Viime kuussa Keplerin tähtitieteellisen satelliittitiimin tähtitieteilijät ilmoittivat löytäneensä 1284 uutta planeettaa. Ne kaikki kiertävät aurinkokuntamme ulkopuolella olevien tähtien ympärillä. Tällaisten "eksoplaneettojen" kokonaismäärä, joiden olemassaolo vahvistettiin Kepler-teleskoopin ja muiden etsintävälineiden ansiosta, on nykyään yli kolme tuhatta.
Tämä on todellinen vallankumous planeettojen tuntemisessa. Noin kymmenen vuotta sitten yhden eksoplaneetan löytämisestä tuli heti tieteellinen tunne. Paljon on muuttunut tänään. Tähtitieteellisiä havaintoja koskevien tekniikoiden ja tekniikoiden parantamisen ansiosta olemme siirtyneet planeettojen vähittäiskaupasta tukkututkimukseen. Esimerkiksi tiedämme nyt, että jokaisella kiertoradalla olevalla taivaan tähdellä on ainakin yksi planeetta.
Mutta planeetat ovat vasta historian alkua. Kaikki haluavat tietää, asuvatko ulkomaalaiset näissä maailmoissa. Auttaako uusi löydetty tieto planeetoista pääsemään lähemmäs vastausta tähän kysymykseen?
Itse asiassa kyllä, vaikkakin vähän. Toukokuussa julkaistussa astrobiologian numerossa minä yhdessä tähtitieteilijä Woodruff Sullivanin kanssa julkaisin paperin, jossa osoitamme, että vaikka emme tiedä tänään mitään edistyneiden maan ulkopuolisten sivilisaatioiden olemassaolosta galaksissamme, meillä on tarpeeksi tietoa päätelläksemme, että että ne todennäköisesti olivat olemassa jossain vaiheessa kosmisen historian aikana.
Tiedeyhteisössä on niin kutsuttu Drake-yhtälö. Tätä kaavaa käytetään määrittämään maapallon ulkopuolisten sivilisaatioiden määrä galaksissa, joiden kanssa meillä on mahdollisuus olla yhteydessä. Vuonna 1961 kansallinen tiedeakatemia pyysi tähtitieteilijä Frank Drakea pitämään tieteellisen kokouksen "tähtienvälisen viestinnän" mahdollisuuksista. Koska mahdollisuudet muodostaa kontakti ulkomaalaiseen elämään määräytyvät galaksissa olevien kehittyneiden maan ulkopuolisten sivilisaatioiden määrän perusteella, Drake päätti seitsemän tekijää, joista tämä luku riippuu, ja sisällytti ne yhtälöönsä.
Ensimmäinen tekijä on vuodessa syntyneiden tähtien lukumäärä. Toinen on planeettojen tähtien osuus. Sitten tulee niiden tähtien planeettojen määrä, jotka kiertävät paikoissa, joissa elämä voi muodostua (olettaen, että elämä vaatii nestemäistä vettä). Seuraava tekijä on niiden planeettojen osuus, joista elämä todella on alkanut. Ja on myös sellainen tekijä kuin niiden planeettojen osuus, joissa elämä on kehittynyt kohtuulliseksi, ja kehittynyt sivilisaatio on ilmestynyt (kykenevä lähettämään radiosignaaleja). Viimeinen tekijä on teknisesti edistyneen sivilisaation keskimääräinen elinikä.
Draken yhtälö on täysin erilainen kuin Einsteinin kaava E = mc2. Tämä ei ole yleismaailmallisen lain lausunto. Se on mekanismi järjestäytyneen keskustelun helpottamiseksi, tapa ymmärtää, mitä meidän on tiedettävä, jotta voimme vastata kysymykseen vieraista sivilisaatioista. Vuonna 1961 tiedettiin vain ensimmäinen tekijä - vuosittain muodostuvien tähtien lukumäärä. Pysyimme sellaisessa tietämättömyydessä viime aikoihin asti.
Siksi keskustelut maan ulkopuolisista sivilisaatioista, riippumatta siitä kuinka tiedemiehet he ovatkin, on pitkään supistunut tavanomaisiksi toivon tai pessimismin ilmaisuiksi. Esimerkiksi mikä on niiden planeettojen osuus, joissa elämä muodostuu? Optimistit voivat esittää monimutkaisia molekyylibiologisia malleja väittäen olevansa hienoja. Toisaalta pessimistit mainitsevat omat tieteelliset tietonsa väittäen, että tämä osuus on lähempänä nollaa. Mutta koska meillä on vain yksi esimerkki planeetasta, jolla on elämä (oma), on melko vaikea ymmärtää, kumpi heistä on oikeassa.
Mainosvideo:
Tai mietitään sivilisaation keskimääräistä elinikää. Ihmiset ovat käyttäneet radiotekniikkaa vain noin 100 vuotta. Kuinka kauan sivilisaatiomme kestää? Tuhat vuotta? Satatuhatta? Kymmenen miljoonaa? Jos sivilisaation keskimääräinen elinikä on lyhyt, galaksi on todennäköisesti asumaton suurimman osan ajasta. Mutta jälleen kerran voimme käyttää vain yhtä esimerkkiä, ja se taas tuo meidät takaisin pessimistien ja optimistien taisteluun.
Mutta uusi tietämyksemme planeetoista on poistanut epävarmuuden tästä keskustelusta. Kolme Draken yhtälön seitsemästä tekijästä tunnetaan tänään. Tiedämme syntyvien tähtien määrän vuosittain. Tiedämme, että tähtien osuus planeetoista on noin 100%. Ja tiedämme myös, että 20-25% näistä planeetoista on paikassa, jossa elämä voi muodostua. Siksi voimme ensimmäistä kertaa sanoa jotain varmaa maan ulkopuolisista sivilisaatioista - jos esitämme oikeita kysymyksiä.
Viimeisimmässä työssämme professori Sullivan ja minä muutimme Drake-yhtälön painopistettä. Sen sijaan, että kysyisimme, kuinka monta sivilisaatiota on tällä hetkellä, päätimme selvittää, kuinka todennäköistä on, että sivilisaatiomme on ainoa teknisesti edistynyt, joka on koskaan esiintynyt. Esittämällä tämän kysymyksen pystyimme ohittamaan sivilisaation keskimääräisen elinajan. Siksi meillä on vain kolme tuntematonta tekijää, jotka olemme pienentäneet yhdeksi "biotekniseksi" todennäköisyydeksi: elämän syntymisen mahdollisuudet, älykkään elämän syntymisen mahdollisuudet ja teknisen kehityksen mahdollisuudet.
Voidaan olettaa, että tällainen todennäköisyys on pieni, ja siksi mahdollisuudet toisen teknisesti edistyneen sivilisaation syntymiseen ovat pienet. Laskelmamme kuitenkin osoittivat, että vaikka tämä todennäköisyys onkin erittäin pieni, mahdollisuudet, ettemme ole ensimmäinen teknisesti edistynyt sivilisaatio, ovat melko suuret. Erityisesti, jos sivilisaation todennäköisyys asuttavalla planeetalla on alle yksi kymmenestä miljardista biljoonaan, niin emme ole ensimmäiset.
Esittelemme jonkinlainen konteksti ymmärtämään paremmin numeroita. Aikaisemmissa Drake-yhtälöä koskevissa keskusteluissa todennäköisyyttä, että sivilisaatiot muodostavat yhden kymmenestä miljardista, pidettiin erittäin pessimistisenä. Laskelmiemme mukaan jopa tällaisissa olosuhteissa biljoonan sivilisaatioiden olisi pitänyt esiintyä koko avaruushistoriassa.
Toisin sanoen, kun otetaan huomioon se, mitä tiedämme tänään planeettojen lukumäärästä ja kiertoradan sijainnista galaksissa, pessimismin aste, joka tarvitaan kyseenalaistamaan edistyneen maan ulkopuolisen sivilisaation olemassaoloa kerrallaan tai toisella, on terveen järjen vastainen.
Kysymyksen etsiminen, johon voidaan vastata tiedoilla, voi olla tärkeä askel eteenpäin tieteessä. Juuri näin teimme työssämme. Mitä tärkeimpään kysymykseen - onko nykyään muitakin sivilisaatioita - meidän on odotettava vähän, kunnes asiaankuuluvat tiedot ilmestyvät. Mutta emme saa aliarvioida saavutuksia, jotka olemme saavuttaneet niin lyhyessä ajassa.
Adam Frank on astrofysiikan professori Rochesterin yliopistossa, 13.7 Cosmos and Culture -blogin luoja ja kirjan About Time: Cosmology and Culture at the Big Twilight of Big Bang (Time Has Come: Cosmology and Culture at the Twilight of Big Bang) kirjoittaja.