Hvad er formlen på sandsynlighed for liv? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Hvad er formlen på san...

09. juli 2012

Hvad er formlen på sandsynlighed for liv?

Hej Spørg om Fysik
Jeg har et spørgsmål, som jeg håber at kunne få svar på.

For en del år siden var der de fantastiske programmer: Videnskab og Gud og i et af programmerne var der den matematiske formel/ligning på chancen for eksistens på Jorden.

Jeg har ledt og spurgt gennem årene, men det lader til, at kun få så lige præcis den udsendelse, og formlen var meget lang, og ikke lige sådan til at huske.

Det vil være fantastisk at have en formel på Jordens og vores eksistens.

På forhånd tak.

Med venlig hilsen
M G

Jeg ved ikke, om jeg er rette vedkommende, jeg har ikke fulgt den udsendelse, og jeg gætter derfor hvad svaret kunne være.

Man har i fysik og astronomi i snart rigtigt mange år overvejet mulighederne for liv i rummet - evt. intelligens (vi kan så i anden sammenhæng diskutere, om intelligens findes i galaksen, men vi er jo stolte af os selv, så det tror vi sikkert). Det man har gjort, er at udpege brede muligheder for liv af typer, som kunne være sandsynlige, efter vores bedømmelse.

Hvordan kan et andet planetsystem se ud? Her en
kunstnerisk fremstilling af et fremmed planet-
system.

Kemiske forudsætninger for liv

Kemien siger os, at kun kulstof (og lidt silicium) kan danne lange kæder og meget komplicerede stoffer, især bundet i hovedsagen til brint, men også til kvælstof, ilt, fosfor mm. Desuden, at ilt vil være en god substans til brug ved energitransport (måske også svovl), samt at der i de dele af universet vi observerer findes vand, og at dette i øvrigt er et strålende opløsningsmiddel og kemisk reaktionsmedium.

Hvis man så skal se på kemiske processer i forbindelse med vand, kræver det, at vandet er flydende, ikke is eller damp, man skal altså være i et bestemt temperaturområde - lad os sige fra 0 til 100 ˚C. Skal man behandle de nævnte kulstofforbindelser er 100 ˚C i øvrigt i mange tilfælde i overkanten, mange organiske stoffer ødelægges ved lavere temperatur, og de fleste livsformer tåler ikke over 70 ˚C (der er visse simple former, bakterier mm. som tåler en del mere). Det betyder, at de planeter man skal lede efter, skal have en afstand fra en stjerne så overfladetemperaturen er i det rigtige område.

Mizar, en stjerne i stjernebilledet Store Bjørn, der
sidder sammen med Alcor i "vognstangens knæk"
i Karlsvognen. Dens afstand fra Jorden er ca. 78
lysår. Mizar selv er en dobbeltstjerne, og målinger
viser, at disse stjerner igen er spektroskopiske
dobbeltstjerner. Mizar er altså firedobbelt. Alcor,
som selv er en dobbeltstjerne, og Mizar ligger tre
lysår fra hinanden, og er gravitationelt forbundne.
Systemet er således at betragte som et seks-
dobbelt stjernesystem. Kilde: Den Store Danske.

Afstand mellem planet og stjerne

Det afhænger af afstanden imellem planeten og stjernen og stjernens overfladetemperatur. Det betyder altså, at kun i visse afstande fra en given stjerne er der et område, hvor man kunne forvente livsbetingelser opfyldt. Jorden ligger i en sådan afstand. Er stjerneturen for høj har stjernen i reglen kortere levetid og giver derfor måske ikke den nødvendige tid i milliarder år til at udvikle, hvad vi kalder liv. 

Mange stjerner er dobbeltstjerner dvs. to stjerner der kredser om hinanden, og det er svært at opnå stabile planetbaner om dobbeltstjerner, så temperaturen er indenfor det ønskede interval.

Endeligt skal de stoffer vi forudsætter ovenfor være på planeten, og denne skal have en passende størrelse og tyngdeacceleration. Man kender i dag over 3000 exoplanet-kandidater, dvs. planeter omkring andre stjerner end solen, og af dem er over 700 blevet godkendte som exoplaneter. Et tal der i øvrigt øges fra dag til dag, da der foregår en intens eftersøgning efter disse planetsystemer med målrettede og præcise instrumenter, som astrofysikerne råder over i dag.

Frank Donald Drake

Skal vi kunne kommunikere med en civilisation kræves desuden, at vi indenfor visse rammer behersker samme tekniske færdigheder, og at vi kan komme i forbindelse med hinanden teknisk.

Den formel, jeg antager, var i udsendelsen, kaldes Drake formelen (efter Frank Donald Drake (US, 1930 - 2011-), som siger:

 

Hvor N er antal civilisationer i vores galakse, hvortil kommunikation kunne være mulig

N* er antallet af stjerner i vor galakse (vurdering  7 pr. år)

fp er den del af disse stjerner, som har planeter (nok 1/3 mindst men de vi kender i i de fleste tilfælde meget store planeter)

ne  er det gennemsnitlige antal planeter, der vil kunne understøtte liv pr. stjerne, som har planeter  (måske 10 – 20%)

ft er den del af disse planeter, som faktisk på et eller andet tidspunkt udvikler liv (bedste bud ft >0,13)

fi er den del af antallet ovenfor, som udvikler intelligent liv (ingen gode bud imellem 0 og 1)

fc er de civilisationer, som udvikler teknologi, som kan vise detekterbare tegn på deres eksistens i universet (ingen bud, vi prøver f.eks. ikke selv)

L er det tidsrum, hvor en sådan civilisation udsender sådanne detekterbare signaler i rummet (bud imellem 420 år og opefter, vi har kunne nå de nærmere stjerner i ca. 100 år, for tiden lytter vi kun)

Tg er galaksens alder (8,3 ±1,8 Går)

Der er ikke taget hensyn til eventuel kolonisation ej heller for om en civilisation prøver at kommunikere eller gemmer sig. Denne formel gælder principielt også os selv.

Som det fremgår en endnu ufærdig teori, der arbejdes stadig og der mangler præcise målinger af de indgående elementer. Desuden fremgår det af ovenstående at gud ikke er inddraget i overvejelserne.

Jeg mener at fysikkens holdning (i alle tilfælde min) er beskrevet i nedenstående tidligere svar Kvantemekanik og religion.

Aricibo radioteleskobet som lytter ud i rummet

Aricibo radioteleskobet som lytter ud i rummet

Jeg kan ikke se at den naturvidenskabelige metode kan anvendes på tro, altså er det ikke fysik og skal ikke inddrages i fysikkens love, man skal fungere i menneskers eventuelle tro.

Jeg håber så, at dette er svaret på dit spørgsmål, som er lidt svævende, når man ikke har set udsendelsen. Det gør i øvrigt ikke denne problematik mindre spændende.

Med venlig hilsen
Malte Olsen