Die Drake-Gleichung dient
zur Berechnung der Anzahl der technischen intelligenten Zivilisationen
in unserer Galaxie der Milchstrasse.
Sie wurde von Prof. Dr. Frank
Drake entwickelt und 1961 vorgestellt.
Die Formel gilt seither als
Grundlage aller weiterführenden Diskussionen in Bezug auf die Suche
nach extraterrestrischem
Leben.
Vorbetrachtung
Auf Schwefel und Silizium
basierendes Leben wird in der Gleichnung nicht berücksichtigt,
da nicht genau vorhersehbar
ist,
ob überhaupt und unter
welchen Bedingungen solches Leben entstehen kann.
Die Drakeschen Betrachtungen
beziehen sich auf Leben das sich unter bestimmten Bedingungen
aus Protein + Kohlenstoff
+ Unsicherheitsfaktor entwickelt.
Die Spezies Mensch gilt als
Beweis, dass es funktionieren kann.
Das System und der Planet
auf dem sich solches Leben entwickeln soll,
muss bestimmte astronomische
und physikalisch-chemische Voraussetzungen haben.
Es werden sonnenähnliche
Einzelsterne der zweiten oder dritten Generation gesucht.
Nur in ihrer Umgebung gibt
es genügend gesteinsbildende schwere Elemente.
Nur sie haben eine Lebensdauer
von mehreren Milliarden Jahren
um der Evolution hinreichend
Zeit zu geben und nur sie brennen gleichmäßig.
Strahlungsausbrüche
(Superflares) würden jedes Leben vernichten.
Sterne mit mehr Masse werden
nicht so alt, leichtere Sterne liefern zu wenig Energie.
Das System muss eine ausreichende
Distanz vom Galaktischen Zentrum haben,
denn da existiert ein gefährliches
schwarzes Loch und es gibt eine hohe Sternendichte.
Dadurch können die Planetenbahnen
gestört werden.
Die Umlaufbahn muss eine
Rotationsperiode haben,
die kurz genug ist um eine
gleichmäßige Bestrahlung zu gewährleisten.
Die Rotationsachse darf nicht
zu stark geneigt sein,
damit es keine großen
jahreszeitlichen Unterschiede gibt.
Die Planetenmasse muss groß
genug sein um eine Atmosphäre zu halten,
ist sie zu groß entsteht
ein Treibhauseffekt.
Luftdruck und Ozonschicht
müssen harmonisieren.
Es muss ein planetares Magnetfeld
geben,
zum Schutz vor kosmischen
Teilchen (kosmische Strahlung, Sternwinde).
Es wird eine Plattentektonik
benötigt die die Bildung von Landmassen ermöglicht.
Es muss ein geochemischer
Karbonat-Silikat-Zyklus als langfristiger Thermostat existieren
um Sonneneinstrahlung zu
kompensieren.
Es müssen radioaktive
Nuklide im Kern existieren,
die für genügend
Hitze und innere Dynamik sorgen.
Es müssen Ozeane in
einem ausgewogenen Verhältnis existieren.
Ein Mond in der richtigen
Umlaufbahn muss für eine stabile Neigung der Rotationsachse
und somit für stabiles
Klima sorgen.
Die Umlaufbahnen aller Planeten
müssen stabil und geordnet sein,
damit sie sich nicht gegenseitig
behindern und ein orbitales Chaos verursachen.
Ein Gasriese wie bei uns
Jupiter (Planet) wird als "Türsteher" benötigt
um Kometen abzufangen oder
abzulenken.
Einige Meteoriteneinschläge
sind als Evolutionsbeschleuniger nötig,
zu viele verhindern die Entstehung
von Leben.
Weiterhin muss es Klimagebiete
geben in den Eiweißfreundliche Temperaturen
von -25 bis +60°C
herrschen und es muss Wasser in flüssiger Form vorhanden sein.
Die Gleichung
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N = R * f(p) * n(e) * f(l) * f(i) * f(c) * L
N gibt die Anzahl der technischen
intelligenten Zivilisationen in unserer Galaxie an.
Faktoren
R = mittlere Sternentstehungsrate pro Jahr:
Die mittlere Sternentstehungsrate
ist durch empirische Beobachtungen
z.B. durch das Hubble-Weltraumteleskop
relativ genau bekannt und beträgt 1.
Bei der Betrachtung ist zu
beachten das ein Stern mittlerer Größenordnung benötigt
wird.
Sterne die größer
und leuchtstärker als die Sonne sind,
verbrauchen ihre Energie
bereits in weniger als einer Milliarde Jahre,
so dass für die Entwicklung
von Leben auf geeigneten Planeten nicht genug Zeit bleibt.
Es wird deshalb nach Sternen
gesucht, die mit unserer Sonne vergleichbar sind, da man davon ausgeht,
dass die Entwicklung von
Leben wie auf der Erde etwa eine Milliarde Jahre dauert.
Etwa 70 Prozent der Sterne
sind leuchtschwache roter Zwerg.
Zwar haben diese Sterne ein
Lebensdauer, die um eine Größenordnung höher ist als die
der Sonne,
dafür ist ihre Leuchtkraft,
ihre Masse und Gravitationskraft wesentlich geringer.
Weiterhin ist ca. jede 2.
Entstehung ein Doppelstern- oder Mehrfachsternsystem.
Es handelt sich hierbei um
zwei oder mehr Sterne, die sich gegenseitig Umkreisen,
genauer gesagt um ihren gemeinsamen
Schwerpunkt rotieren.
Physikalische Simulationen
haben gezeigt,
dass Planeten in solchen
Systemen eine äußerst instabile Bahn haben,
und früher oder später
in eine der Sonnen abstürzen
oder gänzlich aus dem
System hinausgeschleudert werden (Dreikörperproblem).
Eine Ausnahme bilden Planeten,
die von ihren Sonnen so weit entfernt sind,
dass die Anziehungskraft
der beiden Sterne auf den Planeten wie die eines einzelnen Sterns wirkt
und der Planet dadurch wieder
eine stabilere Bahn hat (Zweikörperproblem).
Die Wahrscheinlichkeit das
ein Mehrfachsternsystem über längere Zeit Planeten hat ist sehr
gering.
f(p) = Anteil an Sternen mit Planetensystem:
Wie viele Sterne in unserer
Galaxie haben ein Planetensystem? Beobachtungen zeigen,
dass ungefähr die Hälfte
aller Sterne Planetensysteme wie unsere Sonne haben können.
Seit 1995 wurden mit sehr
empfindlichen Detektoren durch Messung der Radialgeschwindigkeit
von sonnenähnlichen
Sternen bereits über 30 extrasolare Planeten entdeckt.
Der Stand Februar 2002: 70
Planeten bei 60 Sternen.
Mit zunehmender Genauigkeit
der Instrumente, neuen Methoden und besser auflösenden Teleskopen
werden noch genauere Messungen
möglich sein.
n(e) = Anzahl der Planeten in der Ökosphäre:
Die Ökosphäre ist
der Bereich im Sonnensystem,
in dem die physikalischen
Bedingungen die Entstehung von Leben nicht von vornherein ausschließen.
In unserem Sonnensystem befinden
sich Venus (Planet), Mars (Planet) und Erde in der Ökosphäre.
f(l) = Planeten mit Leben:
Auf wie vielen Planeten in
der Ökosphäre könnte Leben entstehen?
Für diesem Faktor gibt
es keine wissenschaftlich belegbaren Zahlen.
Es gibt nur das Beispiel
unseres Sonnensystems.
f(i) = Planeten mit intelligentem Leben:
Wenn sich auf einem Planeten
Leben entwickelt, so muss es sich nicht zu intelligentem Leben entwickeln.
Auch für diesem Faktor
gibt es keine wissenschaftlich belegbaren Zahlen.
Es kann nur unser Sonnensystem
als Beispiel herangezogen werden.
f(c) = Interstellare Kommunikation:
Wie viele der Intelligenten
Zivilisationen haben Interesse an Kommunikation mit anderen Individuen?
Denn nur wenn Sie Interesse
an Kommunikation haben besteht für uns die Möglichkeit sie zu
finden.
Man geht davon aus, dass
Intelligente Wesen auch auf die Suche nach extraterrestrischen Leben gehen.
L = Lebensdauer einer technischen Zivilisation:
Als technischen Zivilisation
bezeichnet man eine Zivilisation,
die in der Lage ist ein Radiosignal
aus dem Weltraum zu empfangen und ein Signal in den Weltraum zu senden.
Leben auf Planeten ist durch
externe und interne Faktoren bedroht.
Eine komplette Zerstörung
kann durch Ereignisse ausgelöst werden,
die in der Erdgeschichte
schon mehrmals zu Massenaussterben geführt haben.
Dazu zählen drastische
Klimaveränderungen durch massive Vulkanausbrüche
und Einschläge von Kometen
oder Kleinplaneten.
Die größte Gefahr liegt jedoch
bei der Selbstzerstörung einer technischen Zivilisation.