Equation de Drake

DOSSIER N°3

Civilisations extraterrestres

L'EQUATION DE DRAKE

( PARTIE 1 )

BREF HISTORIQUE DE L'EQUATION...

L'équation aux nombreuses inconnues. Pour trouver une estimation raisonnable du nombre de civilisations intelligentes dans notre Galaxie, l’astronome américain Frank Drake (né le 28 mai 1930 à Chicago) a mis au point une équation comportant de nombreuses inconnues sur lesquelles les chercheurs débattent encore aujourd’hui.

Document 1 : Frank Drake.

L'article de la revue Nature. L’histoire de cette équation extraordinaire commence en 1959 lorsque deux physiciens (Giuseppe Cocconi alors à l'Université de Cornell et Philip Morrison du MIT) publièrent un article dans la prestigieuse revue scientifique britannique Nature. Cet article, intitulé « Searching for Interstellar Communications », exposait l’idée audacieuse que des radiotélescopes suffisamment sensibles pouvaient sûrement être en mesure de capter des signaux radio en provenance d’éventuelles civilisations intelligentes situées dans de lointains systèmes stellaires. Les deux physiciens suggéraient que ces messages venus des profondeurs du cosmos pourraient être émis sur la longueur d’onde bien spécifique de 21 centimètres (1420 mégahertz).

Document 2 : C'est en 1959 que Giuseppe Cocconi (à droite) et Philip Morrison (à gauche), publièrent un article théorique sur le potentiel des micro-ondes pour communiquer à de très longues distances. Leur théorie prévoyait que la fréquence idéale pour une communication interstellaire serait la fréquence d'émission de l'hydrogène de 1420 MHz. Cette idée est devenu un des fondements du programme SETI.

Le « point d’eau ». Cette longueur d’onde de 21 centimètres n’avait pas été choisie au hasard, elle caractérise, en effet, l’émission de l’hydrogène neutre qui est l’élément le plus répandu dans l’Univers. Dans le cadre de ces idées novatrices en matière de communication entre civilisations éloignées, il semblait logique de penser que ces civilisations utilisaient ce point (appelé aussi « le point d’eau » - voir le livre d’Emmanuel Davoust ) de repère universel du spectre radio. Décidé à vérifier l’exactitude de l’hypothèse de Cocconi et Morrison, le radioastronome Frank Drake devint, en 1960, le premier scientifique à effectuer une recherche systématique de signaux intelligents en provenance d’autres systèmes stellaires.

Document 3 : Silence au « le point d’eau », d’Emmanuel Davoust, publié en 1988.

Epsilon Eridani. Utilisant le radiotélescope de 26 mètres de diamètre de l’Observatoire National de Radioastronomie de Green Banks, Drake écouta deux étoiles proches similaires au Soleil : Epsilon Eridani et Tau Ceti. Située à 10,5 années-lumière du Soleil dans la constellation de l’Eridan, Epsilon Eridani est une étoile de Type K2 et de magnitude apparente de 3,7. C’est une étoile naine de couleur orangée. Le satellite IRAS a détecté de grandes quantités de poussières autour de cette étoile, ce qui semble être l’indice qu’il existe un système planétaire en formation. Plus récemment (août 2000), une planète de la taille de Jupiter a été détectée à une distance de 3,2 UA (480 millions km) de l’étoile.

Document 4 : le radiotélescope de 26 mètres de diamètre de l’Observatoire National de Green Banks en Virginie.

L’UA ? Rappelons que l’UA, ou Unité Astronomique, correspond à la distance qui sépare la Terre du Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres.

Tau Ceti. Cette étoile est située dans la constellation de La Baleine (Cet), à 11,9 années-lumière du Soleil avec une magnitude apparente 3,49. Tau Ceti est la vingtième étoile la plus proche. Elle est aussi terriblement attrayante puisque, malgré un éclat absolu de moitié inférieur à celui du Soleil, elle partage avec notre étoile de nombreuses caractéristiques.

Le Projet Ozma. Avec l’écoute de ces deux étoiles proches était né le Projet Ozma (d’après le personnage principal du livre de L. Frank Baum’s, « Ozma of Oz »). Comme il fallait s’y attendre, le Projet Ozma ne fournira aucun indice d’une présence étrangère dans ces deux systèmes stellaires, mais il marque le début de la passionnante aventure de la recherche de civilisations extraterrestres dans notre Galaxie. Après l’expérience infructueuse d’Ozma, Drake organisa une réunion avec un groupe de scientifiques de haut niveau pour débattre des perspectives et des inconnues propres à la recherche d’une forme de vie extraterrestre intelligente. En novembre 1961, un petit groupe de passionnés composé de radio-techniciens, d’astronomes et de biologistes, se réunirent pendant deux jours à Green Banks.

Document 5 : l'équipe du projet Ozma en 1960. Le Pr.Frank Drake se tient debout à la 2eme place en partant de la droite.

La réunion de novembre 1961. Le jeune Carl Sagan était là, tout comme le chimiste de Berkeley, Melvin Calvin (qui apprit lors de cette réunion qu’il avait reçu le prix Nobel de chimie). Sont également présents, Dana Atchley, Su Shu Huang, le docteur John Lilly, Morrison, Bernard Oliver (vice-président de la R &D de Hewlett Packard), et Otto Struve. C’est en préparant cette conférence que Drake mit au point sa fameuse équation qui porte aussi le nom d’« équation de Green Banks » en raison de l’observatoire radio-astronomique où il réalisa ses premières observations. A la fin de leur réunion qui aura duré trois jours, les participants décidèrent que le groupe devait avoir un nom. Inspirés par les contes de Lilly sur l’intelligence des dauphins, ils choisissent de se nommer « l’Ordre du Dauphin ».

Drake ne croyait pas aux ovnis. Il ne faudrait pas croire, cependant, que cette équation peut nous donner le nombre exact de civilisations intelligentes existantes dans notre Galaxie. L’équation de Drake est, pour le moment, uniquement un produit de probabilités. Rappelons aussi que le travail de Frank Drake s’inscrit dans le programme SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence) de recherche de signaux radio émis par des civilisations extraterrestres évoluées. Curieusement, Drake n’a jamais admis la réalité des ovnis et encore moins l’idée qu’ils pourraient être des vaisseaux spatiaux fabriqués par ces civilisations avec lesquelles il cherche justement à communiquer. Nous aborderons plus loin cette question des rapports entre le programme SETI et l’ufologie, et nous reviendrons sur les positions pour le moins étranges des zélateurs de SETI (les « sétiens ») vis à vis des ovnis. Malgré tout, nous reconnaissons que l’équation de Drake est d’une certaine façon fascinante. En cassant une grande inconnue (N) en une série d’inconnues plus petites, cette formule mathématique a donné à la recherche de signaux radio extraterrestres une base scientifique sérieuse.

Document 6 : SETI à développé le programme SETI@Home. Ayant besoin d'énormes capacités de calcul, l'université de Berkeley a développé un logiciel nommé SETI@home en 1999. SETI@home est le premier programme de calcul réparti grand public. Depuis, il a été adapté pour s’étendre à d’autres projets scientifiques demandant une grande puissance de calcul. Le logiciel s’appelle maintenant BOINC, et SETI@home n’est plus considéré que comme un « module » de BOINC.

SETI et les ovnis. Bien que nous ne partagions pas du tout le point de vue des « sétiens », ou zélateurs du programme SETI, sur la question des ovnis, nous n’éprouvons cependant aucun scrupule à utiliser leur argumentation pertinente concernant l’existence de civilisations évoluées pour étayer notre propre hypothèse extraterrestre sur les ovnis. La différence entre les « sétiens » et nous réside presque exclusivement dans l’approche que chacun a du phénomène ovni. Les « sétiens » croient, et il s’agit bien selon nous d’une croyance, c’est-à-dire d’un à priori pur simple, qu’une civilisation évoluée ne peut pas se déplacer dans l’immensité du cosmos, alors que nous pensons exactement le contraire. Ceci dit, l’équation de Drake fournit une bonne base de raisonnement pour appréhender toute la complexité du problème de l’existence possible de civilisations extraterrestres.

L'EQUATION

N = R x f_p x n_e x f_l x f_i x f_c x L

Où :

N = est le nombre de civilisations évoluées (formées d’êtres conscients capables de communiquer) dans la Voie lactée.

Document 7 : reconstitution de notre Galaxie. La Voie lactée est une galaxie spirale qui abrite peut-être des civilisations évoluées qui sont capables de communiquer entre elles.

R = est le taux moyen de formation d'étoiles dans la Voie lactée chaque année.

Document 8 : les fameux « piliers de la création » dans la Nébuleuse de l’Aigle. Cette image a été prise par le télescope spatial Hubble en 1995. Les « piliers » mesurent plusieurs années-lumière de long et sont si denses que le gaz situé à l’intérieur se contracte sous l’effet de la gravitation pour former des étoiles. À chaque extrémité des « piliers », les intenses radiations d’étoiles jeunes provoquent l’expulsion des matériaux de faible densité, découvrant à notre vue une véritable « pouponnière stellaire ». La Nébuleuse de l’Aigle, associée à l’amas ouvert d’étoiles M 16, est située à environ 7000 années-lumière.

fp = (FP) fraction de ces étoiles susceptibles de posséder un système planétaire.

Document 9 : proplyds dans la région du Trapèze, au coeur de la nébuleuse d’Orion. Ces proplyds, pour « proto-planetary disk sources », sont en fait des disques proto-planétaires qui peuvent évoluer en planétésimaux et par la suite former des planètes telluriques et gazeuses. Il s’agit de systèmes planétaires en formation qui enserrent une étoile naissante, situés dans les régions où naissent des étoiles.

ne = (NE) nombre de planètes de cette fraction d’étoiles aptes à abriter une forme de vie quelconque. Ce facteur représente le nombre moyen de mondes évoluant autour d’une étoile de type solaire et offrant l’ensemble des conditions nécessaires au développement de la vie.

Document 10 : planètes évoluant autour d'une étoile. Combien de ces planètes offrent les conditions nécessaires à l'apparition de la vie ?

fl = (FL) fraction de ces planètes où la vie est effectivement apparue et a pu évoluer.

Document 11 : élément fondamental de la perpétuation de la vie sur Terre, l’ADN est une macromolécule biologique dont la structure géométrique est formée par une double hélice. Cette molécule est un acide nucléique constitué de bases azotées : l’adénine A, la guanine G, la cytosine C, et la thymine T.

fi = (FI) fraction de ces formes de vie qui ont acquis l’intelligence, et développé une civilisation.

Document 12 : le cerveau humain est le siège de l'intelligence. Il est considéré comme l'organe le plus complexe que l'évolution ait jamais produite sur terre, et « l’outil » indispensable qui a permis l'émergence de notre civilisation.

fc = (FC) fraction de ces civilisations qui ont développé une technologie et qui cherchent à communiquer.

Document 13 : antenne d’un radiotélescope. C’est grâce à cette technologie (somme toute assez rudimentaire) que certains scientifiques espèrent communiquer avec des civilisations extraterrestres, où tout au moins capter des signaux en provenance de ces civilisations.

L = durée ou espérance de vie de ces civilisations.

Document 14 : explosion d'une bombe atomique. L’espérance de vie de notre civilisation dépendra sans aucun doute de notre capacité à surmonter nos instincts meurtriers dont les effets sont décuplés par les progrès techniques.

Une « icône ». L’équation de Drake est devenue une espèce d’« icône » des temps modernes qui symbolise les efforts de l’humanité pour comprendre le vaste Univers qui l’entoure et tenter d’y découvrir des êtres conscients avec qui elle pourrait échanger des informations et communiquer. Ces efforts sont louables, et nous respectons les travaux de Drake. Nous pensons que toute forme de vie intelligente organisée en société cherche à communiquer avec ses semblables. C’est presque une nécessité vitale. Cependant une inconnue demeure : ces formes de vie intelligentes sont-elles capables de se comprendre entre elles ? N’y-a-t-il pas de multiples degrés d’évolution qui empêchent la communication directe entre les civilisations ?

L'équation de Drake : partie 2.

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