エイリアンの知性に関する最新の公式は、我々が銀河系で本当に孤独であることを示唆している

天文学者のフランク・ドレイクは、1961年に、銀河系内で人類と通信可能な文明の数を推定する影響力のある方程式を考案しました。それ以来、惑星科学に対する私たちの理解は大きく変わり、科学者チームは「大いなる沈黙」を説明できる答えを導き出す重要な調整を2つ提案しました。

ドレイク方程式は、その人気と直感性にもかかわらず、その広範な仮定と曖昧なパラメータのために長年批判にさらされてきました。その結果、銀河系内で通信できる可能性のある文明の数であるNの値について過度に楽観的な見積もりが導かれることがよくあります。これは、フェルミのパラドックス として知られる難問を助長する傾向があります。知的生命体が一般的であるなら、なぜその証拠が見つかっていないのでしょうか。Scientific Reportsに掲載された新しい研究では、2 つの新しい要素を追加することで潜在的な解決策が提示されています。

研究の共著者であるテキサス大学ダラス校の惑星科学者ロバート・スターン氏とスイス連邦工科大学チューリッヒ校のタラス・ゲリヤ氏は、大陸と海洋の存在と長期にわたるプレートテクトニクスが高度な文明の出現に不可欠であると示唆している。その結果、彼らは方程式に2つの要素を追加することを提案している。それは、大きな大陸と海洋を持つ居住可能な惑星の割合と、少なくとも5億年間プレートテクトニクスが機能している惑星の割合である。しかし、この調整により、ドレイク方程式のNの値が大幅に減少する。

「私たちの研究は、大陸、海洋、プレートテクトニクス、生命を持つ地球と、活発でコミュニケーション能力があり技術的な人間文明は、銀河全体でも極めて稀でユニークなものであることを示唆しています」とゲリヤ氏はギズモードに語った。

人生の要素

従来のドレイク方程式は、星形成率、惑星を持つ星の割合、居住可能な惑星の数、知的生命体が進化する生命を持つ惑星の割合など、いくつかの要因を考慮して、天の川銀河で活動している地球外文明の数を推定します。この方程式に提案された微調整により、新しい環境、生物学的、技術的要因を含めることで、生命を発達させることができる惑星の数と、検出可能な技術を持つ文明の数の推定が精緻化されます。

研究者らは、広大な海の存在と、約10億年前に地球が単蓋構造（安定した表層）から現代のプレート構造に移行したことが、複雑な生命の急速な発展に決定的な役割を果たしたと主張している。この地質活動は、生命の出現に必要な初期条件を作り出しただけでなく、さまざまな気候と生態系を持つ多様な環境をもたらし、技術と複雑な社会を発展させることができる高度な生命体の進化を促進した。

新しい研究によると、プレートテクトニクスは複雑な生命と高度な文明の発達に不可欠だという。地球のプレート運動は多様な生息地を創り出し、栄養素を循環させ、気候を調節する。これらはすべて生命にとって不可欠なものだ。プレートテクトニクスが5億年続くことが重要だとゲリヤ氏は説明する。複雑な多細胞生物の生物学的進化は極めて遅いからだ。「地球では、約8億年前に出現した最初の動物から人間が生まれるまで5億年以上かかった」と同氏は言う。

著者らは、道具作り、農業、衣服の生産、武器の製造といった日常的なニーズから技術が発展したと主張し、さらに火と電気は知的文明の発展に「不可欠」だと付け加えている。著者らは、複雑な文明は厳密に海洋ベースの環境では出現しそうにないと書いている。

スターンとゲリヤによれば、惑星が大陸と海洋の両方を持ち、長期にわたるプレートテクトニクスが存在することは非常に稀であり、この可能性をドレイク方程式に考慮する必要があるという。

数字を当てはめる

惑星が大陸と海の両方を持つ可能性がどのくらいあるかを把握するため、スターンとゲリヤは惑星の表面にどれだけの水が必要かを調べた。彼らは、地球サイズの惑星が大陸と海の両方を持つためには、その質量の0.007%から0.027%の水が必要であることを発見した。次にスターンとゲリヤはこれを、惑星が持つことのできる全体的な水の範囲と比較した。その範囲は、惑星の形成方法に応じて0%から3.8%、あるいは0%から55%である。プレートテクトニクスについては、科学者らは、プレートテクトニクスに必要な十分に密度の高いテクトニックプレートを形成するのに適切な化学物質を持つ惑星は約33%しかないことを示すデータを使用した。そのうち、プレートテクトニクスを支えるのに十分な大きさと重力を持つのは、約半分だけだ。

研究者たちは、これらの新しい要素と推定値を考慮すると、大陸と海洋の両方を持ち、長期的なプレートテクトニクスを持つ惑星の可能性は非常に低く、0.2%未満であると推定しています。これをわかりやすく言えば、1,000個のうち2個だけ適切な惑星が見つかるようなものです。

この値をドレイク方程式に当てはめると、少なくとも高度な異星人の存在に関する限り、かなりがっかりする結果になります。修正されたドレイク方程式は、高度な文明は極めて稀で、適切な条件を備えた惑星の確率は 0.0034% から 0.17% の間であると示唆しています。これは、私たちの銀河系には、0.006 から 100,000 もの活動的でコミュニケーション可能な文明が存在する可能性があることを意味します。これらの文明がコミュニケーションできる時間は、社会の崩壊や絶滅の可能性により限られていることを考えると、実際の数はおそらくそれよりも少ないでしょう。

「一方で、文明が存在しない、あるいはすでに滅亡した文明が存在する惑星であっても、文明にとって潜在的に適した惑星を発見する可能性は著しく高い」とゲリヤ氏は説明する。「これは太陽系外惑星のリモートセンシングによって可能になる可能性がある」

ゲリヤ氏は、10万という上限値は大きいように思えるが、より重要なのは低い数字だと説明した。低い推定値がゼロに非常に近いため、銀河系に他の文明が存在しない可能性が高いことを意味する。これは、他の文明からの信号がまだ検出されていない理由を説明するのに役立つだろう。

過去には、ドレイク方程式ははるかに高い下限推定値を示し、人類は孤独ではなく、少なくとも 200 の文明が人類と交信しようとしていることはほぼ確実であると示唆していた。しかし、人類が何も発見していないことから、この古い推定値は間違っているようだとゲリヤ氏は述べた。新しい、はるかに低い推定値 (ゼロに近い) により、なぜ他の誰からも連絡がないのかがより理解しやすくなる。単に連絡をとれる人が他にいないだけかもしれないが、これはかなり不気味な可能性である。

フェルミのパラドックスは解決したか？

フェルミのパラドックスとは、地球外文明が存在する可能性が高いにもかかわらず、その証拠が見つかっていないという苛立たしい状況を指す。スターンとゲリヤの研究は、高度な生命にとって適切な地質学的条件がいかに稀であるかを調べることで、可能な解決策を提示している。彼らは、地球が現代のプレートテクトニクスに移行したことで、複雑な種の進化が加速したことを発見した。彼らは、大陸と海洋、そして長期にわたるプレートテクトニクスの両方を備えた惑星が稀であるため、高度な文明が稀であると示唆している。

スターンとゲリヤは、高度な生命体が存在するのに適した惑星はごくわずかであるという考えを提唱した最初の人物ではない。この提唱はレアアース仮説として知られ、2003年に科学者ピーター・ワードとドナルド・ブラウンリーが書いた『レアアース：なぜ複雑な生命体は宇宙で珍しいのか』という本で初めて述べられた。興味深いことに、ワードとブラウンリーもプレートテクトニクスを要因として同様に重視していた。

この新しい研究は、この議論に重要な更新をもたらすが、フェルミのパラドックスをめぐる議論はまだまだ終わっていない。希土類仮説は魅力的だが、生命の適応性や居住可能な環境の潜在的な多様性を考慮に入れていない。さらに、現在の形のドレイク方程式、あるいは新しい要素で更新されたドレイク方程式は、揺るぎない現実を考慮に入れていない。天の川銀河は信じられないほど古く、おそらく100億年もの間生命を育むことができた。研究者が計算したそのわずかな確率でも、知的生命体は銀河の歴史の早い時期に確実に出現しており、銀河全体に広がるのに十分な時間を与えている。しかし、私たちはこれを裏付ける証拠は見つかっていない。他の要素が影響している可能性は非常に高い。ドレイク方程式をさらに改訂し、時間的側面やその他の未知の変数を組み込むために、まだ解明する必要がある要素だ。

この研究のもう 1 つの限界は、研究者のせいではないが、方程式にどの値を代入すればよいのかがまだわからないことだ。惑星形成速度や、銀河の他の場所で居住可能な惑星の種類についての理解が不足している。それまでは、ドレイク方程式で行き詰まっているようなものだが、ウェッブ望遠鏡などの今後の観測が役に立つはずだ。

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