: Project Ozma. In: Physics Today 14 (4), 40–46 (1961). pubs.aip.org. American Institute of Physics. Retrieved 27 April 2023. The question of the existence of intelligent life elsewhere in space has long fascinated people, but, until recently, has been properly left to the science‐fiction writers. [7] Robitaille, Thomas P.; Barbara A. Whitney (2010). "The present-day star formation rate of the Milky Way determined from Spitzer-detected young stellar objects". The Astrophysical Journal Letters. 710 (1): L11. arXiv:1001.3672 [8] Kennicutt, Robert C.; Evans, Neal J. (22 September 2012). "Star Formation in the Milky Way and Nearby Galaxies". Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 50 (1): 531–608. arXiv:1204.3552 [9] Cassan, A.; et al. (11 January 2012). "One or more bound planets per Milky Way star from microlensing observations". Nature. 481 (7380): 167–169. arXiv:1202.0903 [10] Petigura, Eric A.; Howard, Andrew W.; Marcy, Geoffrey W. (31 October 2013). "Prevalence of Earth-size planets orbiting Sun-like stars". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (48): 19273–19278. arXiv:1311.6806 [11] Urahn aller Lebewesen ernährte sich von Wasserstoff. In: Spektrum der Wissenschaft. März 2022. Seite 10. Der älteste plausible Urahn aller heute lebenden Organismen lebte wahrscheinlich bereits vor 3,5 Milliarden Jahren. Die Erde selbst ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt. Siehe auch LUCA ↗ [12] Rachel A. Wood. Evolution. Aufstieg der Tiere. In: Spektrum der Wissenschaft. August 2020. Seite 32 bis 39. Die Tiere entwickelten sich explosionsartig vor etwa 541 Millionen Jahren. Die gut 4000 Millionen Jahre zuvor sahen auf der Erde bestenfalls Einzeller und mehrzelliges pflanzliches Leben. Online: https://www.spektrum.de/magazin/aufstieg-der-tiere/1744788 [13] H. Paul Shuch: Project Ozma – The Birth of Observational SETI. In: ebender: Searching for extraterrestrial intelligence – SETI past, present, and future. Springer, Berlin 2011, ISBN 978-3-642-13195-0, S. 13 ff. SETI Exoplaneten Exobiologie Leben Evolution Evolutionäre Transitionen Fermi-Paradoxon Astronomie Kosmologie Mehrdimensionale Funktion (externer Link) Formeln [Liste] Physik-Lexikon Drake-Gleichung auf Wikipedia Zurück zur Startseite