Sólin Sólin Rís 10:17 • sest 16:10 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:40 • Sest 15:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:12 • Síðdegis: 22:46 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:46 • Síðdegis: 16:36 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 10:17 • sest 16:10 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:40 • Sest 15:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:12 • Síðdegis: 22:46 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:46 • Síðdegis: 16:36 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=
Forsíða Náttúruvísindi og verkfræði Stjarnvísindi: alheimurinn Hvernig verkar Drake-jafnan?

Flokkun:

1.8.2002
Náttúruvísindi og verkfræði Stjarnvísindi: alheimurinn

Hvernig verkar Drake-jafnan?

Sævar Helgi Bragason

Hér er einnig svarað eftirfarandi spurningum:
  • Ef sannað er að líf hafi til dæmis þrifist á Mars, hve miklar líkur eru á því að líf sé að finna í öðrum sólkerfum? (Árni Arent)
  • Hvað eru til mörg sólkerfi sem eru lík okkar og hverjar eru líkurnar á því að það sé pláneta alveg eins og okkar þarna úti? (Sigurður Jón Sigurðsson og Hafsteinn Einarsson
Ómögulegt er að segja til um hvort líf hafi þrifist á Mars einhvern tímann í fyrndinni. Líklega verður þeirri spurningu ekki svarað fyrr en menn hafa heimsótt reikistjörnuna. Enn sem komið er vitum við ekki um nein sólkerfi sem líkjast okkar sólkerfi.



Árið 1961 setti bandaríski stjörnufræðingurinn Frank Drake fram jöfnu til að áætla fjölda menningarsamfélaga í Vetrarbrautinni okkar sem gætu haft samband við okkur. Síðar varð þessi jafna þekkt sem Drake-jafnan. Í jöfnunni koma fyrir sjö breytistærðir. Ef við getum áætlað örugglega gildi hverrar stærðar gætum við fengið ágætis hugmynd um hversu mörg samfélög af þessu tagi er að finna í Vetrarbrautinni. Stjörnufræðingar hafa hugmynd um hvernig tengja á gildin; en um sinn verða þeir hins vegar að draga rökréttar ályktanir um nokkur gildi jöfnunnar, því við höfum aðeins eitt samfélag til að vinna með – okkar eigið.

Jafnan, sem samanstendur af sjö stærðum, lítur svona út:
N = R*•fp• ne • fl • fi • fc • fL
  • N táknar fjölda tæknivæddra menningarsamfélaga sem gætu haft samband við okkur.
  • R* táknar fjölda stjarna á borð við sólina sem myndast í Vetrarbrautinni okkar á ári hverju.
  • fp hlutfall þeirra stjarna á borð við sólina sem hafa sólkerfi.
  • ne fjölda plánetna í sólkerfi sem geta myndað líf.
  • fl brot af þeim plánetum sem geta viðhaldið lífi þar sem líf kviknar.
  • fi brot af plánetum með lífi þar sem vitsmunalíf þróast.
  • fc brot af þeim plánetum byggðum vitsmunaverum, þar sem tæknivædd menningarsamfélög þróast og vilja hafa samband og
  • fL brot af líftíma menningarsamfélagsins.
Drake-jafnan er mjög einföld í sniðum, þótt hún virðist flókin við fyrstu sýn. Stjörnufræðingar og aðrir hafa reynt að "leysa" jöfnuna alveg frá því að hún kom fyrst fram á sjónarsviðið. Við fyrstu sýn virðist það auðvelt með því að áætla bara skynsamlega gildi hverrar stærðar í jöfnunni. En fjölda tæknivæddra menningarsamfélaga er ekki hægt að meta svo auðveldlega. Mat manna á nokkrum fyrstu stærðunum í jöfnunni hefur haldist nokkuð stöðugt á síðari árum, en síðustu þrjár stærðirnar í jöfnunni eru enn óþekktar.

Við getum áætlað nokkur gildi út frá þekkingu okkar á stjörnum og þróun þeirra. Til dæmis getum við áætlað fyrstu tvö gildin, R* og fp, út frá athugunum okkar. Við áætlun á R* er eflaust skynsamlegt að útiloka stjörnur sem hafa meiri massa en 1,5 sólarmassa. Ástæðan er sú að líftíma slíkra stjarna er styttri en sá tími sem það tók vitsmunalíf að þróast hér á jörðinni. Lífið á jörðinni kom til sögunnar fyrir um 3,5 til 4,0 milljörðum ára. Sé það venjulegur tími fyrir þróun vitsmunalífs, þá verður stjarna með 1,5 sólarmassa líklega orðin rauður risi eða sprengistjarna áður en vitsmunaverur verða til á reikistjörnunni.

Þó svo að stjörnur með minni massa en sólin hafi lengri líftíma, virðast þær einnig óhentugar fyrir líf sökum þess að þær eru svo daufar. Þá eru aðeins eftir stjörnur sem eru svipaðar sólinni okkar. Með öðrum orðum; stjörnurnar mega hvorki vera of kaldar né of heitar til að líf geti þróast á reikistjörnu í sólkerfi þeirra. Sumir áætla að aðeins ein stjarna á borð við sólina myndist að meðaltali í Vetrarbrautinni á ári hverju, og byggja það á rannsóknum á stjörnumyndun. Þannig getum við sagt að gildi R* = 1 á ári.

Ef til vill er myndun plánetna náttúruleg afleiðing af myndun sólstjörnu. Við höfum vísbendingar sem gefa til kynna að myndun reikistjarna sé algeng í Vetrarbrautinni. Margir stjörnufræðingar telja því líklegt að flestar stjörnur á borð við sólina okkar hafi reikistjörnur, og því getum við áætlað að fp = 1.

Því miður höfum við ekki yfir nægjanlegri þekkingu að ráða til þess að áætla önnur gildi Drake-jöfunnar með nokkurri vissu. Við verðum því í raun að leika okkur með hugsanleg gildi, enn sem komið er. Líkurnar á því að í sólkerfi sé reikistjarna á borð við jörðina, sem líf gæti þrifist á, eru algjörlega óþekktar. Við gætum litið til okkar sólkerfis og þannig sagt að gildi ne = 1. Ef við gerðum ráð fyrir, eins og spurt er um, að líf hafi verið á Mars getum við jafnvel sett ne = 2. Við skulum þó vera enn varkárari og áætla að umhverfis eina af hverjum tíu sólstjörnum sé til staðar hentug pláneta fyrir líf; þar með gæti ne verið = 0,1.

Út frá þekkingu okkar á þróun lífsins á jörðinni, gætum við áætlað að þar sem viðeigandi aðstæður eru, sé myndun lífs örugg afleiðing, og því gæti fl verið = 1. Þetta er svið sem líffræðingum og mörgum öðrum vísindamönnum þykir mjög áhugavert.

Við getum einnig gert ráð fyrir því að myndun lífs myndi náttúrulega leiða af sér vitsmunalíf, og því sagt sem svo að gildi fi sé = 1. Menn eru hins vegar engan veginn á einu máli um þetta gildi.

Telja verður líklegt að tæknivæddar vitsmunaverur myndu reyna að hafa samband við önnur menningarsamfélög í Vetrarbrautinni, því forvitni er jú ein grunnforsenda tækniframfara. Við getum því sagt að gildi fc sé = 1.

Mest óvissa ríkir um síðasta gildi jöfnunnar, L, þar sem líftími menningarsamfélagsins er áætlaður. Ef við lítum aðeins á okkur sjálf sjáum við plánetu þar sem verur búnar kjarnorkuvopnum eru á góðri leið með að menga höfin og loftið hættulega mikið. Varla fer vel fyrir slíkur verum. Ef við erum hæfilega raunsæ, jafnvel þótt við höfum fátt að miða við, gætum við sagt að gildi L sé = 1000 ár. Ef við setjum svo allar stærðirnar í jöfnuna, fáum við
N = 1/ár • 1 • 0,1 • 1 • 1 • 1 • 10.000 ár = 100
Með öðrum orðum, af meira en hundrað milljörðum stjarna í Vetrarbrautinni, eru ef til vill ekki nema 100 tæknivædd menningarsamfélög sem við gætum haft samband við. Þetta er vissulega ekki hátt gildi.

Sumir stjörnufræðingar, til dæmis Carl Sagan og Frank Drake, eru aðeins bjartsýnni og áætla að "þarna úti" séu ef til vill hundrað þúsund eða milljón tæknivædd menningarsamfélög. Aðrir eru svartsýnni og telja að við séum aðeins ein af tíu tæknivæddum menningarsamfélögum í Vetrarbrautinni og enn aðrir telja að við séum einstök. Undirrituðum þykir miklu líklegra að Vetrarbrautin sé uppfull af lífi, hvort sem það er vitsmunalíf eða ekki, og við séum því sem betur fer ekki ein í Vetrarbrautinni.

Skoðið einnig tengd svör:Heimildir:
  • Freedman, R. A. og Kaufmann, William. Universe. W. H. Freedman and Company, New York, 1998. 5. útgáfa.
  • Sagan, Carl, 1980. Cosmos. Random House, New York, 1983.



Mynd: Science@home - SETI@home

Höfundur

Sævar Helgi Bragason

Sævar Helgi Bragason

stjörnufræðikennari

Útgáfudagur

1.8.2002

Spyrjandi

Róbert Friðþjófsson

Efnisorð

Tilvísun

Sævar Helgi Bragason. „Hvernig verkar Drake-jafnan?“ Vísindavefurinn, 1. ágúst 2002, sótt 21. nóvember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=2623.

Sævar Helgi Bragason. (2002, 1. ágúst). Hvernig verkar Drake-jafnan? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=2623

Sævar Helgi Bragason. „Hvernig verkar Drake-jafnan?“ Vísindavefurinn. 1. ágú. 2002. Vefsíða. 21. nóv. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=2623>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki

Senda grein til vinar

=

Hvernig verkar Drake-jafnan?
Hér er einnig svarað eftirfarandi spurningum:

  • Ef sannað er að líf hafi til dæmis þrifist á Mars, hve miklar líkur eru á því að líf sé að finna í öðrum sólkerfum? (Árni Arent)
  • Hvað eru til mörg sólkerfi sem eru lík okkar og hverjar eru líkurnar á því að það sé pláneta alveg eins og okkar þarna úti? (Sigurður Jón Sigurðsson og Hafsteinn Einarsson
Ómögulegt er að segja til um hvort líf hafi þrifist á Mars einhvern tímann í fyrndinni. Líklega verður þeirri spurningu ekki svarað fyrr en menn hafa heimsótt reikistjörnuna. Enn sem komið er vitum við ekki um nein sólkerfi sem líkjast okkar sólkerfi.



Árið 1961 setti bandaríski stjörnufræðingurinn Frank Drake fram jöfnu til að áætla fjölda menningarsamfélaga í Vetrarbrautinni okkar sem gætu haft samband við okkur. Síðar varð þessi jafna þekkt sem Drake-jafnan. Í jöfnunni koma fyrir sjö breytistærðir. Ef við getum áætlað örugglega gildi hverrar stærðar gætum við fengið ágætis hugmynd um hversu mörg samfélög af þessu tagi er að finna í Vetrarbrautinni. Stjörnufræðingar hafa hugmynd um hvernig tengja á gildin; en um sinn verða þeir hins vegar að draga rökréttar ályktanir um nokkur gildi jöfnunnar, því við höfum aðeins eitt samfélag til að vinna með – okkar eigið.

Jafnan, sem samanstendur af sjö stærðum, lítur svona út:
N = R*•fp• ne • fl • fi • fc • fL
  • N táknar fjölda tæknivæddra menningarsamfélaga sem gætu haft samband við okkur.
  • R* táknar fjölda stjarna á borð við sólina sem myndast í Vetrarbrautinni okkar á ári hverju.
  • fp hlutfall þeirra stjarna á borð við sólina sem hafa sólkerfi.
  • ne fjölda plánetna í sólkerfi sem geta myndað líf.
  • fl brot af þeim plánetum sem geta viðhaldið lífi þar sem líf kviknar.
  • fi brot af plánetum með lífi þar sem vitsmunalíf þróast.
  • fc brot af þeim plánetum byggðum vitsmunaverum, þar sem tæknivædd menningarsamfélög þróast og vilja hafa samband og
  • fL brot af líftíma menningarsamfélagsins.
Drake-jafnan er mjög einföld í sniðum, þótt hún virðist flókin við fyrstu sýn. Stjörnufræðingar og aðrir hafa reynt að "leysa" jöfnuna alveg frá því að hún kom fyrst fram á sjónarsviðið. Við fyrstu sýn virðist það auðvelt með því að áætla bara skynsamlega gildi hverrar stærðar í jöfnunni. En fjölda tæknivæddra menningarsamfélaga er ekki hægt að meta svo auðveldlega. Mat manna á nokkrum fyrstu stærðunum í jöfnunni hefur haldist nokkuð stöðugt á síðari árum, en síðustu þrjár stærðirnar í jöfnunni eru enn óþekktar.

Við getum áætlað nokkur gildi út frá þekkingu okkar á stjörnum og þróun þeirra. Til dæmis getum við áætlað fyrstu tvö gildin, R* og fp, út frá athugunum okkar. Við áætlun á R* er eflaust skynsamlegt að útiloka stjörnur sem hafa meiri massa en 1,5 sólarmassa. Ástæðan er sú að líftíma slíkra stjarna er styttri en sá tími sem það tók vitsmunalíf að þróast hér á jörðinni. Lífið á jörðinni kom til sögunnar fyrir um 3,5 til 4,0 milljörðum ára. Sé það venjulegur tími fyrir þróun vitsmunalífs, þá verður stjarna með 1,5 sólarmassa líklega orðin rauður risi eða sprengistjarna áður en vitsmunaverur verða til á reikistjörnunni.

Þó svo að stjörnur með minni massa en sólin hafi lengri líftíma, virðast þær einnig óhentugar fyrir líf sökum þess að þær eru svo daufar. Þá eru aðeins eftir stjörnur sem eru svipaðar sólinni okkar. Með öðrum orðum; stjörnurnar mega hvorki vera of kaldar né of heitar til að líf geti þróast á reikistjörnu í sólkerfi þeirra. Sumir áætla að aðeins ein stjarna á borð við sólina myndist að meðaltali í Vetrarbrautinni á ári hverju, og byggja það á rannsóknum á stjörnumyndun. Þannig getum við sagt að gildi R* = 1 á ári.

Ef til vill er myndun plánetna náttúruleg afleiðing af myndun sólstjörnu. Við höfum vísbendingar sem gefa til kynna að myndun reikistjarna sé algeng í Vetrarbrautinni. Margir stjörnufræðingar telja því líklegt að flestar stjörnur á borð við sólina okkar hafi reikistjörnur, og því getum við áætlað að fp = 1.

Því miður höfum við ekki yfir nægjanlegri þekkingu að ráða til þess að áætla önnur gildi Drake-jöfunnar með nokkurri vissu. Við verðum því í raun að leika okkur með hugsanleg gildi, enn sem komið er. Líkurnar á því að í sólkerfi sé reikistjarna á borð við jörðina, sem líf gæti þrifist á, eru algjörlega óþekktar. Við gætum litið til okkar sólkerfis og þannig sagt að gildi ne = 1. Ef við gerðum ráð fyrir, eins og spurt er um, að líf hafi verið á Mars getum við jafnvel sett ne = 2. Við skulum þó vera enn varkárari og áætla að umhverfis eina af hverjum tíu sólstjörnum sé til staðar hentug pláneta fyrir líf; þar með gæti ne verið = 0,1.

Út frá þekkingu okkar á þróun lífsins á jörðinni, gætum við áætlað að þar sem viðeigandi aðstæður eru, sé myndun lífs örugg afleiðing, og því gæti fl verið = 1. Þetta er svið sem líffræðingum og mörgum öðrum vísindamönnum þykir mjög áhugavert.

Við getum einnig gert ráð fyrir því að myndun lífs myndi náttúrulega leiða af sér vitsmunalíf, og því sagt sem svo að gildi fi sé = 1. Menn eru hins vegar engan veginn á einu máli um þetta gildi.

Telja verður líklegt að tæknivæddar vitsmunaverur myndu reyna að hafa samband við önnur menningarsamfélög í Vetrarbrautinni, því forvitni er jú ein grunnforsenda tækniframfara. Við getum því sagt að gildi fc sé = 1.

Mest óvissa ríkir um síðasta gildi jöfnunnar, L, þar sem líftími menningarsamfélagsins er áætlaður. Ef við lítum aðeins á okkur sjálf sjáum við plánetu þar sem verur búnar kjarnorkuvopnum eru á góðri leið með að menga höfin og loftið hættulega mikið. Varla fer vel fyrir slíkur verum. Ef við erum hæfilega raunsæ, jafnvel þótt við höfum fátt að miða við, gætum við sagt að gildi L sé = 1000 ár. Ef við setjum svo allar stærðirnar í jöfnuna, fáum við
N = 1/ár • 1 • 0,1 • 1 • 1 • 1 • 10.000 ár = 100
Með öðrum orðum, af meira en hundrað milljörðum stjarna í Vetrarbrautinni, eru ef til vill ekki nema 100 tæknivædd menningarsamfélög sem við gætum haft samband við. Þetta er vissulega ekki hátt gildi.

Sumir stjörnufræðingar, til dæmis Carl Sagan og Frank Drake, eru aðeins bjartsýnni og áætla að "þarna úti" séu ef til vill hundrað þúsund eða milljón tæknivædd menningarsamfélög. Aðrir eru svartsýnni og telja að við séum aðeins ein af tíu tæknivæddum menningarsamfélögum í Vetrarbrautinni og enn aðrir telja að við séum einstök. Undirrituðum þykir miklu líklegra að Vetrarbrautin sé uppfull af lífi, hvort sem það er vitsmunalíf eða ekki, og við séum því sem betur fer ekki ein í Vetrarbrautinni.

Skoðið einnig tengd svör:Heimildir:
  • Freedman, R. A. og Kaufmann, William. Universe. W. H. Freedman and Company, New York, 1998. 5. útgáfa.
  • Sagan, Carl, 1980. Cosmos. Random House, New York, 1983.



Mynd: Science@home - SETI@home...