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09/02/2011

Transformons l'équation de Drake!

Même si de nombreuses civilisations avaient surgi dans la Voie Lactée, elles resteraient désespérément isolées, faute de pouvoir communiquer entre elles. 

 C'est la conclusion que l'on peut retenir après une transformation sévère de "l'équation de Drake".

Rappelons que "l'équation de Drake" a pour objectif d'évaluer "le nombre de civilisations avec lesquelles nous pourrions communiquer dans notre galaxie".

 

Critique de « l’équation de Drake »

Comme je l'ai mentionné dans mon précédent article sur ce sujet, ce n'est pas une équation mais une formule et elle ne relève pas de la science dure, mais plutôt de spéculations sur l'émergence de la vie dans la Voie Lactée.

Il faut donc prendre cette formule comme une investigation pifométrique permettant de réfléchir sur les ordres de grandeur de paramètres concernant :
- la formation de planètes habitables dans la Voie Lactée
- l'émergence  sur ces planètes de civilisations capables de communiquer
- et notre capacité à détecter les signaux, les traces, en un mot les preuves manifestes de leur existence.

Et c'est là que repose la première faiblesse de la formule de Drake : elle n’explicite pas clairement ce qu’elle entend par « capables de communiquer ». Pour communiquer, il faut être deux : l’émetteur et le récepteur et préciser la nature de l’émission et de la réception (quel support, quel contenu, émission volontaire ou non, directe ou indirecte, temporalité, …). De nombreuses autres faiblesses ont été relevées par divers auteurs, notamment sur l'absence de limite à la durée d'une civilisation, sur la linéarité de la formation de planètes telluriques, ...

Il suffit de parcourir les diverses versions de "l'équation de Drake" sur Internet pour voir à quel point ces paramètres sont mal définis :

Wikipedia : "nombre de civilisations extraterrestres dans notre galaxie avec lesquelles nous pourrions entrer en contact."

Observatoire de Paris : "nombre de civilisations avec lesquelles nous pourrions communiquer aujourd'hui"

Futura Sciences : "nombre de civilisations avec lesquelles nous pourrions communiquer dans la galaxie"

Interkeltia : "nombre N de civilisations, observables depuis la Terre, qui existent dans notre galaxie, la Voie Lactée"

Comité de liaison es enseignants astronomes : "nombre de civilisations capables de communiquer dans la galaxie"

Société française d'exobiologie : "nombre de civilisations présentes en ce moment dans notre Galaxie"

Les Confins : "nombre de civilisations évoluées (formées d’êtres conscients capables de communiquer) dans la Voie lactée."

Les autres faiblesses de "l'équation de Drake" se situent dans l'absence d'évaluation de notre capacité à détecter ces fameux signaux. En effet, pour communiquer, il faut être deux et se rencontrer dans le temps, dans l'espace et dans la compréhension.

 



Archéologie des civilisations de la galaxie

Il faut, à mon avis, remplacer la formule de Drake par un calcul en deux étapes.

1. Evaluer le nombre de civilisations pouvant avoir laissé des traces détectables, des vestiges, depuis l’origine de la Voie Lactée.

2. Evaluer notre capacité à découvrir ces vestiges en fonction des technologies et des méthodes utilisées.

Chaque évaluation doit être affectée d'une évaluation basse, haute et typique.

 

 

D’où les formules de Marto

 

Ncvl = Ne x Np/e x Ph x Pv x Pi          [FM1]

Ncvl : Nombre de civilisations ayant probablement émergé dans la Voie Lactée

Ne : Nombre d'étoiles ayant existé dans la Voie Lactée pendant au moins 4 milliards d'années

Np/e : Nombre moyen de planètes (y compris les lunes) par étoile

Ph : Probabilité pour ces planètes de réunir les conditions permettant l'émergence de la vie (composition, présence d'eau liquide, énergie, rayonnements, ....)

Pv : Probabilité d'apparition effective de la vie sur ces planètes

Pi : Probabilité d'apparition de "l'intelligence technologique" parmi ces formes de vie



Nobs = Ncvl x Pt x Ps x Pcc                [FM2a]

Nobs : Nombre de civilisations dont nous sommes capables de détecter les vestiges

Ncvl : Nombre de civilisation ayant probablement émergé dans la Voie Lactée (calculé par FM1)

Pt : Probabilité d'observabilité dans le temps

Ps : Probabilité d'observabilité dans l'espace

Pcc : Probabilité de cohérence de communication entre 2 civilisations

 

Ce qui mène à

Nobs = Ncvl x Dvv/Dvvl  x Lo2/Lvl2 x Pcc  [FM2b]

Dvv : Durée de vie des vestiges observables

Dvvl : Durée de vie de la Voie Lactée

Lo : Distance de l'horizon observable

Lvl : Dimension de la Voie Lactée : en fait, je retiendrai plutôt son rayon, pour tenir compte du fait que nous sommes à 28 000 année-lumière de son centre autour duquel est concentré une bonne partie des étoiles de la Voie Lactée

 

En effet 

Pt = min [1, (Dvv + Do)/Dvvl]

Do : Durée d'observation

Do est pour l'instant négligeable par rapport à Dvv, on peut approximer par :

Pt = Dvv/Dvvl

Et

Ps = Lo2/Lvl2

si on considère que le nombre d'étoiles observables dans la Voie Lactée décroît comme le carré de la distance. (la VL est plate).

J'ai codé ces formules dans les formulaires ci-dessous. Donc maintenant, c'est à vous de jouer ! Vous pouvez entrer vos valeurs préférées et calculer en deux temps Ncvl et Nobs.

Comme à l'habitude j'ai mis par défaut les valeurs que je crois probables, ou au moins possible, mais il est vrai que pour ce qui concerne l'émergence de la vie, c'est du domaine de la boule de cristal.

Ne Nombre d'étoiles ayant existé dans la Voie Lactée pendant au moins 4 milliards d'année
Np/e Nombre moyen de planètes (y compris les lunes) par étoile
Ph Probabilité pour ces planètes d'être situées dans la zone permettant l'émergence de la vie
Pv Probabiblité d'apparition effectif de la vie sur ces planètes
Pi Probabilité d'apparition de "l'intelligence technologique" parmi ces formes de vie

Ncvl = = Le nombre de civilisations ayant laissé des traces dans la Voie lactée

 

 

 

Dvv La durée de vie des vestiges observables
Lo Distance de l'horizon observable
Pcc Probabilité de cohérence de communication

Nobs = = Le nombre de civilisations observables dans la Voie lactée

 

Vous pouvez aussi utiliser la feuille Excel jointe:

Ncvl-Ncvlobs.xls

 

Quelques commentaires sur les valeurs proposées

Ne : j'ai calculé le nombre d'étoiles ayant existé dans la Voie Lactée en prenant les hypothèses suivantes :
Taux de formation actuel : 20 étoiles par an
Taux de formation initial :  200 étoiles par an
J'ai considéré la variation de ce taux comme une fonction en 1/t

Cela donne environ 700 milliards d'étoiles ayant existé aujourd'hui et 600 milliards d'étoiles agées + de 4 milliards d'années (pour laisser à la vie le temps d'émerger).

Np/e : Au pif, et en prenant l'exemple de la Terre, j'ai pris 100 planètes + lunes par étoile. Il faut en effet prendre en compte les satellites des planètes gazeuses capables d'accueillir une forme de vie (ex : Encelade). 

Ph : De nouveau l'exemple de la Terre mène à Np/e x Ph = 2 ou 3. Donc Ph serait de l'ordre de 1 %. Ce choix est très naïf. Il faudrait en effet considérer que Ph est une fonction dépendante du temps (formation progressive des éléments lourds, notamment du fer, nécessaires à la formation de planètes telluriques, qui seules peuvent supporter la vie). Je retiens donc 0,1 %.

Pv et Pi : Boule de cristal, ce sont les 2 paramètres les plus difficiles à cerner. J'ai choisi une probabilité de 1/100 000 pour chacun de ces paramètres, ... .

 

Tous les paramètres qui suivent sont dépendants des technologies d'observation (basées aujourd'hui sur les photons et plus précisément sur les ondes radios en ce qui concerne SETI). Si d'autres technologies sont utilisées un jour (neutrinos, ....), elles changeront complètement les jeux de valeurs de ces paramètres.

Dvv : boule de cristal, cela peut être le temps d'émission d'un signal, ou la durée de vie d'artefacts observables depuis la Terre. J'ai choisi 10 000 ans, car pour l'instant on essaie de capter des ondes radio, enfin des photons sous diverses formes, ...

Dvvl : entre 14 et 15 milliards d'années. En fait, j'ai pris 10 milliards d'années en tenant compte des 4 milliards d'années nécessaire à l'émergence de la vie.

Rappelons quelques données sur la Voie Lactée : âgée de près de 15 milliards d'années, contenant entre 200 et 400 milliards d'étoiles, elle a pour diamètre 100 000 année-lumière et une épaisseur de 700 année-lumière au niveau du soleil, qui lui, est situé à 28 000 année-lumière de son centre.

Lo : horizon observable à l'aide de nos technologies : il est situé aujourd'hui à environ 20 000 année-lumière pour la détection d'exo-planètes, donc bien inférieur pour la détection des vestiges de civilisations sur ces planètes

Lvl : comme expliqué plus haut, rayon de la VL, donc environ 50 000 année-lumière

Pcc : boule de cristal, ce paramètre a pour objet de mesurer le recouvrement des technologies entre émetteur et récepteur et des logiques qui leur permettraient de s'envoyer des signatures.

 

 

En conclusion : même si il est possible que nous ne soyons pas seuls dans la Voie Lactée, nous restons totalement isolés, faute de pouvoir  communiquer !

1. Tout cela nous montre que "l'équation de Drake" est bien simpliste, mais que la méthode qu'elle propose est intéressante pour élaborer des outils pifométriques

2. La comparaison entre Ncvl et Nobs est lumineuse pour éclairer le débat qui dure depuis une cinquantaine d'années entre "ceux qui y croient" et "ceux qui n'y croient pas". En effet même avec des évaluations basses, le nombre de civilisations ayant existé dans la Voie Lactée est impressionnant ! Mais la probabilité de les observer est désespérément basse.

 

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3. Ces calculs montrent que des programmes comme SETI n'ont de sens que si l'espèce humaine améliore drastiquement ses capacités d'archéologie galactique, c'est à dire sa capacité à exhumer les vestiges laissés dans la galaxie. Aujourd'hui, nous observons essentiellement des photons (Rayons gamma, rayons X, lumière, ondes radio, ...), photons qui sont largement perturbés par les environnements traversés et par les multiples sources d'émission (ex : difficultés de discriminer les photons d'une planète de ceux de son étoile). Il est donc essentiel de rechercher quelles autres particules permettraient une communication plus efficace, qu'aurait découvert des civilisations plus évoluées que la nôtre.

 
4. Le recours à la simulation devrait aussi permettre de mieux comprendre des phénomènes comme la formation des planètes et l'apparition de la vie et de restreindre ainsi les domaines d'incertitude des paramètres les moins bien cernés et avancer dans la compréhension de notre présence dans l'univers. Comme d'habitude en cosmologie, c'est la confrontation entre des modèles de plus en plus élaborés et des mesures de plus en plus précises qui permettra d'y voir plus clair.

Sommes-nous une exception ? ou bien sommes-nous un item banal d'une multitude de sociétés largement répandues dans notre galaxie ?

Lire à ce sujet : 

http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/le-...

 

Lire aussi le point de vue des sceptiques du Québec que je trouve très pertinent :

http://www.sceptiques.qc.ca/activites/conferences/mai-2009

 

Marto

 

Commentaires

Salut!

Je te trouve très optimiste (limite croyant) sur tes propositions de probabilités dans la formule 1!

1. On a énormément de mal à mettre des probabilités sur la notion de planète propice à la vie (normal, on a un seul exemple connu).
2. C'est la même chose sur les probabilités d'apparition de la vie sur une planète propice (même commentaire)
3. Idem pour l'apparition de l'intelligence et la technologie

Ton minimum est 1/10000 dans les trois cas, et ça pourrait bien être un milliard de fois moins. Ou pas. Mais à mon avis, on n'en sait strictement rien actuellement.

Ce qui remet un peu en cause ta conclusion...


Ce qui est intéressant, c'est la grande variabilité des résultats en fonction des hypothèses haute et basse. Si vraiment il y a 12000 civilisations observables en ce moment (et à tout moment), Roswell est peut-être pas une arnaque finalement!

Écrit par : toto | 24/01/2011

12 000 civilisations observables dans le meilleur des cas !

Je suis d'accord avec tes critiques concernant les 3 paramètres en question. Et j'avais écrit : Boule de cristal !

Mais en étant optimiste dans leur évaluation, je voulais sans doute pousser la démonstration sur le fait que le problème était plus du côté de la difficulté de communiquer que du côté de l'émergence de civilisations évoluées.

Mais quelles valeurs proposes-tu ?

Écrit par : marto | 24/01/2011

Mystère et boule de gomme...

A mon avis, la plus incertaine des probabilités est celle de l'apparition de la vie. Je dirais qu'on n'a encore aucune ordre de grandeur sur cette probabilité, qu'elle pourrait être de 10e-1000 aussi bien que proche de 1 pour une planète adaptée.

Ensuite l'émergence de l'intelligence technologique: mon intuition est qu'elle est probable sur une planète confrontée à des bouleversements réguliers qui cassent l'ordre établi des espèces, mais ça va à contre courant de ce que pense Steven Jay Gould (mon idole), qui considère que l'intelligence est un pur effet de contingence.

Enfin, et la je n'y connais rien, sur la probabilité qu'une planète soit habitable, une recherche très rapide sur le web a l'air d'indiquer que tes propositions sont très optimistes. Il semble par exemple que la Lune a un effet très positif, et vue la façon dont elle a été créee, on ne peut pas dire que ça soit un événement probable!

Écrit par : toto | 25/01/2011

Tous tes arguments sont pertinents ...

Donc il nous faudra attendre que les astro-biologistes progressent dans la compréhension de ce qu'est la vie et des conditions de son apparition.

A mois qu'on ne découvre des traces de vie sur une autre planète ou lune du système solaire.

Je comprends mieux aussi ton intérêt pour l'expérience de Felisa (dont on attend plus parler d'ailleurs ...)

Écrit par : marto | 26/01/2011

Tiens, cela va te faire plaisir de lire le post de Christian Magnan, Collège de France,
Université de Montpellier II, qui va tout à fait dans ton sens :

http://www.lacosmo.com/petit.html

D'ailleurs tout son site est très intéressant.

Écrit par : marto | 26/01/2011

Merci. Pour être prévenu à chaque nouveau post, vous pouvez vous abonner ... (2eme boite en haut à droite.

Écrit par : marto | 07/03/2011

Voir : http://gizmodo.com/5703835/the-probability-of-finding-aliens-is-now-three-times-higher, où il est dit que le nombre d'étoiles dans les galaxies elliptiques seraient trois fois plus grand que prévu ! Dans ce post, il est dit que cette découverte accroît dramatiquement les chances de découvrir de la vie extra-terrestre. Carl Sagan, qui est présenté comme un sceptique dans wikipedia, raconte donc n'importe quoi. Je crois que son souci est de sauver le SETI auquel de moins en moins de scientifiques croient ..

Écrit par : marto | 07/03/2011

Ca fait 10 minutes que je lis les commentaires sur le lien que tu as envoyé et je me bidonne tout seul devant mon écran. Ca mériterait une analyse sociologique!

Bon tu as vu la nouvelle découverte de la NASA?

http://www.zigonet.com/nasa/la-nasa-aurait-decouvert-une-forme-de-vie-extraterrestre_art20456.html

On est en plein dans la discussion! Ton avis? Encore un coup de pub pour obtenir des crédits, comme pour la bactérie intégrant de l'arsenic dans son ADN? Si c'est pas encore un canular, en revanche, les probabilités augmentent de manière dingue dans ton équation!

Écrit par : toto | 07/03/2011

Au fait, ta traduction de dramatically est dramatique!

Écrit par : toto | 07/03/2011

Oui tu as raison, j'aurais du traduire par "de façon spectaculaire"
En fait, c'est l'emploi de cet adjectif dans cet article qui est dramatique !

En ce qui concerne les commentaires sur http://gizmodo.com/5703835/the-probability-of-finding-aliens-is-now-three-times-higher, ils sont en effet bidonnants, notamment le gars qui fait des cours sur les proba ...

Enfin, sur le post de la NASA, c'est encore du marketing pour sauver leur budget.

Le sujet abordé est en soit intéressant, mais comme pour Felisa, le mode de communication (titres accrocheurs, conf de presse) fausse les conclusions scientifiques.

Il faut aller en fin de l'article pour lire :
"En 1996 déjà, une équipe de la NASA avait cru déceler une vie extraterrestre dans la fameuse météorite ALH84001, trouvée en Antarctique. L'étude avait été démentie un peu plus tard. La communauté scientifique doit donc décider de la véracité de toutes les hypothèses étayées par l'équipe de Hoover."

Écrit par : marto | 07/03/2011

Selon moi, la seule véritable question que doit se poser tout humain est :

Pourquoi ne pouvons nous, officiellement, entrer en contact avec une (ou plusieurs) civilisation extraterrestre ?

Cette question, est pour ma part, un enjeu fondamental qui englobe tout les autres enjeux de l’humanité.

Écrit par : Jule | 12/12/2012

Les commentaires sont fermés.