Ok

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l'utilisation de cookies. Ces derniers assurent le bon fonctionnement de nos services. En savoir plus.

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.

 

drake,équation de drake,paradoxe de fermi,seti,carl sagan,vie extra-terrestre,civilisations dans la voie lactée,principe anthropique,formules de marto,archéologie galactique

 

 
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

 

18/01/2011

Combien de civilisations dans la Voie Lactée ?

Comme je l'avais annoncé dans une précédente note, Expériences de pensée, j'aimerais revenir sur le sujet de l'émergence de l'intelligence dans l'univers. En fait, dans la présente note, pour des raisons pragmatiques de dimension de l'espace-temps, je me limiterai à la question de l'émergence de l'intelligence dans la Voie Lactée. (Rappelons que la dimension de la Voie Lactée est de l'ordre de 100 000 années-lumière).
Beaucoup de choses ont été publiées à ce sujet dans la presse et sur le net, ma contribution pourrait être de simplifier, et surtout de mettre l'accent sur quelques points de cette question, notamment en ce qui concerne les rapports de la science et de la philosophie.
Science ? En fait soyons modeste, il ne s'agit pas réellement de science, mais plutôt de spéculations scientifiques.
En effet le débat sur cette question tourne essentiellement autour de 2 principes et d'une équation :
1. Le principe ou le paradoxe de Fermi, qui est plein de bon sens et que l'on peut résumer ainsi :
"Si la vie extra-terrestre intelligente était banale et très répandue dans la Voie Lactée, nous en aurions des preuves manifestes".
Or aujourd'hui malgré nos efforts et nos moyens d'observation qui nous permettent de scruter des galaxies distantes de 13,5 milliards d'années-lumière, il nous faut bien accepter "que le ciel reste désespérément vide".
http://www.exobiologie.fr/index.php/vulgarisation/astrono...
2. Le principe anthropique, à l'opposé, part de la constatation que nous sommes la preuve de l'apparition d'au moins une civilisation intelligente, et donc que la probabilité de l'émergence d'une telle civilisation n'est pas nulle. Mais c'est tout ce que l'on peut en tirer.
La probabilité d'un évènement qui est déjà survenu est de un. Mais le fait qu'il se soit produit une fois n'a aucune conséquence sur sa probabilité de se produire à nouveau.
En résumé, nous sommes là, à observer l'univers. Nous ne pouvons en déduire aucune conséquence sur la probabilité d'un tel fait, mais de ce fait, nous pouvons déduire beaucoup de choses sur la structure d'un univers qui nous a permis d'être là.
3. L'équation de Drake, qui n'est pas à proprement parler une équation mais une formule, permet d'évaluer le nombre de civilisations capables d'émettre à un moment donné des signaux de communication dans notre galaxie, la Voie Lactée.
Cette formule s'exprime sous la forme suivante :
Ncvl = Ne/an x Np/e x Ph x Pi x Pc x Dv
Dans la table suivante figurent les explications sur les divers paramètres de la formule. Leurs valeurs sont aujourd'hui hautement spéculatives, saufs pour les 2 premiers paramètres.
 
Ne/an Nombre de nouvelles étoiles par an dans la Voie Lactée
Np/e Nombre moyen de planètes (y compris les lunes) par étoile
Ph Taux de planètes situées dans la zone permettant l'émergence de la vie
Pv Taux d'apparition effectif de la vie sur ces planètes
Pi Taux d'apparition de "l'intelligence technologique" parmi ces formes de vie
Pc Taux de civilisations intelligentes émettant des signaux dans l'intention de communiquer
Dv Durée de vie des civilisatons communicantes

Ncvl = = Le nombre de civilisations communicantes dans la Voie lactée

 

Les valeurs par défauts, que j'ai programmées sont celles que je crois possibles (elle sont le produit de mon imaginaire). Elles conduisent à Ncvl de 0.15 ce qui est conforme au principe de Fermi.

Libre à vous de rentrer d'autres valeurs et d'indiquer vos résultats et vos spéculations en commentaire.

 

Drake, lui avait spéculé les valeurs suivantes :
Ne/an = 10
Np/E x Ph = 1 (en moyenne 1 planète par étoile est habitable)
Pv = 1 (toutes ces planètes développent de la vie)
Pi = 0.01 (1% deviennent intelligentes)
Pc = 0.01 (1% émettent des signaux)
Dv = 10 000 (la durée de vie d'une civilisation intelligente est de 10 000 ans)

Ce qui conduit à un Ncvl de 10 !

 

A vous de jouer, de noter vos résultats et vos remarques en commentaire !

 

En fait cette formule est très pragmatique : elle pose de façon pratique la question de l'utilité du SETI, le fameux programme d'observation du ciel à la recherche de signaux extra-terrestres.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Search_for_Extra-Terrestrial...

 

 

Mais au delà ce ce petit exercice, beaucoup de questions restent ouvertes et permettent d'exercer notre imagination :
- Qu'est-ce que la vie ? Que pourrait-elle être ailleurs ?
- Qu'est-ce que la vie intelligente ?
- A quoi pourraient ressembler d'autres civilisations ?
- Pourquoi rechercher la vie dans l'espace et la détruire sur Terre ?
- Que faire si nous découvrons ces fameux signaux ?

Beaucoup questions déjà abordées dans 2001, l'Odyssée de l'espace. Ah, ce cher Kubrick !

 

10/05/2010

Planètes et exoplanètes

Soirée Astronomie

(mise à jour du 10 mai 2010)

Dans notre petit village de Vaugines, au coeur du Luberon, nous nous intéressons aux étoiles et plus généralement aux objets du ciel. Il est vrai que nous ne sommes pas loin de l'observatoire de Haute Provence qui a été récemment remis à l'honneur pour la détection d'exoplanètes par la méthode du transit.

L'année dernière, année de l'astronomie, nous avions organisé une soirée d'observation du ciel qui avait connu pas mal de succès. Mais observer le ciel, en groupe, à la lunette ou au télescope n'est pas une opération simple et comporte pas mal d'aléas. En effet il est difficile de réunir les conditions idéales d'observation du ciel et quasiment impossible de coupler initiation astronomique et observations dans la même soirée.

C'est ainsi qu'est née l'idée de faire des soirées d'initiation à l'Astromomie basés sur la projection de documents récupérés pour l'essentiel sur les nombreux sites Internet et autres podcasts disponibles sur Internet.

Voici par exemple le programme de la soirée, "Planètes et Exoplanètes" qui est un très bon sujet pour démarrer un cycle d'initiation.

 

lune.jpg

Les planètes et le système solaire

Il y a beaucoup de choses intéressantes à dire sur le système solaire, de l'histoire de la découverte des premières planètes au fameux débat sur la définition de ce qu'est une planète.

On peut commencer par la loi de Titus-Bode et les distances des planètes au soleil, ensuite on introduit la définition des planètes, des planètes naines, des autres objets du système solaire.

Puis on attaque le système solaire c'est à dire les 5 zones:

- les 4 planètes telluriques (Mercure, Venus, Terre, Mars), notamment la zones des planètes habitables
- la ceinture des astéroïdes, avec notamment Cérès, ....
- les 4 planètes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune)
- la ceinture de Kuiper. Là, il faut bien sûr parler de Pluton et Charon
- le nuage d'Oort

Il existe une très bonne animation du système solaire sur le site : http://www.espace-sciences.org/animations/systeme-solaire.htm

En ce qui concerne les caractéristiques des planètes, Venus, Uranus sont un peu atypiques, de par leur rotation rétrograde et l'inclinaison de leur axe sur le plan de l'écliptique.

Sur le plan diaporamas, j'en recommande deux qui sont magnifiques :
- Jeux de lunes, (astropodcast.fr #25) : Laurent Laveder photographie les astres mais pas de la manière habituelle derrière un télescope. Sontdomaine de prédilection est plutôt les scènes célestes en interaction avec les paysages et les personnages. Ses compositions sont particulièrements soignées et originales. Voici sous forme de diaporama un exemple de ses travaux sur la lune.
Vous pouvez retrouver sur son site web ses images par centaines : http://www.pixheaven.net/

- La constellation d'Orion, (astropodcast.fr #46) : Podcast en video HD qui vous propose une plongée dans la constellation d'Orion réalisée à partir d'images d'astronomes amateurs et également d'images des télescopes spatiaux. Remerciements particuliers à Koen Van Gorp, Davide De Martin et Jon Christensen d'avoir accepter de prêter leurs images à cet exercice. Je vous invite à visiter leurs sites pour découvrir leur a

 

Les exoplanètes

On parlera d'abord des méthodes de détection.

Puis on montrera les bases d'exoplanètes en ligne, mises à jour en quasi temps réel (plus de 400 exoplanètes détectées à ce jour) et leurs principales caractérisitiques. Aujourd'hui on a détecté principalement des Jupiters chauds avec une surprise, c'est que ces planètes sont en général beaucoup plus proches de leur étoile que ne le sont les planètes du système solaire.

Enfin on peut conclure sur la question de la vie extra-terrestre et des zones habitables. On pourra évoquer à ce propos le Principe anthropique ("Nous sommes obsevables, donc nous sommes possibles"), le paradoxe de Fermi sur les extra terrestres dans notre galaxie ("Si ils en avaient, ils seraient déjà là") et l'équation de Drake qui donne la probabilité de communication avec une forme de vie intelligente dans notre galaxie.

 

Voici le diaporama de ma présentation :

Planètes-Exoplanètes1.ppt

 

Merci de me faire part de vos commentaires et suggestions d'amélioration