Hoeveel planete soos die aarde is daar in die Melkweg? - LitNet

Hoeveel planete soos die aarde is daar in die Melkweg?

Pieta van Deventer

Trefwoorde: Gouelokkies-argument, intelligente lewe, Drake se formule, Melkweg, ontwerpersheelal, antropie, waarnemingseleksie–-effek

Koos Kombuis het die volgende gedagte kwyt geraak: “Ek wonder of daar lewe op ander planete is.”

Hierdie verwondering van Koos word deur baie mense gedeel. Verskeie wetenskaplikes skenk dan ook ernstig aandag aan die moontlikheid dat ander intelligente lewe (behalwe die mens self) in die kosmos of in die Melkweg bestaan. Voordat ons verder aandag aan hierdie waarskynlikheid gee, is dit interessant om ’n bekende argument oor die onwaarskynlikheid van die mens enigste intelligente wese te bestudeer. Daar is ’n bekende argument, bekend as die Gouelokkies-beginsel (GLB) of Gouelokkies-argument. Die wêreldbekende Japanse fisikus en wiskundige Michio Kaku¹ (MK) (gebore 24 Januarie 1947 in die VSA) bied ’n uitstekende uiteensetting van die Gouelokkies-beginsel in sy boek vir leke wat handel oor die begrip van parallelle wêrelde.² Hier volg slegs ’n kort samevatting van hierdie uitleg. Die GLB kyk in besonderhede na slegs sommige van dié dinge wat alles in plek moes wees om intelligente lewe moontlik te maak. As skrywer van hierdie essay moet ek egter beklemtoon dat al die gedagtes in hierdie samevatting MK s’n is en dat ek nie ’n enkele gedagte hiervan as iets van my eie voorlê nie, tensy as sodanig uitgewys. Let ook op dat hierdie gedagtes nie enige godsdienstige siening wil voorhou nie. Hou in gedagte dat MK as Boeddhis opgegroei het, maar reeds as sesjarige – in sy eie woorde in die genoemde boek – ernstige vrae begin vra het, ook oor geloof, want sy ouers het hom vrye keuse van assosiasie toegelaat met die gevolg dat hy saam met van sy jong maats Westerse godsdienstige geleenthede bygewoon het. In sy eie woorde het die inhoud van die Bybel hom gefassineer. As sesjarige het hy byvoorbeeld aan die Sondagskoolvoorganger gevra of God ’n moeder gehad het, want as hy nie ’n moeder gehad het nie, waar sou God dan vandaan kom? Sy het vir hom gesê sy sal vir hom uitvind wat die pastoor se antwoord daarop is. Die afloop van hierdie sage is ongelukkig onbekend. Hy het dus as sesjarige al vrae begin vra oor waar alles vandaan kom, hoe dit wat is ontstaan het, die hele gedagte van die kosmos en hoe dit ontstaan het, ens. Hierdie gedagtes hou direk verband met die Gouelokkies-beginsel. Hy lê dit voor as ’n argument, maar – soos ons sal sien – beslis nie as die enigste argument nie. Dis baie belangrik om te onthou. Wat MK se geloof tans behels, is ongelukkig onbekend.

Dus, wat behels die Gouelokkies-bewerings? Die hooftrekke van MK se uiteensetting is soos volg:

Die eerste opmerking wat MK aan die dink gesit het, was die bewering dat God die wêreld so lief gehad het dat Hy die aarde presies op die regte afstand vanaf die son geplaas het om

1 https://en.wikipedia.org/wiki/Michio_Kaku

2 Kaku, M. 2006. Parallel worlds: A journey through creation, higher dimensions, and the future of the cosmos.

Anchor Books, New York.

sodoende lewe te kan onderhou – in die sg Gouelokkies-sone. Die afstand is sodanig dat die algemeen aanvaarde vereiste vir lewe, nl water, nie geheel en al verys nie, maar daarenteen ook nie alles verdamp nie.

Die argument in die vorige paragraaf vorm deel van wat as die antropiese beginsel in

kosmologie bekend staan,³ nl dít wat in verhouding staan tot die struktuur van die heelal; die konstantes in die heelal wat oa ook met die bestaan van lewe verband hou.⁴ Ek verwys u ook graag na die waarnemingseleksie-effek, soos in 1957 deur Robert Dicke gestel.⁵ Kortliks sou daar gesê kon word dat die antropiese beginsel stel dat die wette van die natuur (met opset?) so gerangskik is dat lewe en die bewustheid van self of syn moontlik is. Dis belangrik om daarop te let dat kosmologiese antropie nie met wat in die algemene spreektaal as

antropologie bekendstaan te verwar is nie. Dicke se argument in beide verwysings gee meer toeligting.

Benewens die afstand tussen die aarde en die son, word die relatiewe massas van die maan tot die aarde ook as van kritieke belang beskou en synde ooreenkomstig die GLB, want hierdie afstand is een van die faktore wat stabiliteit aan die aarde se baan om die son verseker. Was die maan net effens kleiner, sou die aarde se baan toenemend gefluktueer het met

rampspoedige gevolge vir die aarde se klimaat, sodanig dat lewe op aarde nie sou kon bestaan nie. Die geweldige ongestadige weer sou net eenvoudig alle lewe uitgewis het.

Jupiter se teenwoordigheid in sy spesifieke baan is noodsaaklik vir die aarde se relatief vreedsame voortbestaan. Jupiter het baie asteroïede en ander nie so klein planete, wat chaos op die aarde sou kon veroorsaak, opgeruim deur hulle in die verbygaan met sy sterk

swaartekrag in te sluk of net eenvoudig uit te slinger na die buitenste ruim tov die res van die sonnestelsel. Op dieselfde wyse het Jupiter ook sekerlik bedreigende komete uit hulle roete op pad na die aarde weggeruk en sodoende voorkom dat hulle hul vernietigingswerk hier op aarde kon voortsit.

Die aarde se eie massa is ook in die sg Gouelokkies-sone geleë in dié opsig dat sy

swaartekrag nie net genoegsaam is om nie suurstof na die buitenste ruimte te verloor nie, maar ook nie genoeg om nadelige gaselemente te behou nie – in elk geval nie te veel nie. Dus is die samestelling van die atmosfeer om die aarde “net reg” vir die lewe soos ons dit ken.

Terloops, dit is ongelukkig ook in hierdie opsig waar die mens op groot skaal besig is om sy eie voortbestaan in gevaar te stel met sy roekelose omgang met die aarde se atmosfeer. Hier dink ons veral aan die massas koolstof wat daagliks in die atmosfeer vrygestel word deur steenkoolkragsentrales, verbranding van woude soos die Amasone, ens.⁶

Hierbenewens is die aarde in die Gouelokkies-sone wat betref sy baan om die son. Hierdie baan kan nie veiliger wees as juis soos dit nou is nie in dié opsig dat daar geen moontlikheid is dat dit na aan enige van die reuseplanete sal kom of selfs naby aan enige van die ander planete in hulle bane om die son nie. Sodoende is die kans op ’n rampspoedige ontmoeting

3 https://www.britannica.com/science/anthropic-principle

4 https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Peacock/Peacock3_5.html

5 https://en.wikipedia.org/wiki/Anthropic_principle

6 Outeur se persoonlike opmerking.

of versteuring van sy baan om die son in die nabye toekoms, dws miljoene jare, vir alle praktiese doeleindes nul.

Ons beskou die plasing van die aarde as lid van ons sonnestelsel in die Melkweg as geheel ook in die Gouelokkies-sone, nl eerder nader aan die rand van die Melkweg as na aan die middelpunt van die Melkweg. Dit is bekend dat die middelpunt van Melkweg deur ’n reusagtige swartgat beset is. So ’n swartgat is ’n bron van intense bestraling of radiasie wat lewe op aarde onmoontlik sou maak. Daarenteen is ons stelsel ook nie heel op die rand van die Melkweg nie, wat ook sý nadele het tov die skep van noodsaaklike elemente wat vir lewe benodig word.

Daar is nog verskeie sulke GLB’s wat genoem kan word, maar ek glo dat u die gedagtegang wat hier ter sprake is ten volle begryp.

Nou is die vraag of die omstandighede wat hier genoem word werklik so uniek is soos wat ons mag dink. In 2002 het sterrekundiges reeds 100 buite-sonnestelsel-planete, ook genoem eksoplanete, ontdek. Tot op datum is daar reeds meer as 5 000 eksoplanete bekend, waarvan 55 na raming lewensonderhoubaar sou kon wees.⁷

Dit is interessant om te kyk watter bekende name hulle met hierdie vraag besig gehou het en wie steeds daaroor uitsprake maak, sommige positief tov die antropiese beginsel wat met ’n sg ontwerpersheelal ooreenstem en ander daarteen, nl diegene wat nie met die idee van ’n ontwerpersheelal saamstem nie: Freeman Dyson, Vera Kistiakowsky, Isaac Newton, Heinz Pagels, Alan Guth, Martin Rees, Steven Weinberg, Stephen Hawking, Lee Smolin, Don Page, Roger Penrose ea. Sommige sleep natuurlik ook die bestaan van die veelal (“multiverse”) hierby in omdat dit soveel meer moontlikhede skep – en so gaan die lys aan en aan. Dit toon die groot belangstelling in hierdie onderwerp. Wanneer ons van kosmiese beginsels begin praat, kom Rees se ses getalle ter sprake, nl die verhouding waterstof wat by die ontstaan van die heelal in helium omskep is; die elektromagnetiese krag versus swaartekrag; die relatiewe digtheid van die heelal; die kosmologiese konstante wat verband hou met die versnelling van die heelal; die onreëlmatigheid in die kosmiese mikrogolf-agtergrond; en die aantal dimensies in die ruimte waarin ons lewe – is dit noodwendig net vier?

Al die bogenoemde argumente speel ’n rol in wat as Drake se formule of vergelyking bekendstaan, synde dit direk of indirek is. Kom ons volg Drake se verhaal tov die bewoonde Melkweg. Let op dat hy hom slegs by die Melkweg hou. As ons nog verder wil gaan, raak die verhaal al hoe meer ingewikkeld.

Die vraag wat die mensdom al van lank gelede hulself afvra, is hoeveel planete daar in die Melkweg is wat dieselfde eienskappe as dié van die aarde toon. Daarmee saam gaan die vraag oor die verwagte aantal planete in die Melkweg wat lewe bevat soos ons dit ken en lewe kan onderhou wat dan as intelligente lewe beskou kan word, dws met die vermoë om met radio- en ander strale te kan kommunikeer. Francis Drake, ’n Amerikaanse sterrekundige en kosmoloog, het hierdie vraag in 1961 amptelik geformuleer met die doel om gesprek oor

7 https://exoplanets.nasa.gov/faq/6/how-many-exoplanets-are-there/

hierdie gedagtes te stimuleer.⁸ Dit het gelei tot die stigting van die instituut SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), wat deur NASA en andere bedryf word.⁹ Hy het dan ook ’n voorlopige formule geskep waarmee hierdie vrae by benadering beantwoord kan word. Soos ons sal sien, is die antwoorde op die vrae wat hier ter sprake is baie spekulatief van aard.

Hierdie formule kom ook in verskillende variasies voor.¹⁰ Die formule of vergelyking soos dit ook algemeen bekend staan met interpretasies vir die parameters lyk in een geval soos volg, soos deur Drake self geformuleer:

p e l k

N R= ^× × × × ×f n f f L.

Let op dat die interpretasie van die parameters dikwels itv verhoudings voorgestel word. Dit word soos volg verstaan:

• R^ = die beraamde gemiddelde aantal sterre wat in die Melkweg oor die verwagte “leeftyd” van die Melkweg per jaar ontstaan. Let op dat slegs die

Melkweg hier ter sprake is en nie die heelal of, as u wil, die kosmos nie. Sommige wetenskaplikes beraam dit op ongeveer 2 per jaar. Hierdie syfer word as

konserwatief beskou. As daar aanvaar word dat die Melkweg by benadering 300 miljard (3 × 10¹¹), in elk geval iewers tussen 100 en 400 miljard, sterre bevat en dat die Melkweg naastenby 13.6 × 10⁹ jaar oud is, beteken dit dat hierdie getal benaderd 22 per jaar (3 × 10¹¹/(13.6 × 10⁹)) is.

• f_p = die verwagte proporsie van die aantal sterre wat gevorm word, dws van R^ wat planete het, wat lewensonderhoudende eienskappe het. Die huidige beraming is dat hierdie koers tussen 0.2 en 0.5 is.

• n_e = is die verwagte aantal planete per ster met planete wat, soos in die vorige stelling geformuleer is, daartoe in staat sal wees om lewe te ontwikkel en te onderhou. Daar word geskat dat dit enige getal tussen 1 en 5, beide ingesluit, kan wees.

• f_l =die aantal potensiële planete, soos hier bo gedefinieer, wat

lewensonderhoudend kan wees, maw waarop intelligente lewe wel sal ontwikkel.

Daar word gereken dat die getal een is, dws 100%.

• f_k =die verhouding uit die laasgenoemde aantal van hierdie lewensvorme wat tot kosmiese kommunikasie in staat behoort te wees. Hierdie verhouding word tans op 0.1 tot 0.2 beraam. Sommiges beweer egter dat hierdie proporsie soveel as 100% kan wees, maw f_k =1. Dit beteken dat daar groot meningsverskille oor hierdie grootheid bestaan.

• L = 1000 tot 100 000 000 is die verwagte leeftyd van hierdie

kommunikasievermoë van die planete, soos in die vorige paragrawe uiteengesit.

8 https://www.seti.org/about

9 https://www.britannica.com/science/Drake-equation

10 https://en.wikipedia.org/wiki/Drake_equation

Dit is dus duidelik dat die hele projek geweldig spekulatief van aard is. Dit is egter ’n beginpunt en dis al wat Drake wou hê – ’n wegspringplek om wetenskaplikes aan die dink te kry en denke te stimuleer. Drake self het gesê dat bostaande formule tot ’n ingeligte raaiskoot (“educated guess”) lei. Hierdie ingeligte raaiskoot se antwoorde kan oor ’n geweldige groot interval van moontlikhede strek, vanN =50tot soveel as

50000000

N = . Dit beteken dat die aantal planete in die Melkweg wat soortgelyke intelligensie as ons ervaar soveel as ongeveer 100 of selfs meer kan wees. Monte Carlo-studies ondersteun laasgenoemde getal. ’n Ander kombinasie van waardes lei tot ’n moontlikheid van N =9.1 10× ⁻¹³, wat impliseer dat ons dan waarskynlik die enigste planeet in die Melkweg en selfs in die sigbare heelal mag wees wat lewe onderhou soos wat ons dit ken.¹¹

Drake beweer verder dat ’n mens met “redelike” sekerheid kan sê dat N L , wat L dan ook al mag wees, moontlik tussen 1 000 en 100 000 000.

• Ander vorms van Drake se formule kan ook in Seeds,¹² Maran¹³en Pincock en Frary¹⁴gevind word.

• Die algemeen aanvaarde waardes vir hierdie parameters is tans R^ =_10/jr, 0.5, 2, 1, 0.01

p e l k

f = n = f = f = en dus is N /10= L .

• As laasgenoemde bewering (want dit is niks meer as ’n bewering nie) korrek is, impliseer dit dat beskawings wat hulself uitwis binne ’n dekade nadat hulle gevorderde sterrekunde ontwikkel het – wat algemeen aanvaar word as ’n teken van beskawing – N =1 is. In so ’n geval is daar dus geen ander intelligente lewensvorme in die Melkweg met wie aardelinge sal kan kommunikeer nie.

Verder word daar ook geargumenteer dat as alles in ag geneem word (Wat word met “alles” bedoel? Wat is buite rekening gelaat?), die naaste gevorderde beskawing gemiddeld ’n paar honderd ligjare van ons af is.

Ongeag die antwoorde wat dmv Drake se formule opgetower kan word, bestaan die vraag van Fermi steeds, onder aanname dat daar wel nog intelligente lewe in die Melkweg is: “Maar waar is almal dan?” Hierdie vraag hou verband met verdere ontwikkelings soos die Groot Filter-hipotese en andere waarop ons nie nou hier ingaan nie.¹⁵

Hier het u nou ’n heerlike gedagte om mee te speel, oor te argumenteer en sommer net te wonder. Dat Drake wel sy doel bereik het, is verseker en ’n mens kan vir hom net dankie sê daarvoor. Probeer gerus self met bogenoemde spekulatiewe syfers speel en kyk waar kom jy

11 https://en.wikipedia.org/wiki/Rare_Earth_hypothesis

12 Seeds, M.A. en Backman, D. 2007. Foundations of astronomy, 9de uitgawe. Thomson Brooks/Cole, Australië.

13 Maran, S.P. 2005. Astronomy for dummies. Wiley Publishing, Hoboken, NJ.

14 Pincock, S. en Frary, M. 2007. The origin of the universe for dummies. John Wiley & Sons, Bell and Bain, Glasgow.

15

https://en.wikipedia.org/wiki/Drake_equation#:~:text=R%E2%88%97%20%3D%201%20yr%E2%88%921,planet s%20capable%20of%20developing%20life)

uit met hoeveel intelligente lewe daar nog verder in die Melkweg, wat nog te sê van die heelal, is.