C'est l'une des plus anciennes questions auxquelles est confrontée la science. Cette année, mon collègue Woody Sullivan et moi avons publié un article dans Astrobiology dans lequel nous présentons de nouveaux résultats qui, à mon avis, jettent un éclairage nouveau sur ce problème. Il y a un mois, sur la base de nos résultats, j'ai écrit un article populaire pour le New York Times avec le titre provocateur «Oui, les extraterrestres existent». L'article a généré un certain buzz et un certain nombre de réponses. Quelqu'un a accepté, quelqu'un a argumenté, et quelqu'un m'a même exhorté à m'attaquer au problème des OVNIS (désolé, mais ce n'est pas le mien).
Je voudrais maintenant parler à nouveau de nos découvertes et expliquer plus en détail leur signification et leurs limites. Il est particulièrement important pour moi de répondre à deux excellents articles controversés publiés par Ross Andersen dans l'Atlantique et Ethan Siegel dans Forbes. Ni Andersen ni Siegel ne sont d'accord avec mes arguments - et tous deux ont réussi à y trouver de bonnes objections. En substance, l'essentiel de la science (je ne parle pas des négateurs du réchauffement climatique) est la discussion. Mes deux adversaires sont très bons en écriture et leur scepticisme m'a fait réfléchir davantage à nos idées avec le co-auteur. Dans l'ensemble, c'était très utile.
Je ferai une réservation tout de suite. L'article est sorti trop longtemps, car je devais prêter attention au contexte - mais sans cela, le sens de mes arguments pourrait tout simplement être perdu. Ceux qui connaissent l'équation de Drake et son histoire peuvent sauter la section suivante.
Contexte du problème
En 1961, l'astronome Frank Drake a organisé une conférence sur les possibilités de communication interstellaire. Drake a décidé de commencer par une question simple: combien de civilisations extraterrestres existent dans la galaxie (appelons-les exocivilisations)? Pour faciliter la discussion, Drake a identifié sept paramètres, chacun correspondant à un aspect du problème, et les a inclus comme facteurs dans l'équation pour le nombre total d'exocivilisations (N) existantes. L'équation de Drake ressemble à ceci.
R * y est le nombre d'étoiles formées par an dans notre galaxie; fp est la fraction d'étoiles avec des planètes; ne est le nombre moyen de planètes pour chaque étoile située dans la zone dite habitable (c'est-à-dire ayant des conditions favorables à l'origine de la vie); fl est la fraction des planètes sur lesquelles la vie se produit; fi est la proportion de planètes habitées sur lesquelles survient l'intelligence; fс est la proportion de planètes sur lesquelles se développent des civilisations technologiques avancées. Le dernier facteur (et le plus problématique!) Est L, la durée de vie moyenne d'une civilisation technologique.
L'équation de Drake est considérée comme l'un des outils clés pour étudier la question de la vie dans l'univers. Au cours des 50 dernières années, il a servi de point de référence pour les astronomes confrontés à ce problème.
Il convient de noter qu'en 1961, lorsque Drake compilait son équation, au moins quelque chose n'était connu que sur le premier facteur - le nombre d'étoiles formées par an. Tous les autres paramètres étaient inconnus. Cela signifiait que pendant longtemps, les scientifiques utilisant l'équation de Drake ne pouvaient que spéculer sur leurs valeurs. Les optimistes ont choisi des options conduisant à des valeurs N élevées, les pessimistes ont choisi des options conduisant à des valeurs faibles. C'était une question de goût.
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Cependant, une révolution exoplanétaire a eu lieu. Au cours des 20 dernières années, les découvertes astronomiques ont changé notre façon de penser les planètes en orbite autour d'autres étoiles. En cours de route, les valeurs des deux termes suivants de l'équation de Drake (fp et ne) ont été déterminées. Il s'est avéré qu'il y avait des planètes partout. Presque toutes les étoiles du ciel ont au moins une planète.
Nouvelles idées
Woody et moi avons décidé de profiter de ce pas de géant et de faire quelque chose que, pour autant que nous le sachions, personne n'a fait jusqu'à présent - disons, sur la base de nouvelles preuves, quelque chose de plus précis sur les exocivilisations.
Pour cela, nous avons changé la question clé. Classique "Combien d'exocivilisations y a-t-il maintenant?" nous l'avons remplacé par "Combien d'exocivilisations y a-t-il jamais eu?" Cette approche nous a permis d'ignorer le facteur L, la durée de vie, et aussi de repenser les trois probabilités inconnues associées à la vie (fl, fi et fc). Au lieu de les examiner séparément, nous les avons combinés. Cela signifiait que nous nous intéressions à tout ensemble - à tout le processus depuis l'émergence de la vie jusqu'à la création d'une civilisation avancée. Nous avons appelé notre nouveau facteur «probabilité biotechnique» - fbt. En fait, nous parlons du produit des trois mêmes inconnues de l'équation de Drake. Dans le langage des mathématiques, cela ressemble à fbt = fl * fi * fс.
Cette façon de voir le problème - en utilisant de nouvelles données d'exoplanètes et en transformant la formule - fournit une contrainte empirique pour une question sur laquelle l'équation de Drake ne se concentre généralement pas. Voici la question:
Quelle est la probabilité biotechnique pour qu'une planète soit la seule civilisation à exister dans l'histoire de l'univers?
En tenant compte des données sur les exoplanètes, nous avons obtenu le résultat: 10-22 ou un sur dix milliards de milliards. Nous appelons ce chiffre la «ligne du pessimisme». Il peut être interprété de différentes manières.
Tout d'abord, imaginez de très nombreuses planètes dans la zone habitable - c'est-à-dire des planètes dont les orbites permettent l'existence d'eau liquide. Selon nos découvertes, l'humanité ne sera unique que si, pour trouver l'exocivilisation, vous devez rechercher dix milliards de milliards de planètes.
Deuxièmement, vous devez comprendre qu'avant nous personne ne pouvait dire ce que le mot «pessimisme» signifie dans ce cas. La dette doit-elle être considérée comme «pessimiste» au niveau de un à un million ou à un milliard? Avant la publication de notre article, il n'y avait pas de frontière claire au-delà de laquelle les valeurs des variables liées à la vie de l'équation de Drake signifieraient que nous sommes au plein sens du mot seuls dans ce monde. Cependant, Woody et moi avons découvert que si la nature, dans sa sagesse infinie, choisissait une valeur inférieure à un sur dix milliards de milliards, nous serions la seule civilisation de l'histoire de l'univers. Mais si elle choisissait une valeur dépassant dix milliards de milliards de milliards, alors la vie, l'intelligence et la civilisation existaient déjà avant nous.
Critique
Un sur dix milliards de milliards, c'est très peu. Comme je l'ai écrit dans le New York Times, sur cette base, on peut supposer que les ex-civilisations ont probablement existé avant nous - et il y en a peut-être eu beaucoup. J'ai trouvé cette conclusion la plus logique.
Cependant, tout le monde n'était pas d'accord avec moi. L'une des objections fondamentales soulevées par mes opposants était que, bien que 10-22 ne soit vraiment pas suffisant, cela ne prouve pas l'existence d'exocivilisations. En particulier, Andersen n'aimait pas particulièrement la phrase: "… [C] la chaleur du pessimisme nécessaire pour douter de l'existence d'une civilisation extraterrestre avancée à un moment ou à un autre est contraire au bon sens."
En cela, je suis d'accord avec la critique. Je n'aurais pas dû parler des écarts avec le bon sens. Malgré le fait que la «ligne pessimiste» soit très basse, il est tout à fait acceptable de supposer que nous sommes un phénomène unique dans l'histoire de l'univers. En fait, le seul jugement empiriquement valable que Woody et moi avons le droit de porter est celui-ci: nous pouvons dire avec certitude où se situe la ligne du pessimisme (un sur dix milliards de milliards). Compte tenu des données disponibles, il est tout à fait possible de formuler une théorie rationnelle affirmant que la valeur réelle de la probabilité biotechnique est inférieure à 10-22.
Cependant, Andersen, Siegel et moi ne sommes pas d'accord sur la manière d'interpréter notre résultat. Premièrement, je ne suis pas d'accord que l'idée de probabilité biotechnique masque en quelque sorte le fait que toutes les variables liées à la vie dans l'équation de Drake peuvent théoriquement être extrêmement petites. L'article de l'Atlantique était intitulé (bien qu'il soit loin d'être certain qu'Andersen ait quoi que ce soit à voir avec cette rubrique) «Les jeux de mathématiques ne font pas les extraterrestres une réalité». Cela m'a vraiment fait rire, car il n'y a pas de «jeux mathématiques» dans notre travail.
Même si au départ nous nous sommes fixés une tâche plus difficile, tout est finalement devenu plus facile. Nous avons simplement pris en compte le nombre de planètes dans la zone habitable de l'univers observable. Il convient de noter que notre «trait pessimiste» n'ignore pas d'éventuelles petites valeurs de variables individuelles. Nous les avons tous pris en compte.
Voilà comment cela fonctionne.
Tout d'abord, supposons que l'on considère la probabilité de naissance de la vie sur la planète dans la zone habitable égale à un sur un million (fl = 10-6), la probabilité de la naissance de l'intelligence - également égale à un sur un million (fi = 10-6) et la probabilité de créer cet intelligent la vie d'une civilisation technologique - exactement la même (ft = 10-6). Cela signifie une probabilité biotechnologique de un sur un million de milliards (10-6 * 10-6 * 10-6 = 10-18). Comme vous pouvez le voir, pas de trucs. Ainsi, tout argument sur la faible probabilité de l'émergence de la vie ou du développement de la raison ou de la création de la civilisation perd sa valeur - tout cela est déjà inclus dans le concept de probabilité biotechnique.
Notez que les valeurs des variables données dans le paragraphe ci-dessus signifieraient qu'il y a eu 10 000 exocivilisations dans l'histoire de l'univers.
De plus, bien que nous ayons certainement suffisamment de données jusqu'à présent pour tracer la ligne du pessimisme, l'histoire même de la controverse autour de l'équation de Drake nous fournit une richesse de matériel qui nous permet de réfléchir plus profondément à nos résultats. Alors que beaucoup ont soutenu que les exocivilisations doivent être rares, ils n'ont presque jamais expliqué directement ce que signifie «rare» dans ce contexte. En même temps, si vous regardez de plus près, souvent ceux qui parlaient de rareté signifiaient en fait une fréquence de plusieurs ordres de grandeur supérieure à 10-22 - notre ligne de pessimisme.
Ceci est facile à montrer avec un exemple bien connu. En 1983, le physicien Brandon Carter a avancé un argument extrêmement ingénieux contre l'exocivilisation, basé sur la preuve qu'il a fallu du temps pour que l'intelligence émerge sur Terre comparable à l'âge du Soleil. Sur la base de ce fait, il a conclu que pour créer de l'intelligence, l'évolution a pris une série de «mesures difficiles, dont chacune était extrêmement improbable.
En supposant qu'il y avait dix de ces "étapes" évolutionnaires, il a calculé que la probabilité totale d'occurrence d'exocivilisation est de 10-20. Selon lui, cette conclusion est "plus que suffisante pour nous assurer que notre niveau de développement est unique pour l'univers d'observation".
Cependant, ce n'est pas le cas! Notre «trait pessimiste» suggère que le calcul de Carter laisse place à des centaines d'exocivilisations. Carter pensait qu'il prenait une position hyper pessimiste, mais en réalité il s'est avéré être un optimiste. Il convient également de noter que les chercheurs modernes estiment qu'il n'y a eu que cinq «étapes difficiles» (le cas échéant). En tenant compte des autres chiffres que Carter a donnés à son travail, dans ce cas, nous parlerons d'une probabilité égale à 10-10. Combiné à notre «trait de pessimisme», cela signifie l'existence possible - à des moments différents - d'un billion d'exocivilisations. (N'oublions pas que des auteurs comme Mario Livio avancent des arguments qui sapent les fondements mêmes de l'hypothèse Carter.)
