L'équation de Frank Donald Drake

Est-il raisonnable de penser que d'autres civilisations extra-terrestres existent ? Si oui, combien peut-il y en avoir dans la galaxie ? Et dans notre voisinage proche ? L'équation de Drake  (du nom de Francis Drake, son inventeur) est une tentative pour répondre à ces questions de manière scientifique.

 

Frank Donald Drake (docteur) (1930)

 

Drake naît le 28 mai 1930 à Chicago. Toujours intéressé par la science, il passe des heures avec ses amis à mener des expériences avec des moteurs, des radios, et du matériel de chimie. A mesure qu'augmente sa compréhension de l'astronomie et de la véritable taille de l'univers, Drake commence à se poser la question de l'existence d'autres planètes et de la vie sur celles-ci. L'idée lui semble raisonnable. Cependant, de par les convictions religieuses de ses parents et de ses professeurs, il n'est jamais à l'aise pour évoquer le sujet de la vie extraterrestre.

 

Après le collège Drake entre à Cornell pour étudier l'électronique. C'est là qu'il se passionne vraiment pour l'astronomie et finit par trouver quelqu'un d'autre qui examine la possibilité de la vie sur d'autres planètes. En 1951, il assiste à une conférence de Otto Struve, à la fin de laquelle ce dernier qu'il y a des indices probants que des systèmes planétaires se soient formés autour de la moitié des étoiles de la galaxie. Struve en vient à considérer que la vie peut certainement exister sur d'autres planètes. Drake, enfin, à trouvé quelqu'un qui partage ses idées : En l'espace de quelques moments dans une salle de conférence, Struve avait élevé le nombre de planètes dans la Galaxie que nous connaissons à plus de 99 milliards environ.

 

Après le lycée il passe 3 ans dans la Marine pour rembourser ses études. Grâce à son diplôme d'électronique il finit comme officier en électronique sur l'USS Albany où il acquiert une expérience incompable de l'utilisation et la réparation des derniers équipements électroniques de pointe.

 

 

Drake à Green Bank en 1960  

 

Après son passage à la Marine, Drake entre à Harvard pour étudier l'astronomie optique. Cependant, la seule place disponible cet été-là est en radio-astronomie. Drake y est finalement particulièrement adapté car capable de réparer et adapter les équipements nécessaires. Il y reste jusqu'en 1958, où il obtient sa licence. Cette année-là il trouve une place au NRAO, où 2 ans plus tard, de avril à juillet 1960, il mène son projet OZMA, la première recherche de signal extraterrestre.

 

http://www.rr0.org/DrakeFrankD.html

 

La fameuse équation de Drake

 

 

Pour trouver une estimation raisonnable du nombre de civilisations intelligentes dans notre galaxie, l’astronome américain Frank Drake, né le 28 mai 1930 à Chicago, a mis au point une équation comportant de nombreuses inconnues sur lesquelles les chercheurs débattent encore aujourd’hui. L’histoire de cette équation extraordinaire commence en 1959 lorsque deux physiciens publièrent un article dans la prestigieuse revue scientifique britannique Nature. Cet article, intitulé « Searching for Interstellar Communications », exposait l’idée audacieuse que des radiotélescopes suffisamment sensibles pouvaient sûrement être en mesure de capter des signaux radio en provenance d’éventuelles civilisations intelligentes situées dans de lointains systèmes stellaires. Les deux physiciens suggéraient que ces messages venus des profondeurs du cosmos pourraient être émis sur la longueur d’onde bien spécifique de 21 centimètres (1400 mégahertz). Cette longueur d’onde de 21 centimètres n’avait pas été choisie au hasard, elle caractérise, en effet, l’émission de l’hydrogène neutre qui est l’élément le plus répandu dans l’Univers. Dans le cadre de ces idées novatrices en matière de communication entre civilisations éloignées, il semblait logique de penser que ces civilisations utilisaient ce point (appelé aussi “le point d’eau”- voir le livre d’Emmanuel Davoust ) de repère universel du spectre radio. Décidé à vérifier l’exactitude de l’hypothèse des deux physiciens, le radioastronome Frank Drake devint, en 1960, le premier scientifique à effectuer une recherche systématique de signaux intelligents en provenance d’autres systèmes stellaires. 

 

 

Utilisant le radiotélescope de 26 mètres de diamètre de l’Observatoire National de Radioastronomie de Green Banks, Drake écouta deux étoiles proches similaires au Soleil : Epsilon Eridani et Tau Ceti. Située à 10.5 années-lumière du Soleil dans la constellation de l’Eridan, de Type K2 et de magnitude apparente de 3.7, Epsilon Eridani est une étoile naine de couleur orangée. Le satellite IRAS a détecté de grandes quantités de poussières autour de cette étoile, ce qui semble être l’indice qu’il existe un système planétaire en formation. Plus récemment (août 2000), une planète de la taille de Jupiter a été détectée à une distance de 3.2 UA (480 millions km) de l'étoile. Rappelons que l’UA, ou Unité Astronomique, correspond à la distance qui sépare la Terre du Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres. ( à droite : Frank Drake )

Située dans la constellation de La Baleine (Cet), à 11,9 années-lumière du Soleil, de magnitude apparente 3,49, Tau Ceti est la vingtième étoile la plus proche. Elle est aussi terriblement attrayante puisque, malgré un éclat absolu de moitié inférieur à celui du Soleil, elle partage avec notre étoile de nombreuses caractéristiques. Avec l’écoute de ces deux étoiles proches était né le projet Ozma (d’après le personnage principal du livre Ozma of Oz, de L. Frank Baum’s). Comme il fallait s’y attendre, le Projet Ozma ne fournira aucun indice d’une présence étrangère dans ces deux systèmes stellaires, mais il marque le début de la passionnante aventure de la recherche de civilisations extraterrestres dans notre Galaxie. Après l’expérience infructueuse d’Ozma, Drake organisa une réunion avec un groupe de scientifiques de haut niveau pour débattre des perspectives et des inconnues propres à la recherche d’une forme de vie extraterrestre intelligente. En novembre 1961, un petit groupe de passionnés composé de radio-techniciens, d’astronomes et de biologistes, se réunirent pendant deux jours à Green Banks.

 

Curieusement, Drake n’a jamais admis la réalité des ovnis et encore moins l’idée qu’ils pourraient être des vaisseaux spatiaux fabriqués par ces civilisations évoluées avec lesquelles il cherche justement à communiquer. Malgré tout, nous reconnaissons que l’équation de Drake est d’une certaine façon fascinante. En cassant une grande inconnue (N) en une série d’inconnues plus petites, cette formule mathématique a donné à la recherche de signaux radio extraterrestres une base scientifique sérieuse.

 

Introduction

La recherche de formes de vies extraterrestres est devenu un sujet d’actualité autant pour les scientifiques que pour les hommes du monde entier.

 

En 1960, le physicien Francis Drake, proposa une équation mathématique visant à évaluer, plutôt que calculer, le nombre de civilisations intelligentes et en mesure de communiquer, dans une Galaxie donnée. Cette équation est en relation directe avec le paradoxe de Fermi, qui tente de comprendre pourquoi, au vu de la relative jeunesse de notre étoile, le Soleil comparé à d’autres existant dans l’Univers, nous n’avons toujours pas eu de contact avec des civilisations extraterrestres.

 

Le but de l'équation.

 

 Cette équation est destinée à donner une idée des chances de succès du projet SETI. Elle permet en effet de déterminer le nombre de civilisations intelligentes et en mesure de communiquer se trouvant dans notre Galaxie.

Elle permet notamment d'aider les personnes présentes à la conférence de 1961 à déterminer les questions fondamentales auxquelles il convient de donner des réponses quant au succès de SETI. Il s'agit en grande partie d'idées déjà abordées par Cocconi et Morrison en 1958.

 

L'équation de Drake est telle que :

 

N = R* x fp x ne x fl x fi x fc x L

 

Les termes de l'équation.

N représente le nombre de civilisations "observables", intelligentes, et en mesure de communiquer, présente dans la Galaxie, à savoir, pour nous, la Voie Lactée.

 

R* représente le nombre d'étoiles naissant chaque année dans la Galaxie.
Il s'agit du terme le moins discuté.

 

fp est la fraction de ces étoiles possédant un système solaire, soit des planètes gravitant autour d'elles.

ne est le nombre moyen de ces planètes potentiellement aptes à abriter des formes de vies, donc similaires à la Terre.

Ce terme dépend principalement de nos connaissances des étoiles et des zones propices à la vie, il n'est donc pas évident de le déterminer.

 

fl est la fraction de ces planètes ayant pu développer une forme de vie.

Nous n'avons à ce jour qu'un seul exemple de planète où les conditions pour que la vie puisse se développer ont été réunies. Il est cependant probable que Mars ait développé une forme de vie primitive des milliards d'années auparavant .

 

fi est la fraction de ces planètes ayant pu développer une forme de vie intelligente.

 

fc est la fraction de ces formes de ces planètes capables de communiquer.

Soit le nombre d'espèces intelligentes qui developperont une technologie les rendant à même d'en contacter d'autres.

 

L est la durée de vie moyenne d'une civilisation.

Les différents résultats.

 

Les valeurs utilisées par Drake en 1961 sont :

 

R* = 10/an
fp = 0.5
ne = 2
fl = 1
fi = fc = 0.01
L = 50 années
On obtient alors :

N = 10 * 0.5 * 2 * 1 * 0.01 * 0.01 * 50 = 0.05

Les scientifiques, de nos jours, sont souvent en désaccord sur les valeurs possibles des paramètres de l'équation.

 

On peut obtenir des valeurs de N supérieures en acceptant que 10% des civilisations seront un jour capable de communiquer, que leur durée de vie sera de 100 000 ans, ce qui représente une très courte durée comparée à celle de leur système planétaire.

R* = 20/an
fp = 0.1
ne = 0.5
fl = 1
fi = 0.5
fc = 0.1
L = 100 000 années

N = 20 * 0.1 * 0.5 * 1 * 0,5 * 0.1 * 100 000 = 5000

 

Avec des raisonnements différents, on peut aussi obtenir des résultats particulièrement intéressants.

 

Si l’on considère par exemple que :

 

R* = 20/an
fp = 0.5 car environ la moitié des étoiles forment un système planétaire
ne = 1 car dans notre système, nous n’avons comme exemple que la Terre
fl = 0.2 ce qui représente une planète sur 5
fi = 1 sachant que la sélection naturelle tend vers une complexification de la vie et implique que les espèces douées de la plus grande faculté d’adaptation survivront
fc = 0.5 valeur choisie arbitrairement, sachant que jusqu’à présent, l’Homme ait été le seul à mettre en place une technologie de communication

 

On obtient alors :

 

N = 20 * 0,5 * 1 * 0,2 * 1 * 0,5 * L

Soit N=L.

 

En ces termes, le nombre de civilisations extraterrestres est égal au nombre d’années durant lesquelles une civilisation peut survivre.

Maintenant à vous d'essayer avec vos propres termes :

Calcul du nombre de civilisation communicante dans notre Galaxie

R	1 étoiles par an 5 étoiles par an 10 étoiles par an 20 étoiles par an 30 étoiles par an 40 étoiles par an	Taux d'apparition d'étoiles dans notre Galaxie
f(p)	0.0001% (1 sur 1,000,000) 0.001% (1 sur 100,000) 0.01% (1 sur 10,000) 0.05% (1 sur 2,000) 0.1% (1 sur 1,000) 0.5% 1% 2% 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%	Fraction d'étoiles possédant des planètes
n(e)	1 sur 3 1 sur 2 2 sur 3 1 1.5 2 3 4 5	Nombre de planètes gravitant autour de l’étoile et susceptibles d’accueillir la vie
f(l)	0.0001% (1 sur 1,000,000) 0.001% (1 sur 100,000) 0.01% (1 sur 10,000) 0.05% (1 sur 2,000) 0.1% (1 sur 1,000) 0.5% 1% 2% 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%	La fraction des planètes "écosphériques vivantes"
f(i)	0.0001% (1 sur 1,000,000) 0.001% (1 sur 100,000) 0.01% (1 sur 10,000) 0.05% (1 sur 2,000) 0.1% (1 sur 1,000) 0.5% 1% 2% 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%	La fraction des planètes "vivantes intelligentes"
f(c)	0.0001% (1 sur 1,000,000) 0.001% (1 sur 100,000) 0.01% (1 sur 10,000) 0.05% (1 sur 2,000) 0.1% (1 sur 1,000) 0.5% 1% 2% 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%	La fraction des civilisations communicantes
L	10 ans 50 ans 100 ans 1000 ans 10 000 ans 100 000 ans 1 000 000 d'années 10 millions d'années 100 millions d'années 1 milliards d'années 2 milliards d'années 3 milliards d'années 5 milliards d'années	La durée de survie des civilisatons communicantes

N = = Le nombre de civilisation communicante dans la Galaxie

 

Conclusion

En appliquant à chacun de ses termes différents raisonnements, donc différentes valeurs, on peut obtenir au pire des valeurs de N  allant de 1 à 10^9 (un milliard) civilisations extraterrestres, et cela seulement pour la Voie Lactée. Notre seule présence réfute toute valeur de N inférieure à 1, voire nulle.

Plusieurs variables ont été mieux comprises, donc évaluées avec plus de précision, au cours du temps, mais beaucoup demeurent approximatives. Jusqu'ici, cette énigme n'a toujours pas été résolue avec certitude. L'équation de Drake permet néanmoins de diviser une grande inconnue en une série de plus petites, ce qui permet de mieux se focaliser sur chacun des facteurs.L'équation de Drake n'est donc pas une loi, ni même précisément une théorie, mais plutôt une piste de réflexions.

http://www.supinfo-projects.com/fr/2005/equation_drake/conclusion/

http://ovniinvestigation.free.fr/LES%20DOSSIERS.htm

Formule de Drake (ou la paramétrisation de l'ignorance)

La chance de détecter des extraterrestres, ou la réévaluation de l'équation de Drake



Traduction du texte de Govert Schilling (Adapté de Sky & Telescope de Décembre 1998. Mis à jour et augmenté par Sky & Telescope de Mai 1999.). Govert Schilling est un écrivain astronome d'Utrecht, Pays-Bas. Son livre (Twin Earth: The search for life in other planetary systems) a été publié en 1997.

La recherche d'une forme de vie extraterrestre est devenue un sujet d'actualité parmi la communauté scientifique des astronomes, des biologistes et du grand public en général. Mais peu de personnes se souviennent que ce domaine bien particulier de la recherche scientifique à pris son envol il y a 40 ans.

En 1959, des physiciens publiaient un article dans la revue britannique Nature. Cet article, Searching for Interstellar Communications, débattait de l'idée que des télescopes radio pouvaient devenir suffisamment sensibles de manière à capter les signaux radio d'éventuelles civilisations évoluant autour d'étoiles distantes. Les deux chercheurs suggéraient que de tels messages pourraient être émis sur une longueur d'onde bien particulière, de 21 centimètres (1,420.4 mégahertz). Cette longueur d'onde n'a pas été choisie au hasard. Elle caractérise l'émission de l'hydrogène neutre, l'élément le plus commun dans l'Univers. Il semblait alors aux scientifiques logique que d'autres civilisations avancées utilisent ce point de repère judicieux du spectre radio.

Sept mois plus tard, en avril 1960, le radioastronome Francis Drake devenait la première personne à effectuer une recherche systématique de signaux intelligents en provenance du cosmos. Utilisant le radiotélescope de 25 mètres de diamètre de l'Observatoire National de Radioastronomie de Green Bank, il écouta ainsi "en cachette" deux proches étoiles similaires à notre Soleil, Epsilon Eridani et Tau Ceti. Son projet "Ozma" (d'après le personnage principal du livre "Ozma of Oz", de L. Frank Baum's), était bon marché, simple, mais infructueux.

Francis Drake, convaincu de l'existence d'une forme de vie extraterrestre depuis son enfance dans les années 30 à Chicago, ne pouvait pas s'imaginer que le genre humain soit la seule civilisation peuplant l'Univers. En 1992, il publia un livre "Is Anyone Out There ?"

 Après l'expérience d'Ozma, Drake a organisé une assemblée avec un groupe de scientifiques de haut niveau pour débattre des perspectives et des pièges de la recherche d'une forme de vie extraterrestre intelligente (actuellement abrégé en SETI).

En novembre 1961, dix radiotechniciens, astronomes et biologistes se réunirent durant deux jours à Green Bank. Le jeune Carl Sagan était là, tout comme le chimiste de Berkeley Melvin Calvin (qui apprit durant ce meeting qu'il avait reçu le prix Nobel de chimie). C'est en préparant cette réunion que Francis Drake mit au point son équation :

N = R x fp x ne x fl x fi x fc x L

Aujourd'hui, cette chaîne de lettres et de symboles se trouvent sur des Tee-shirts, des timbales et des autocollants. Elle est cependant plus simple qu'il n'y paraît. Cette équation exprime le nombre (N) de civilisations "observables" qui existent dans notre galaxie, la Voie Lactée, comme une simple multiplication de plusieurs éléments qui nous sont inconnus.

R, est le taux d'étoiles naissantes chaque année dans la Voie Lactée
fp, est la fraction de ces étoiles qui possèdent un système solaire
ne, est le nombre moyen de planètes similaires à notre Terre (aptes à abriter une forme de vie)
fl, est le taux des planètes habitables sur lesquelles une forme de vie a pu évoluer
fi, est le taux des planètes où une évolution biologique produit effectivement une forme de vie intelligente
fc, est le taux de ces formes de vie intelligentes capables de communiquer à travers l'Univers
L, est la durée de vie moyenne d'une civilisation capable de communiquer à travers l'Univers (en années).

L'équation de Drake est aussi directe que fascinante. En cassant une grande inconnue en une série de petites, précisant mieux chacun des facteurs, cette formule donne par la même occasion à la recherche SETI une base sérieuse pour l'analyse scientifique des données. Astronomes et biologistes ont bien essayé de résoudre cette énigme, sans jamais y parvenir. A première vue, fournir une bonne estimation de la solution semble assez facile, mais dans la réalité, trouver le nombre de civilisations communiquantes n'est pas si facile que ça. Plusieurs variables ont été affinées au cours des dernières années, mais au moins trois demeurent encore inconnues.
Le taux de formation d'étoiles dans notre Galaxie (R) est approximativement d'une par an. Le facteur suivant, fp est probablement inférieur à 1 : chaque étoile ne peut pas avoir de système de planètes. Par contre, si une étoile abrite effectivement un système planètaire, il semble plausible que deux ou trois de ses planètes et lunes auront de l'eau liquide et seront potentiellement appropriés pour l'émergence de la vie, surtout si le produit de fp et ne est proche de 1.

Les optimistes, soutiennent que la vie se formera partout où elle peut (fl=1), que le cycle de l'évolution énoncé par Darwin favorise finalement l'apparition de l'intelligence (fi=1), et qu'aucune civilisation intelligente ne peut exister longtemps sans découvrir l'électricité et la radio et ressentir le besoin de communiquer. Dans ce cas le plus optimiste, l'équation de Drake aboutit à N=L (c'est-à-dire à la durée de vie moyenne d'une civilisation technologique). si L est égal à 10.000 années, il y aurait en théorie autant de civilisations bavardes dans notre Galaxie ! Cela suppose que cette évolution ne se produit qu'une seule fois durant les milliards d'années de vie d'une planète.

Ce chiffre signifierait qu'il y a une civilisation émettrice pour 40 millions d'étoiles, raison suffisante pour s'orienter vers le ciel et commencer leur recherche. Si ces civilisations ont été dispersés au hasard partout dans la Voie Lactée, la plus proche se situerait probablement à environ 1.000 années-lumière de nous. Une conversation bilatérale nécessiterait un temps égal à une grande partie de l'histoire humaine, mais une émission à sens unique serait très audible.

Cependant, 40 années de recherche SETI ont échoué dans la tentative de trouver quelque chose, et ce malgré que les ouvertures de radiotélescopes, les techniques de réception et les capacités informatiques se soient énormément améliorées depuis le début des années 60. Les paramètres pris en compte dans la traque des signaux radio (les fréquences possibles, les localisations dans le ciel, les puissances de signal, etc) sont tellement larges que nous n'avons pu en explorer qu'une infime partie. Mais nous avons découvert, au moins, que notre galaxie ne grouille pas d'émetteurs puissants étrangers émettant continuellement dans notre direction sur la longueur d'onde de 21 centimètres. Personne ne pouvait dire cela en 1961.
Avons-nous surestimé les valeurs d'uns ou plus des paramètres de l'équation de Drake. La durée de vie moyenne d'une civilisation intelligente est-elle trop courte ? Ou les astronomes ont-ils laissé échapper quelque chose, un paramètre plus subtil ?

Réévaluons l'équation de Drake en analysant chaque terme séparément. R, le nombre d'étoiles engendrées chaque année par la Voie Lactée, est en effet approximativement de 1 (les astronomes en sont tout à fait sûrs). En fait, les astronomes ont récemment déterminé que le taux de formation d'étoiles était beaucoup plus élevé il y a plusieurs milliards d'années et que celles susceptibles d'abriter dans leur système planétaire une vie intelligente sont nées à ce moment-là. Donc une valeur de R=3 ou 5 pourrait être plus réaliste.
Cependant, astronomes et biologistes sont beaucoup moins certains des termes suivants dans l'équation.

Combien de planètes ? fp

La deuxième variable est fp, la fraction des étoiles qui ont des systèmes planétaires. De récentes découvertes font apparaître que beaucoup de jeunes étoiles sont entourées d'un disque de poussière, amenant à la formation de planètes. Avec de tels astres évoluant autour d'étoiles similaires à notre Soleil, ces découvertes confirment ce que soupçonnaient déjà les astronomes : les planètes sont assez courantes.
Ces "disques protoplanétaires" ont été détectés par différentes observations dans l'infrarouge, et dans le visible par le télescope spatial Hubble avec les photographies de la nébuleuse d'Orion, une des régions les plus prolifiques en étoiles dans la Voie Lactée aujourd'hui. Toutes ces observations laissent supposer qu'au moins 50 % des étoiles nouvellement nées sont accompagnées de planètes. De récentes observations dans les ondes submillimétriques ont montré de nombreux disques de poussières ténus autour d'étoiles plus âgées, comprenant notamment une des premières cibles de Francis Drake, Epsilon Eridani.

Beaucoup de ces disques sont en fait en forme de beignet. Selon certains théoriciens, les trous centraux pourraient être provoqués par des planètes en phase de formation par accrétion des poussières et du gaz de la partie intérieure du disque.

Quant aux détections de planète réelles les équipes les plus productives de chasseurs de planètes extrasolaires ont trouvé qu'environ 5 % des étoiles semblables au Soleil (non binaires) possèdent un système planétaire ( autour desquelles ils ont recherché jusqu'ici). Cela donnerait donc une valeur de 0,05 pour fp. Cependant, il faut savoir que les techniques de recherche actuelles détectent seulement des planètes massives qui se trouvent dans des orbites très serrées. Seuls des astres aussi massifs que Jupiter sont actuellement catalogués avec certitude. Des systèmes solaires comme le nôtre ne peuvent pas encore être reconnus. Dans ces conditions restrictives, le taux actuel retenu de 5 % des étoiles (de type Soleil)possédant un système planétaire pourrait vraisemblablement décoller dans la prochaine décennie pour atteindre 50, voir 100 %. Ainsi, que nous disent de fp ces nouvelles observations ? Bien que nous n'ayons pas encore de valeur finale, il est maintenant clair que le facteur fp est substantiel et n'est pas un goulot d'étranglement dans l'équation de Drake.

Combien de bonnes planètes ? ne

Ce facteur représente le nombre moyen de mondes évoluant autour d'une étoile de type solaire et qui rassembleraient l'ensemble des conditions nécessaires au développement de la vie. Dans son livre publié en 1992, Francis Drake se rappelle que les participants à la rencontre de Green Banks avaient conclu que la valeur minimum de ne devait être comprise entre un et cinq. Autrement dit, chaque système planétaire devait abriter imperceptiblement au moins un endroit de type environnement terrestre, et en conséquence il pourrait aisément y avoir trois, quatre ou cinq mondes hospitaliers par système planétaire.

Cette vue optimiste se basait sur la supposition que notre système solaire soit typique. Aujourd'hui, Mars et Europe (lune de Jupiter) sont considérées comme des sites propices à une biologie balbutiante. Il résulte de ce constat qu'il y a trois "Terre" possibles dans notre système solaire, selon la définition de l'équation de Drake. Cependant, les planètes extrasolaires détectées ces dernières années nous ont enseigné une leçon d'humilité. Notre système solaire, avec son lot de mondes et de lunes variés, évoluant selon des orbites calmes, circulaires et stables, semblerait être plus une exception que la règle.

Combien de planètes habitables sur lesquelles une forme de vie a pu évoluer ? fl



Les cercles scientifiques semblent beaucoup moins intéressés aujourd'hui par la valeur de fl (qui caractérise le nombre de planètes habitables sur lesquelles une forme de vie a pu évoluer), qu'elle ne l'était par le passé. Les composants moléculaires primordiaux et fondamentaux à l'apparition de la vie (hydrocarbures organiques complexes et même acides animés), sont abondants dans l'Univers. Ils ont été découverts dans des météorites, des comètes et dans des nuages de gaz et de poussières interstellaires. Il y a énormément plus de quantités d'acides aminés dans l'espace interstellaire que dans la biosphère terrestre. Bien que ces hydrocarbures et autres acides aminés ne soient pas des organismes vivants, il y a un petit doute sur l'évolution prébiotique qui trouverait son origine au sein des nuages sombres interstellaires.

Le plus significatif sont les récentes découvertes surprenantes de micro-organismes qui seraient apparus sur Terre seulement quelque temps (géologiquement parlant) après les derniers impacts dévastateurs ayant provoqué l'ébullition des océans il y a environ 3,8 milliards d'années. Apparemment, les conditions nécessaires à l'apparition de la vie restent encore assez inexplicables et le resteront quelque temps encore, à moins de donner aux scientifiques un laboratoire de la taille de la planète et des millions d'années afin d'étudier la Terre telle qu'elle se trouvait quelques instants après sa formation. Si le processus était rare ou difficile, on ne s'attendrait pas à ce que ce soit arrivé à la première occasion possible sur notre planète natale, mais un peu plus tard dans son histoire. Les biologistes débattent maintenant de la possibilité selon laquelle la vie a pu apparaitre plusieurs fois sur Terre isolément. Il y a des raisons de penser que tous les être vivants aujourd'hui ont une ascendance commune, mais que d'autres lignées indépendantes auraient pû se former et être anéanties plus tôt. Si la vie se forme partout où elle peut, alors la valeur de fl est vraisemblablement de 1.

Intelligence fi (en cours de traduction)

Cela nous laisse avec trois inconnues. Quelle est la probabilité d'évolution de l'intelligence (fi) ? Quel degrès de certitude pouvons nous avoir que des extraterrestres intelligents émettront avec la radio (fc) ? Et quelle est la durée de vie moyenne de civilisations émettrices (L) ? Ces facteurs biologiques et sociologiques dans l'équation sont soumis à un débat scientifique plus grand et à une gigantesque incertitude. Selon beaucoup de biologistes, il est naïf de supposer que l'évolution sur une autre planète doive nécessairement aboutir à l'intelligence Comme nous la comprenons. Dans son best-seller "Wonderful Life", le paléontologiste Stephen Jay Gould (Université de Harvard) affirme, "Nous devons probablement notre propre existence à ... la Bonne fortune. Homo sapiens est une entité, pas une tendance." L'évolution est imprévisible et chaotique. Gould a fait remarquer à maintes reprises que si nous pouvions rembobiner la bande d'évolution biologique sur la Terre et recommencer, il est impossible que les hommes apparaîtraient de nouveau sur la scène.

D'autres ripostent, bien sûr, que nous ne cherchons pas d'humains. Personne ne s'attend à trouver des hommes parmi les étoiles (pas de vertsen tous les cas). La question est plutôt de savoir si n'importe quelles formes de vie développent la capacité d'employer des outils, manipuler l'information, et d'organiser des sociétés assez grandes et assez complexes pour découvrir les principes de l'électronique. Pour les optimistes cela ressemble à une différence seulement dans le degré, pas dans le genre, des niveaux d'intelligence et du comportement constant qui sont apparus indépendamment dans les espèces largement divergentes d'animaux sur la Terre, des singes à la pieuvre. Mais Gould note qu'il n'y a aucun modèle complet dans l'évolution, aucune direction préférée. Notre notion que l'augmentation de diversité biologique est nécessairement accompagnée par une augmentation de capacités mentales peut être erronée. Si certains des animaux récemment développés sont plus grands et plus adroits que n'importe quel animal apparu plus tôt , cela pourrait juste être un hasard extraordinaire. Human levels of planning and technology may be even more so. There are no firm indications that increased intelligence is an inevitable product of biological evolution.

 Il n'y a pas d'indications fermes que l'augmentation de l'intelligence soit un produit inévitable de l'évolution biologique. Pour quelques biologistes et les partisans du SETI, l'expression "la survie du mieux adapté" implique qu'une intelligence plus grande augmente inévitablement la chance d'une espèce de survivre et de se répandre par la sélection naturelle. Mais le biologiste renommé Ernst Mayr (Université de Harvard) soutient que beaucoup d'astronomes et physiciens sont beaucoup trop optimistes concernant l'apparition d'intelligence. "Les physiciens ont toujours tendance à penser de façon plus déterministe que les biologistes," a écrit Mayr dans l'édition de mai 1996 de The Planetary Report. "Ils ont tendance à dire que si la vie est née quelque part, il se développera aussi l'intelligence en temps voulu. Le biologiste, d'autre part, est impressionné par l'invraisemblance d'un tel développement." Assez singulièrement, les optimistes et les pessimistes basent leurs revendications sur la même observation - à savoir que la technologie est apparue sur cette planète après 4 milliards d'années. Les pessimistes (ou les réalistes, comme ils préféreraient être appelés) comme Mayr voient cela comme la preuve de l'improbabilité d'intelligence comme donnée évolutionnaire.

Pour les optimistes, il renforce leur croyance en l'existence de civilisations extraterrestres. Cette divergence provient en partie des différentes formations intellectuelles des spécialistes . Pour un biologiste, quelque chose qui est arrivé une fois en 4 milliards d'années est terriblement rare. Les astronomes prennent une vue plus large : quelque chose qui est arrivé une fois dans moins de la durée de vie d'une seule planète semble raisonnable pour les planètes généralement. Les optimistes font remarquer que la Terre a plus d'un milliard de bonnes années devant elle avant d'être cuite par le Soleil s'étendant. Les partisans comme Drake ne veulent pas accepter notre unicité, parce que cela nous mettrait sur un très non-Copernicien piédestal . Évidemment, fi est le facteur le plus controversé dans l'équation. Quelques scientifiques croient qu'il est presque certainement proche de zéro ; d'autres sont convaincus qu'il est proche de un. Il semble n'y avoir aucun terrain d'entente. La question de l'inévitabilité d'intelligence est actuellement la plus polarisée de la discussion concernant SETI.

Catastrophes planétaires

Même si l'intelligence est une conséquence probable de toute évolution, la valeur de fi sera probablement très inférieure à 1, résultat basé sur de récentes données concernant la stabilité des systèmes solaires et des climats planétaires. Une planète propice à l'avènement de la vie ne proposera pas tout au long de son existence des conditions identiques.

Des simulations réalisées par ordinateur (par Fred Rasio et Eric Ford, du Massachusetts Institute of Technology) démontrent que des planètes similaires à la Terre seraient incapables de réchapper de la "lutte à la corde gravitationnelle" dans un système planétaire où évolueraient deux ou plusieurs géants comparables à Jupiter. Les effets gravitationnels engendrés par de tels astres éjecteraient les planètes du système en question ou les expédieraient en direction de son soleil.

Inversement, les systèmes sans planètes géantes pourraient aussi avoir des conséquences sinistres pour l'évolution de la vie en leur sein. Des simulations informatiques (réalisées par George Wetherill, Carnegie Institution of Washington) indiquent que la forte masse de Jupiter agit comme un puissant aspirateur gravitationnel dans le système solaire, efficace puisqu'il limite fortement les risques de voir la Terre percutée par un astéroïde ou une comète en les dispersant. Sans la présence de Jupiter, le taux actuel d'impacts possibles sur la Terre serait mille fois supérieur. avec des collisions vraiment catastrophiques (comme celle survenue il y a 65 millions d'années, cause de l'extinction des dinosaures), arrivant tous les 100.000 ans. Cela réduirait d'autant les chances d'un progrès évolutionnaire d'une forme de vie simple vers des formes plus intelligentes.
Des études dynamiques (réalisées par Jacques Laskar et Philip Robutel, Bureau des Longitudes, Paris) montrent aussi que des planètes telluriques connaissent des variations chaotiques d'inclinaison orbitale qui pourraient mener à des changements climatiques drastiques. Heureusement, les tendances chaotiques de la Terre sont amorties par l'interaction du système des marées induit par la Lune. Sans un satellite suffisamment important, la Terre pourrait connaître des variations de son axe d'inclinaison semblables à Mars, probablement importantes de 20° à 60°. Cela causerait des variations extrêmes dans les modèles des saisons.

Les estimations de tous ces éléments seraient susceptibles de bouleverser et d'influencer l'évolution de la vie, et réduiraient les chances de celle-ci d'engendrer une forme d'intelligence. Pour les biologistes, de tels événements promouvraient l'émergence de nouvelles espèces, versatiles et s'adaptant. Paul F. Hoffman (Harvard University) et trois collègues ont proposé en 1998 que la série de périodes glaciaires extrêmes que la Terre a connues il y a 760 et 550 millions d'années a certainement provoqué la glaciation de chaque surface océanique, même au niveau de l'équateur. Ces deux ères auraient conduit à la remarquable explosion de nouvelles formes de vie du Précambrien. Les grandes périodes d'extinctions massives, dont témoigne le passé géologique de la Terre, ont toujours été suivis d'un rétablissement rapide, engendrant de nouvelles espèces qui n'existait pas auparavant. Notre propre espèce, citée comme un exemple possible d'évolution conduite de stress menant à l'adaptabilité et l'intelligence, ferait suite à une période glaciaire. Une planète avec un faible axe d'inclinaison pourrait en fait précipiter les choses.

Mais des crises planétaires trop extrêmes ou trop fréquentes élimineraient tout ou maintiendraient la vie à un faible niveau d'évolution. En tout cas, notre existence semble maintenant être le résultat accidentel de quelques coïncidences astronomiques, ce qui en 1961 paraissait inimaginable.

Le nombre de civilisations extraterrestres capables de communiquer avec nous : fc

Supposons que des intelligences extraterrestres sont rares, mais existent bien. Pourrions-nous nous attendre à ce qu'ils communiquent avec nous au moyen d'ondes radio ? Quelle fraction de civilisations est capable (et d ésireuse) d'émettre d'une façon que nous pouvons détecter ? Autrement dit, quelle est la valeur de fc. Les partisans du projet SETI ont tendance à penser qu'elle est grande : tôt ou tard, toute civilisation technologique découvre que les ondes radio sont un moyen efficace de communiquer sur des distances astronomiques, et qu'elle voudra faire ainsi.

Pourrait-il y avoir une forme naïve d'anthropocentrisme dans cette opinion? Est-il raisonnable d'attendre que des êtres d'une autre planète, aussi intelligents et pleins de ressources soient-ils, décident de bâtir de puissants radiotélescopes ? Peut-être n'apprécions-nous pas à sa juste valeur la diversité de l'évolution biologique, ou ne prenons-nous pas suffisamment en compte la portée des sciences et des technologies qui restent inexplorés. Peut-être les ondes radio restent-elles désespérément primitive en comparaison de quelque chose que nous devons encore découvrir.

Avec fi et fc complètement indéterminé, nous sommes laissés avec le dernier terme de l'équation de Drake : L, la durée de vie (de fonctionnement) moyenne de civilisations communiquantes. Ici aussi, les optimistes et les pessimistes ont des opinions bien différentes.

Les optimistes pensent qu'une société intelligente, stable, pourrait durer des dizaines de millions d'années, si ce n'est éternellement. Cela atténuerait certainement l'effet de goulot d'étranglement (cité plus haut) dans l'équation. De plus, une espèce d'une grande longévité aurait le temps de s'étendre à beaucoup d'étoiles, multipliant sa présence. Les pessimistes, prenant l'exemple de l'espèce humaine, doutent d'un tel scénario. Pour eux, bien que l'homme ait inventé la technologie radio il y a seulement quelques décennies, la race humaine a été sur sur le point de se détruire à plusieurs occasions (guerre technologique et pollution). La même puissance technique qui permet la communication interstellaire permet aussi l'autodestruction rapide.

Mais d'autres personnes ont déclaré que l'animal humain (par opposition à la civilisation humaine), serait presque dans l'impossibilité de s'auto-détruire. Les individus sont trop répandus géographiquement et trop capables (dotés d'assez de connaissances) ; les poches d'individus trouveraient des solutions pour survivre à n'importe quelle drame imaginable, guerre nucléaire ou catastrophe écologique. Ces survivants pourraient repeupler la Terre en un millier d'années, et une deuxième civilisation technologique se développerait plus facilement que la précédente. Peut-être cela se produira-t-il plusieurs fois.

Peut-être la plupart des arguments avancés par les pessimistes découlent-ils d'une observation réelle : la Terre n'a pas déjà été envahie par des extraterrestres (contrairement à quelque opinion populaire). C'est une observation plus profonde qu'il ne pourrait sembler.

Une civilisation âgée de plusieurs centaines de millions d'années disposerait d'assez de temps pour s'étendre à chaque planète de la Galaxie, même aux vitesses lentes prévisibles avec notre propre technologie. La colonisation de nouveaux territoires semble être une caractéristique universelle des êtres vivants. Et encore, la Terre ne donne aucun signe d'avoir été colonisée par une technologie supérieure dans son histoire. On connaît cela comme le paradoxe de Fermi, d'après le physicien nucléaire Enrico Fermi qui très tôt dans les années 1950 a demandé : "Où sont-ils ?"

(Les partisans des ovni pourraient répondre que nous sommes déjà envahis. Mais des scientifiques et autres investigateurs prudents se sont penchés avec sérieux sur ce sujet et n'ont rien trouvé de probant qui confirmerait ces théories. Plus de 50 ans après sa naissance, l'ufologie reste stérile et n'a abouti sur aucun résultat tangible).

Les optimistes ont répondu au paradoxe de Fermi de plusieurs façons. Peut-être qu'une culture vraiment civilisée se détourne-t-elle de l'impérialisme, ou peut-être que les expéditions impériales s'arrêtent d'elles-mêmes après l'annexion de quelques milliers de planètes. Peut-être vivons-nous dans un secteur inintéressant de la galaxie (l'équivalent d'un région rurale des Etats-Unis). Ou peut-être ces extraterrestres se sont-ils installés autour de nous, mais qu'ils obéissent (comme dans Star Trek) à une directive principale de "non ingérence" afin de ne pas interférer dans notre évolution : c'est l'hypothèse "zoo". A moins qu'au contraire un voyage interstellaire ne soit beaucoup trop coûteux en terme d'efforts et d'énergie, que ces civilisations aient eu mieux à faire avec leurs ressources comme d'examiner l'Univers par l'astronomie et les ondes radio.

Ou peut-être que le fait que les extraterrestres ne soient pas campés dans votre chambre à coucher signifie vraiment que nous sommes seuls dans la Voie Lactée. Peut-être que la plupart des galaxies est soit complètement stérile soit entièrement colonisée.. Dans ce dernier cas, nous pouvons très bien nous attendre à recevoir un signal originaire d'au-delà la Voie Lactée.

"Le succès ne peut pas être prévu"

Pouvons-nous toujours croire que N = L ? Probablement pas. En ce qui concerne N = 0 ? Pour beaucoup de personnes, cela est fondamentalement inacceptable, mais bien sûr l'univers n'est pas obligé de vivre en accord avec nos espoirs et espérances. Peut-être y-a-t'il quelque vérité dans le dicton qui dit que rien n'arrive seulement une fois. Peut-être que des civilisations étrangères existent et que certaines essayent de communiquer via des transmissions radio. Mais leur nombre pourrait être très, très petit.

Dans la préface de "Is anyone out there ?" Drake a écrit qu'il a voulu "préparer des adultes pensants au résultat de l'activité de la recherche actuelle (la détection imminente de signaux d'une civilisation extraterrestre). Cette découverte, dont j'attends vraiment d'être témoin avant l'année 2000, changera profondément le monde." Ceci a été écrit pendant les jours impétueux où les recherches radio maintenant interrompues de la NASA étaient sur le point de démarrer.

En juillet 1996, à la cinquième conférence internationale de bioastronomie de Capri, en Italie, Drake a avoué : "peut-être étais-je un peu trop optimiste. Le succès ne peut pas être prédit."

Cocconi et Morrison l'avaient déjà dit ainsi dans leur article de Nature en 1959 : "la probabilité de succès est difficile à estimer, mais si nous ne cherchons jamais, la chance de succès est zéro."

En attendant, l'équation de Drake reste l'icône la plus connue d'un des efforts les plus prévisionnels de l'espèce intelligente terrestre : la recherche des habitants du vide sombre du cosmos et pour une perspective plus large, plus vraie sur notre place dans l'espace et le temps et sur la signification de la vie. La formule a bien servi cet effort en fournissant une base raisonnable pour la recherche, en concentrant notre attention sur les questions vraiment importantes et en définissant un but clairement visible. Nous sommes sur une longue voie avant d'atteindre ce but.

Nous avons mis plusieurs décennies à connaître la valeur du paramètre R et nous sommes maintenant aux prises avec le deuxième, fp. Cela nous laisse avec deux points d'interrogation de taille moyenne et trois grands - et beaucoup de spéculation. Mais peut-être que l'équation de Drake ne doit pas être résolue après tout. Sa valeur réelle peut être cachée dans ces points d'interrogation stimulants. L'incertitude et la curiosité tiendront la recherche en haleine pour les années à venir. Peut-être que la récompense réelle pour SETI ne doit pas ne rapporter qu'un résultat "oui ou aucun", mais nous aider à en découvrir plus sur nous.


Tout comme les paramètres fi et fc, la valeur de L nous est complètement inconnue. L, qui représente le taux de la durée de vie moyenne d'une civilisation capable de communiquer par ondes radio. Ces facteurs, autant scientifiques que sociologiques, sont dans l'équation de Drake un grand sujet d'incertitude et font l'objet de nombreux débats. Pour beaucoup d'astrobiologistes, il serait assez naïf de supposer que l'évolution d'une forme de vie sur un autre monde doive nécessairement donner naissance à une forme d'intelligence telle que nous la connaissons sur Terre. L'évolution est imprévisible et surtout très chaotique. Nous devons garder à l'esprit que nous ne sommes pas l'aboutissement ultime de l'évolution de l'Homo Sapiens et que bien malgré nous, nous continuons à évoluer. Pour beaucoup de scientifiques, nous devons l'apparition de l'espèce à de nombreux facteurs, et il n'est vraiment pas certain que si nous repartions de zéro, le résultat soit identique. Bien entendu, la recherche ne se focalise pas sur la recherche d'Homme extraterrestre. Peu de personnes s'attendent à trouver des Hommes parmi les étoiles.

Le problème est que si une forme de vie quelconque évolue si intelligemment qu'elle devient capable d'utiliser des outils, de manipuler l'information et de s'organiser en société pour finalement découvrir les principes qui régissent son environnement, il nous faudra prendre en compte certains paramètres. Ainsi sur Terre, l'Homme est issu du singe et non pas par exemple de la pieuvre ce qui prouve que différents niveaux d'intelligence et de comportement peuvent émerger indépendamment et que des espèces totalement différentes n'évolueront pas dans le même sens. Pour de nombreux scientifiques il ne fait aucun doute qu'il n'y a aucun modèle général de l'évolution capable d'en dessiner la finalité.

Notre notion de penser que l'accroissement de la diversité biologique aboutisse nécessairement à l'augmentation de nos aptitudes mentales est un grand tort. Si certains animaux plus jeunes sont plus grands, plus intelligents que n'importe quelles autres formes plus anciennes, c'est uniquement dû au hasard. Dans le cas de l'homme, il est indéniable que plus nous évoluons, plus nos capacités intellectuelles se développent, mais rien ne nous laisse penser que l'augmentation de notre intelligence soit le signe inévitable de l'évolution biologique. Certains biologistes et autres partisans du SETI estiment qu'une plus grande intelligence permet à une espèce de survivre et de se développer par la sélection naturelle. Mais d'autres personnes pensent que nous sommes trop optimistes au sujet de l'émergence d'une forme de vie intelligente extraterrestre. Le plus étrange, c'est que les optimistes et pessimistes basent leurs conclusions sur les mêmes observations. C'est-à-dire sur notre propre exemple. Les pessimistes, qui préfèrent être appelés les réalistes, ne voient dans notre développement que des improbabilités, alors que pour les optimistes, notre développement renforce leur croyance dans l'existence de civilisations extraterrestres. La Terre a plus d'un milliard d'années de vie plus ou moins tranquille devant elle avant que le gonflement du Soleil ne provoque une hausse des températures si brutale que toute vie sous la forme telle que nous la connaissons actuellement soit détruite. C'est plus de deux fois le temps nécessaire aux simples créatures rampantes pour sortir de la mer pour finalement conquérir la terre.

Si l'émergence d'une quelconque forme d'intelligence était si difficile et tellement rare, les optimistes estiment qu'elle ne serait probablement pas arrivée si tôt par rapport à l'évolution de notre planète. On peut donc logiquement s'attendre que d'ici plusieurs millions d'années, des créatures émergeront et seront dotées d'une intelligence peut-être complètement différente de la nôtre. Cet argument repose entre autres sur l'émergence rapide des micro-organismes sur la jeune Terre. Les pessimistes répondent que nous ne connaissons pas réellement les conditions que connaîtra la Terre à plus longue échéance. Son climat apparemment stable peut très bien résulter d'une série de hasards chanceux s'étalant sur plusieurs milliers d'années. Si nous sommes apparus si tard par rapport au laps de temps qui s'est écoulé jusqu'aujourd'hui, et que nous sommes là à considérer la question, suggère simplement que l'apparition de l'intelligence soit un événement très improbable. Aussi étrange que cela puisse paraître, les deux camps acceptent les principes énoncés par Copernic qui clame que le genre humain n'a besoin d'aucune position particulière dans le temps et dans l'espace pour évoluer. Les sceptiques disent qu'il est anthropocentrique de croire que le même type d'intelligence humaine est apparu partout dans l'univers. Drake, lui, n'est pas disposé à accepter notre unicité parce que cela placerait Copernic sur un piédestal.

http://exobio.chez-alice.fr/drake.htm