L'astronome américainFrank Drake (ici en) est l'inventeur de l'équation qui porte son nom.Illustration de l'équation de Drake par leNOIRLab.
L'équation de Drake, ouformule de Drake[a], est une propositionmathématique qui estime le nombre potentiel decivilisationsextraterrestres dansnotre galaxie avec qui nous pourrions entrer en contact. Le principal objet de cette équation pour lesscientifiques est de déterminer ses facteurs, afin de connaître le nombre probable de ces civilisations.
Cette formule a été suggérée par l'astronome américainFrank Drake en et concerne les sciences telles que l'exobiologie, lafuturobiologie, l'astrosociologie, ainsi que le projetSETI.
Dans l'état actuel de nos connaissances, l'estimation de la plupart des paramètres de la formule reste très incertaine, si bien qu'en fonction des choix adoptés, le résultat peut être bien inférieur à un (auquel cas nous serions probablement les seuls êtres technologiquement avancés dans la Galaxie), ou au contraire atteindre plusieurs centaines ou milliers voire davantage. Le principal intérêt de cette formule est donc, pour l'instant, de montrer qu'une question semblant relever de lascience-fiction peut être appréhendée de façon scientifique, et ramenée à l'estimation de paramètres astronomiques ouprobabilistes définis.
ne est l'espérance du nombre de planètes potentiellement propices à lavie par étoile ;
fl est la part de ces planètes où la vie apparaît effectivement ;
fi est la part de ces planètes où apparaît la vie intelligente ;
fc est la part de ces planètes capables et désireuses de communiquer ;
L est la durée de vie moyenne d'une civilisation, en années.
Si, nous ne sommes probablement pas seuls. SiN est suffisamment grand, nous pourrions entrer en contact avec lescivilisations extraterrestres les plus proches (une distance dexannées-lumière implique un temps d'acheminement des signaux dex années).
Estimation historique des paramètres de l'équation de Drake
Les scientifiques, de nos jours, ont des désaccords considérables sur les valeurs que peuvent prendre ces paramètres. Les valeurs utilisées par Drake et ses collègues en sont[6],[7] :
Celle defp est plus incertaine mais plus constante que les autres valeurs.
Avant la découverte de nombreusesexoplanètes au début des années, les scientifiques pensaient quene était plus importante, mais la découverte de nombreusesgéantes gazeuses auxorbites proches de leur étoile sème le doute sur les planètes qui peuvent être propices à une vie aussi rapprochée de leur étoile. D'autres font cependant observer que l'échantillon des exoplanètes découvertes jusqu'à présent n'est absolument pas représentatif : il est normal de commencer par la détection des objets les plus gros, et lesexoplanètes telluriques restent à découvrir.
De plus, la plupart des étoiles de notre galaxie sont desnaines rouges, qui possèdent un faible rayonnementultraviolet, lequel a contribué à l'évolution de la vie surTerre. À la place, elles émettent un violent rayonnement, principalement enrayons X, une propriété non favorable à la vie telle que nous la connaissons (des simulations suggèrent également que ce rayonnement érode l'atmosphère des planètes). La possibilité de vie sur dessatellites de planètes géantes gazeuses (par exempleEurope, le satellite deJupiter) renforce de manière incertaine ce cas de figure.
Au regard de la vie sur Terre, il est plausible quefl soit proche de un car la vie sur Terre semble avoir commencé presque immédiatement après que les conditions l'ont rendue possible, suggérant que l'abiogenèse est relativement facile une fois que les conditions sont favorables. Par ailleurs, on découvre sur Terre de plus en plus d'organismes vivants ditsextrêmophiles parvenant à survivre dans des conditions extrêmes (fonds marins,caldeiras, environnementsoufrés, etc.). Ce facteur n'en reste pas moins très discutable.
Une donnée qui aurait un impact majeur sur ce dernier serait la présence controversée de vie (primitive) surMars. La vérification du développement de lavie sur Mars, indépendamment de celle sur Terre, plaiderait en faveur d'une valeur élevée pour ce facteur.
fi,fc etL sont plus petits que supposés[réf. nécessaire].fi a été modifié depuis la découverte du fait que l'orbite dusystème solaire dans la Galaxie est circulaire et reste en dehors du bras de la Galaxie pendant des centaines de millions d'années, évitant les radiations desnovas. En outre, les satellites rares comme laLune semblent contribuer à la conservation de l'hydrogène en brisant lacroûte terrestre, provoquant unemagnétosphère, par vagues de chaleur et de mouvements, et stabilisant l'axe de rotation de la planète. De plus, puisqu'il semble que la vie se développe juste après laformation de la Terre, l'explosion cambrienne dans laquelle une grande diversité de formes devie multicellulaires s'est transformée enêtres pluricellulaires, apparaît un temps considérable après la formation de la Terre, ce qui suggère la possibilité que des conditions particulières sont nécessaires pour que cela arrive. Des scénarios, comme laTerre boule de neige, ou la recherche parmi les événements d'extinction ont suggéré la possibilité que lavie sur Terre soit relativement fragile. Une fois encore, la controverse sur le fait que la vie a pris forme sur Mars, puis cessé d'exister, affecterait les estimations de ces facteurs.
L'astronomeCarl Sagan a conjecturé que les valeurs de tous les facteurs, hormis celle de la durée de vie d'une civilisation, doivent être relativement élevées, et le facteur déterminant est de savoir si une civilisation possède ou non la capacité technologique d'éviter l'auto-destruction. Dans le cas de Sagan, l'équation de Drake a été une motivation forte de son intérêt pour les problèmes environnementaux et son activité de communication sur les dangers desarmes nucléaires.
La chose remarquable à propos de l'équation de Drake est que, en insérant des valeurs plausibles pour chaque paramètre, on obtient généralement une valeurN >> 1. Ce résultat a été source de grande motivation pour le projetSearch for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI). Cependant, cela est en conflit avec la valeur observée deN = 1, soit une seule forme de vie intelligente dans laVoie lactée, la nôtre.
Ce conflit est aussi formulé dans leparadoxe de Fermi, celui-ci ayant été le premier à suggérer que notre compréhension de ce qu'est une valeur« conservative » (prudente) pour quelques paramètres peut être excessivement optimiste, ou que quelques autres facteurs peuvent intervenir en ce qui concerne la destruction d'une vie intelligente.
D'autres hypothèses donnent des valeurs deN inférieures à 1, mais quelques observateurs croient que c'est encore compatible avec les observations dues auprincipe anthropique : peu importe combien est basse la probabilité qu'unegalaxie donnée ait une vie intelligente, la galaxie dans laquelle nous nous trouvons doit avoir au moins une espèce intelligente par définition. Il pourrait y avoir des centaines de galaxies dans notreamas sans aucune vie intelligente, mais évidemment nous ne sommes pas dans ces galaxies pour observer ce fait.
Estimations courantes des paramètres de l'équation
Cette section tente de lister les meilleures estimations à l'époque actuelle () pour les paramètres de l'équation de Drake ; ils sont susceptibles de changer si de meilleurs résultats sont trouvés.
R* est le taux de formation de nouvelles étoiles dans notre galaxie
fp est la fraction de ces étoiles possédant des planètes
→ estimé par Drake à 0,5
ne est le nombre moyen de planètes par étoile potentiellement propices à la vie (avec l'indice e pourearth-like (« semblable à la Terre »))
→ estimé par Drake à 2
fl est la fraction de ces planètes sur lesquelles la vie apparaît effectivement (avec l'indice l pourlife (« vie »))
→ estimé par Drake à 1.
En, Charles Lineweaver(d) etTamara Davis(en)[9] (à l'université de Nouvelle-Galles du Sud et avec le Centre australien d'astrobiologie) ont estiméfl > 0,33 utilisant un argument statistique basé sur le temps qu'a mis la vie pour se développer sur Terre. Lineweaver a aussi déterminé qu'approximativement 10 % des systèmes planétaires dans notre galaxie sont propices à la vie, ayant des éléments lourds, étant loin dessupernovas et étant stables entre eux pendant une période suffisante[10].
fi est la fraction de ces planètes sur lesquelles apparaît une vie intelligente
→ estimé par Drake à 0,01.
Cependant, les systèmes planétaires dans l'orbite galactique avec une exposition aux radiations aussi basse que le Système solaire sont plus de 100 000 fois plus rares.
fc est la fraction de ces planètes capables et désireuses de communiquer
→ estimé par Drake à 0,01
L est la durée de vie moyenne d'une civilisation
→ estimé par Drake à 10 000 années.
Une limite basse deL peut être estimée à partir de notre civilisation avec l'avènement de laradioastronomie en (daté duradiotélescope parabolique deGrote Reber) jusqu'à l'année courante. En, cela donne une valeur deL égale à79 années.
Dans un article duScientific American[11],Michael Shermer estimaL à420 années, en compilant les durées de six civilisations historiques. Utilisant28 civilisations plus récentes que l'Empire romain, il calculaL à environ304 années pour les civilisations « modernes ». Cela ne tient cependant pas compte que des civilisations qui n'ont pas détruit leurtechnologie et qui l'ont transmise aux civilisations qui les ont suivies. Shermer estima donc que l'on devait regarder cette valeur de manière pessimiste.
Dans la pratique, l'équation consiste à essayer de déterminer une quantité inconnue à partir d'autres quantités qui sont tout aussi inconnues qu'elle. Il n'existe donc pas de garantie que l'on soit davantage fixé après cette estimation qu'avant (argument nommé parfois dans la littérature« garbage in, garbage out »).
En l'absence d'expérience concrète, le cerveau humain est très mal équipé pour estimer des probabilités à moins d'un pour cent[b], et que nous parlons dans le langage courant de « probabilité de 1 sur 1 000 » ou « 1 sur 100 000 » pour exprimer en fait que nous estimons quelque chosepeu probable. C'est parce que nous estimons mal les probabilités très faibles que des jeux comme leloto perdurent, peu de gens ayant effectué un calcul qui leur donne plus de probabilité de mourir avant le tirage que de gagner un lot d'un montant très important.
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Les principales critiques de l'équation de Drake concernent la difficulté quant à l'évaluation des termes qui la composent. Ainsi, bien que le taux de formation d'étoiles et le nombre d'exoplanètes soient relativement bien connus, les autres termes sont très spéculatifs. Ils font intervenir des notions liées non seulement à la physique, mais également à l'évolution de la vie, de l'intelligence et des civilisations. Il devient ainsi difficile, voire impossible d'estimer des paramètres probabilistes lorsqu'un seul exemple est connu. Le résultat est que l'incertitude du résultat de l'équation devient si grande qu'elle dépasse de loin ce que plusieurs peuvent juger acceptable ou significatif[2].
Une réponse typique à ces critiques[3] est que, même si elle est de nature très spéculative, l'équation de Drake vise surtout à stimuler les échanges sur le sujet de la vie extraterrestre intelligente. C'est dans cette optique que Drake l'a proposée lors de la conférence deGreen Bank[4].
Cette équation est souvent mise en balance avec leparadoxe de Fermi qui, avec des méthodes différentes, formule une conclusion diamétralement opposée à celle de Drake. Leprincipe anthropique faible, quant à lui, suggère que dans le cas d'unmultivers nous n'aurions pas de raison particulière de nous trouver dans un des univers ayant donné naissance plus d'une fois à la vie consciente.
En, Stephen H. Dole propose une version modifiée de l'équation de Drake pour évaluer le nombre probable de planèteshabitables par l'homme dans laVoie lactée. Celui-ci est estimé par l'auteur à environ35 millions.
En,Sara Seager propose une version modifiée de l'équation de Drake pour estimer le nombre de planètes habitables dans la Galaxie[5]. Au lieu de considérer des extraterrestres ayant une technologie radio, Seager s'est simplement intéressée à la présence d'une quelconque vie extraterrestre. L'équation se concentre sur la recherche de planètes avec desbiomarqueurs, molécules (de gaz ici) produits par les organismes vivants qui peuvent s'accumuler dans l'atmosphère d'une planète à des niveaux détectables par destélescopes spatiaux distants[5].
L'équation de Seager est :
avec :
N : le nombre de planètes avec des signes de vie détectables,
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