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銀河系可能存在 36 處外星文明,真相到底如何呢?

2021-06-11知識

題目談到的數位來自 2020 年發表的這項研究:

The Astrobiological Copernican Weak and Strong Limits for Extraterrestrial Intelligent Life

這個 36 的數位是毫無精度可言的,不過這研究主要想表達的不是銀河系裏的文明可能具體有多少個,而是 按照 36 個隨機分布在所謂銀河系宜居帶內的地外無線電廣播文明計算,它們到地球的平均距離可能有 17000 光年,完全超越了我們現有觀測能力的極限 ,因此我們現在看不到地外文明活動的跡象是完全正常的事情。

如果你對大概的數量有興趣,可以自己拿喜歡的數據去算。你可以有對文明出現率的不同看法。

2020 年 4 月,英屬哥倫比亞大學的 Michelle Kunimoto 和 Jaymie Matthews 對銀河系中類似地球的宜居行星的潛在數量進行了新的估算 [1]

他們使用克卜勒望遠鏡的 20 萬份觀測數據進行貝葉斯分析,得出銀河系裏的 4000 億恒星中約 7% 是類似太陽的 G 型恒星,每個距離 G 型恒星 0.99~1.7 天文單位內的保守定義宜居帶中可能有至多 0.18 顆半徑在 0.75~1.5 倍地球半徑的巖石行星,置信度 84.1%,排除研究中使用的一些假設的影響後的穩健估計是 0.1 顆。Michelle Kunimoto 在學生階段已參與發現了 17 顆地外行星,其中至少1顆是宜居帶內的類地行星。

四千億乘以百分之七乘以零點一可以得到 二十八億 。這是銀河系內相當類似地球的天體的數量,已經比題目談到的「36 個文明」對應的研究使用的演算法更加嚴苛了。

在使用德雷克方程式進行任何計算之前,可以記住: 提出這個方程式的德雷克本人認為銀河系內可以使用無線電通訊的文明約有一萬個,卡爾·薩根則樂觀地認為銀河系內的地外文明有100萬個 。方程式還忽略了 和太陽系大相徑庭的天體構造中可能存在的跟人類迥然不同的物種

我們可以把德雷克方程式縮減為適合這個情景的形式:

A=GxyzL

A=銀河系內與地球相當類似的天體上的外星文明的數量,等待計算;
G=銀河系內與地球相當類似的天體的數量,二十八億;
x=這些行星上有碳基生物圈的機率。按最近幾十年裏的各種估計,可以先取 3.3%;
y=碳基生物圈在其持續時間內演化出碳基智慧生物的機率。一些學者相信這是可以取 100% 的,我們可以先取 1% 來增加冗余量;
z=有智慧生物的行星上出現文明的比例。一些學者相信這是可以取 100% 的,我們可以先取 1% 來增加冗余量;
L=文明可以持續的年數除以八十六億年(銀河系的估計年齡一百三十六億年減去五十億年,就像「 36 個文明」那項研究裏所做的那樣)。
按地球的情況看,文明可以持續的年數可以取 12020~120000000,前者是人類從開始興建巨型建築到現在持續的年數,後者是螞蟻和白蟻從開始興建巨型建築到現在持續的年數。

這樣得到約 0.013~128.930 的數位,其幾何平均數是(128.930*0.013)^0.5≈1.295。

可觀測宇宙中恒星的總數約為銀河系恒星總數的 1000 億倍。這意味著在 g=0.013 的情況下,可觀測宇宙中約有 13 億個碳基文明。

目前一般認為不可觀測宇宙的規模約有可觀測宇宙的 1500 萬倍。這意味著在 g=0.013 的情況下,宇宙中約有 1.95 億億個碳基文明。

何況人類文明自身的存在就證明 g 可能遠大於 0.013。別忘了我們上面有兩個地方取了 1%。

參考

  1. ^https://arxiv.org/abs/2004.05296