地球外生命の探査における新たなブレークスルー、「ドレイク方程式」がその解明に役立つかもしれない！

地球外生命体の量を計算する上で重要なドレイク方程式

図1 これはNASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が捉えた渦巻銀河M74です。

この記事はもともとThe Conversationに掲載されました。

現在、私たちの銀河系には知的文明がいくつあるのでしょうか? 1961年、天体物理学者フランク・ドレイクは、天の川銀河の知的文明の数を推定する方程式を提案しました。彼は2022年9月2日に92歳で亡くなりました。彼が若い頃に提唱したこの方程式は今日有名になり、彼の名前が付けられました。ドレイク自身も後に、当時は「若すぎて不注意すぎた」とコメントしている。

それ以来、ドレイク方程式は、ジェームズ・クラーク・マクスウェルやアーヴィング・シュレーディンガーなどの有名な物理学者にちなんで名付けられた方程式としばしば関連付けられています。対照的に、ドレイク方程式には自然法則は関係ありません。代わりに、未知の確率を単一の推定値に組み合わせます。

ドレイク方程式にどんな合理的な値を入れても、私たちは宇宙で唯一の生命体ではないという結論に至ります。ドレイクは生涯をかけて地球外生命体の探索に取り組みましたが、彼の方程式は本当に私たちに何か手がかりを与えてくれるのでしょうか?

図2 ドレイク方程式の展開。

ドレイク方程式は複雑に見えますが、その原理は実は非常に単純です。それは、我々の銀河系と同程度の期間存在している銀河系では、我々と無線通信が可能な知的文明の数は、その発展速度と平均寿命の積に等しくなければならない、というものである。

文明の成長率に計算を集中することは推測的に思えたかもしれないが、ドレイクは計算をより扱いやすい部分に分割できると気づいた。

彼は、その総率は天の川銀河の星形成率に、惑星を持つ恒星の割合を掛け、さらに惑星を持つ恒星系ごとの生命に適した惑星の平均数を掛け、実際に生命を支える惑星の割合を掛け、知的生命を生み出す惑星の割合を掛け、無線通信が可能な文明を持つ惑星の割合を掛けたものに等しいことを示した。

トリッキーな値

フランク・ドレイク

ドレイクは初めてこの式を提案した後、疑いようのない結果を得ました。星の形成率は年間約 30 個でした。

1960 年代には、惑星が周回する他の恒星の存在を証明する証拠はなく、「10 個の恒星のうち 1 個にそのような恒星があるかもしれない」という推測でさえ楽観的すぎるように思われました。 1990年代から太陽系外惑星の長期観測が行われてきましたが、ほとんどの恒星の周りを惑星が回っているという大きな発見がなされたのは今世紀に入ってからでした。

常識的に考えると、多くの複数惑星系では、恒星から適切な距離にある惑星には生命が存在する可能性が高いと考えられます。たとえば、地球は太陽系の中で生命を生み出した惑星です。さらに、過去に火星に生命が存在していた可能性が非常に高く、現在まで存続している可能性さえあります。

今日、私たちは、生命が持続するためには、惑星の表面が水が液体の形で存在できる適切な温度である必要はないということも認識しています。生命は、太陽光ではなく放射能や潮汐によって発生する熱によって、表面が氷で覆われた惑星の内部海に存在する可能性がある。

たとえば、木星と土星の間には、条件を満たす衛星がいくつかあります。そして、衛星が生命を支える可能性があると仮定すると、惑星系あたりの居住可能な天体の平均数は 1 を超えます。

しかし、ドレイク方程式の右側の項は未解決のままです。数百万年のスケールで計算すると、どんな適切な環境でも生命は誕生するだろうと信じる人もいます。

これは、生命が実際に存在し、存続する確率がほぼ 1 に等しいことを意味します。地球外生命の存在を証明する証拠がまだないため、生命の起源は実際には極めてまれな出来事である可能性があると考える人もいます。

すべての生命は最終的に知性を進化させるのでしょうか?このプロセスでは、まず微生物段階を超越して多細胞生物になる必要があるかもしれません。

地球上で多細胞生物が複数回進化したという証拠があるため、多細胞生物になることは進化の障害にはならない可能性があります。しかし、地球上で「適切な知的種」へと進化を続けた多細胞生物は一度しか現れず、銀河規模では珍しいかもしれないと指摘する人もいる。

知性は他の種に対する競争上の優位性であり、知性を持つ種は進化する可能性が高いですが、この推測についてはまだ確信がありません。

知的生命体が無線通信技術を開発し、それを（偶然か意図的にか）宇宙全体に広めることは可能でしょうか？我々のような地表に住む者にとってはそうかもしれないが、大気のない氷の世界の内部海に住む者にとってはその可能性は低い。

フェルミのパラドックスは、「エイリアンはどこにいるのか？」と問いかけます。

文明はどれくらい続くのでしょうか？

検出可能な文明の平均存在時間はどれくらいですか?私たちのテレビ局は 1950 年代から地球を調査してきましたが、その結論は、検出可能な文明の平均存在期間は少なくとも 70 年であるというものです。

しかし、全体的には、検出可能な文明の平均寿命は、文明自身の終焉（私たちの文明があと 100 年続く可能性はどれくらいでしょうか？）、インターネットの発達による文明自身のラジオ放送の廃止、または敵対的な銀河生命体への恐怖から意図的に放送を中止することなどによって制限される可能性があります。

自分で数字を計算するのは本当に楽しいです！文明が 1,000 年以上続く場合、検出可能な文明の数は 100 を超える可能性があります。 2010年に収録されたインタビューで、ドレイク氏は、探知可能な文明の数は約1万だと推測していると語った。

私たちは毎年太陽系外惑星についてより多くのことを学び、その大気の組成を測定して生命の証拠を明らかにすることがますます実現可能になりつつある時代に入りつつあります。

今後 10 年か 20 年のうちに、生命が誕生した地球のような惑星の割合について、より信頼性の高い推定値が得られることを期待しています。

内海で生命を発見することはできないかもしれないが、木星、土星、天王星などの衛星の探査から洞察を得たり、地球外知的生命体からの実際の信号を検出したりすることは期待できる。

いずれにせよ、フランク・ドレイクの方程式は多くの研究分野に影響を与えており、これからも私たちに考えさせられる視点を与え続けるでしょう。このことに対して私たちは感謝すべきです。

著者:デイビッド・ロザリー

FY: 月を取り戻す

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