Godine 1961. slavni astronom i astrofizičar Frank Drake formulirao je jednadžbu za procjenu broja izvanzemaljskih civilizacija u našoj galaksiji u bilo kojem trenutku. Poznat kao ' Drakeova jednadžba “, ova je formula bila probabilistički argument koji je trebao uspostaviti neki kontekst za Potraga za izvanzemaljskom inteligencijom (SETI). Naravno, jednadžba je bila teorijske prirode i većina njezinih varijabli još uvijek nije dobro ograničena.
Na primjer, dok danas astronomi mogu s povjerenjem govoriti o brzini nastajanja novih zvijezda i vjerojatnom broju zvijezda koje imaju egzoplanete, ne mogu reći koliko će od tih planeta vjerojatno podržavati život. Srećom, profesore David Kipping sa Sveučilišta Columbia nedavno je izvršio statističku analizu koja pokazuje da je svemir koji vrvi životom 'najpovoljnija oklada'.
Kipping je docent na Odsjeku za astronomiju Kolumbije i istraživač ekstrasolarnih planeta i mjeseca. On je također vođa Columbije Cool Worlds Lab , grupa posvećena otkrivanju i analizi potencijalno nastanjivih egzoplaneta. Njegova posljednja studija objavljena je u Proceedings of the National Academy of Sciences, pod naslovom “ Objektivna Bayesova analiza ranog početka života i našeg kasnog dolaska .'
Drakeova jednadžba, matematička formula za vjerojatnost pronalaska života ili naprednih civilizacija u svemiru. Zasluge: Sveučilište u Rochesteru
Radi studije, prof. Kipping je razmatrao kronologiju života na Zemlji, od najranijih dokaza mikroba do pojave složenih organizama – poput čovječanstva. Zatim je postavio pitanje koliko bi se često život (i inteligentni život za početak) ponovno pojavio ako bi se ova kronologija vrtjela unatrag i naprijed, iznova i iznova. Na kraju je pronašao četiri moguća odgovora:
- Život je uobičajen i često razvija inteligenciju
- Život je rijedak, ali često razvija inteligenciju
- Život je uobičajen i rijetko razvija inteligenciju
- Život je rijedak i rijetko razvija inteligencijuI.
Kipping je zatim ove četiri mogućnosti podvrgao tehnici statističke analize poznatoj kao Bayesov zaključak kako bi odmjerio modele jedan protiv drugog. Ova tehnika opisuje vjerojatnost događaja na temelju prethodnog znanja, a zatim ažurira te vjerojatnosti kako novi podaci postanu dostupni. Kako kaže prof. Kipping objasnio u izdanju Columbia News:
“U Bayesovom zaključivanju, prethodne distribucije vjerojatnosti uvijek moraju biti odabrane. Ali ključni rezultat ovdje je da kada se uspoređuje scenarij rijetkih i uobičajenih života, scenarij zajedničkog života uvijek je barem devet puta vjerojatniji od rijetkog...Tehnika je slična koeficijentu klađenja. Potiče opetovano testiranje novih dokaza u odnosu na vašu poziciju, u biti pozitivnu povratnu petlju pročišćavanja vaših procjena vjerojatnosti događaja.'
Ilustracija naših predaka hominida, vjerojatno Australopiteka, kako hodaju noću, pod osvijetljenim mlazom plina prije otprilike 3,5 milijuna godina. Zasluge slike: NASA, ESA, G. Cecil (UNC, Chapel Hill) i J. DePasquale (STScI)
Da bismo sve to razbili, najraniji poznati dokaz za život dolazi u obliku fosiliziranih bakterija pronađenih u naslagama cirkona na dnu oceana. Na temelju iscrpljivanja ugljika-13, te su naslage nastale samo 300 milijuna godina nakon Zemljinih oceana. U suštini, ove naslage ukazuju na to da se život na Zemlji u potpunosti pojavio prije 3,5 milijardi godina, otprilike milijardu godina nakon formiranja planeta - što je prilično brzo u geološkom vremenu.
Na temelju toga, Kipping procjenjuje da su za planete s uvjetima i evolucijskim vremenskim okvirima sličnim Zemlji, izgledi da će se život spontano pojaviti (aka. abiogeneza) prilično dobri - barem 3:1 ili više. Osim toga, izgledi postaju manje povoljni što se dalje ide niz evolucijsku vremensku liniju i što životni oblici postaju složeniji. Rekao je Kipping:
'Kad bismo se ponovno igrali povijesti Zemlje, pojava inteligencije zapravo je pomalo vjerojatna...Brza pojava života i kasna evolucija čovječanstva, u kontekstu vremenske linije evolucije, svakako su sugestivni. Ali u ovoj studiji moguće je zapravo kvantificirati ono što nam govore činjenice.'
Na primjer, dok je jednostaničnim organizmima trebalo samo nekoliko stotina milijuna godina da se formiraju nakon što je Zemlja imala oceane, bilo je potrebno dodatnih 1,5 do 2 milijarde godina prije nego što su se pojavili eukarioti i višestanični organizmi. U međuvremenu, kambrijskoj eksploziji trebalo je još milijardu godina da se dogodi (prije oko 541 milijun godina), događaj koji je karakterizirala diverzifikacija života na Zemlji.
Nova studija pokazuje da se život može često pojaviti, ali rijetko evoluira do točke proizvodnje inteligencije. Zasluge: NASA
Dakle, koja je vjerojatnost da će izvanzemaljski život biti složen, diferenciran i inteligentan? Prema studiji prof. Kippinga, izgledi za to su samo 3:2, što ukazuje da je takav život rijedak. To se temelji na činjenici da se čovječanstvo počelo pojavljivati kasno u evolucijskom zapisu i unutar Zemljinog nastanjivog prozora, što sugerira da njegov razvoj nije bio ni lak ni osiguran.
Uzimano zdravo za gotovo, studija prof. Kippinga sugerira da, iako je života u kozmosu u izobilju, složeni život je mnogo rjeđi. Međutim, on također ističe da izgledi u ovoj studiji nisu neodoljivi i (prilično blizu 50:50) te da se nalaze treba tretirati kao probna hipoteza, a ne kao zaključak. Ili kako je to rekao prof. Kipping:
“Analiza ne može pružiti sigurnost ili jamstva, samo statističke vjerojatnosti temeljene na onome što se dogodilo ovdje na Zemlji. Ipak, ohrabrujuće, slučaj svemira koji vrvi životom pojavljuje se kaofavorizirana oklada.Potraga za inteligentnim životom u svjetovima izvan Zemlje nikako se ne smije obeshrabriti.”
Slično kao i Drakeova jednadžba, ova studija daje hranu za razmišljanje, a ne čvrste dokaze. Također, poput Drakeove jednadžbe, ona pokazuje da bi, statistički gledano, izvanzemaljski život trebao biti vrlo čest. Iako je inteligentni život možda puno rjeđi, brojke su još uvijek ohrabrujuće. Jao, nećemo znati više dok ne budemo mogli istražiti druge zvjezdane sustave s teleskopima sljedeće generacije ili međuzvjezdanim sondama.
Daljnje čitanje: Columbia News , PNAS