Den 2. september døde astronom Frank Drake, 92 år gammel.
Drake var en af pionererne inden for radioastronomien, hvor han gjorde en stor indsats, og ikke mindst var han den første, der banede vejen for at søge efter intelligent liv i rummet.
Han blev dog allermest kendt for sin ligning, kaldet Drake-ligningen, der ud fra nogle kvalificerede gæt på en række spørgsmål gjorde det muligt at få et bud på antallet af civilisationer i vores Mælkevej.
Lad os se på Frank Drakes lange vej mod denne ligning.
Den unge Frank Drake vælger radioastronomien
Radioastronomien tog sin begyndelse omkring 1930, da den unge ingeniør Karl Jansky byggede verdens første radioteleskoper og som den første opfangede radiobølger fra Mælkevejens centrum.
Astronomerne havde fået et nyt instrument i hænde til at studere universet.
En af dem var Frank Drake, der efter sin uddannelse i 1950’erne fik sin første ansættelse ved det helt nyopførte Radioteleskop i Green Bank i staten West Virginia i USA.
Drake manglede ikke idéer til at studere himlen i radioområdet, der jo har den fordel, at radiobølger – ligesom det synlige lys – når ned gennem atmosfæren.
Som et af sine første mål valgte Frank Drake vores egen Mælkevej, der jo er vanskelig at studere i synligt lys, fordi store støvskyer skygger for udsigten.
Fra Green Bank kunne han nu gå i gang med at kortlægge især Mælkevejens centrale dele – og det gav et helt nyt billede af vores galakse.
Også Solsystemets planeter blev undersøgt. Her opdagede Drake som den første, at Jupiter havde strålingsbælter omkring sig – ligesom Jordens Van Allen-bælter – blot meget stærkere.
Også Venus, som man ikke kendte meget til på den tid, blev grundigt studeret. Ud fra sine radio-observationer vurderede Drake, at Venus-atmosfæren var meget varm og lige så dyb som Jordens oceaner.
En teori, som vores rumsonder mod Venus senere har bekræftet.
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I snart 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De står bag bogen ‘Det levende Univers‘ og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Tanken om intelligent liv i rummet inspirerer Drake
Efter de første år på Green Bank blev Frank Drake optaget af tanken om, hvorvidt der mon fandtes intelligent liv i universet.
Han havde fulgt en forelæsningsrække i 1950’erne hos Otto Struve (1897-1963), der var et kendt navn i astronomien på den tid.
Struve fremlagde idéen om, at stjernerne ikke var alene, men omkredset af planeter ligesom Solen er det. Endvidere kunne man så forestille sig, at der var liv på disse planeter spredt over hele galaksen.
Her må vi huske, at det er mange år, før vi i 1995 opdagede den første exoplanet, og Struves tanker åbnede en ny verden for den unge Drake.
For når en seriøs og respekteret astronom som Otto Struve kunne tale om liv på andre planeter, så kunne den unge Drake vel tillade sig at overveje et nyt projekt, der skulle bane vejen for at lytte efter intelligent liv i rummet.
Projektet Ozma opstår
Drake var ikke længe om at realisere sine drømme. Hans plan var at lytte efter signaler fra to stjerner i vores nabolag, der mindede om Solen.
De udvalgte stjerner var Tau Ceti i stjernebilledet Cetus – på dansk Hvalfisken – og Epsilon Eridani i stjernebilledet Eridanus – på dansk Floden. Begge stjerner er med afstande på godt 11 lysår ikke langt borte.
Drake havde også nøje valgt, hvor i radioområdet han ville lytte, nemlig ved frekvensen 1.420 megahertz, der svarer til bølgelængden 21 centimeter. Det er netop frekvensen for neutral brint, som, man måtte formode, var kendt af enhver intelligent civilisation.
Planen var altså helt klar, da Drake en dag ved frokostbordet luftede sin plan om at lytte efter signaler fra stjernerne.
Heldigvis var den daværende direktør for Green Bank-observatoriet, Lloyd Berkner, en mand med et åbent sind, som ikke var bange for at give sin velsignelse til det usædvanlige forslag. Projektet Ozma var født.
Navnet var Drakes egen idé. Han havde hentet det fra sin barndoms erindring om fortællingen om prinsesse Ozma fra Emerald City i eventyrlandet Oz, fortalt af den amerikanske forfatter L. Frank Baum.
Drake havde fået bevilget 150 timers observationstid inden for en fire måneder lang periode fra april til juli 1960, og allerede 8. april skete noget uventet.
Drake havde teleskopet rettet mod Epsilon Eridani, da han pludselig modtog et signal, som forsvandt, når han rettede teleskopet bort fra stjernen.
Drake nåede at tænke: ’Kan det virkelig være så nemt?’ Men det var det heller ikke, for det viste sig at stamme fra en jordisk kilde i form af et højtgående militærfly.
Resten forløb i stilhed, men idéen om at lytte efter signaler fra rummet var kommet for at blive.
Omtrent samtidig med forberedelserne til Project Ozma udkom i 1959 en artikel i det anerkendte tidsskrift Nature, hvor de to fysikere Giuseppe Cocconi og Philip Morrison fra Cornel Universitetet nær New York luftede de samme idéer om at lytte efter ’Interstellare signaler’ i radioområdet.
Og så var der udtalelsen i 1950 fra fysikeren Enrico Fermi (1901-1954) under en frokost med kollegerne, hvor samtalen faldt på samme emne, og Fermi pludselig udbrød: ’Hvor er de alle sammen dog henne?’
Fermi havde her formuleret hovedspørgsmålet – hvis intelligent liv i universet har udviklet sig som her på Jorden, hvorfor har vi så ikke hørt fra nogen?
Kort sagt – det var vel bare om at komme i gang med at lytte.
Denne udvikling falder også sammen med rumalderens begyndelse med opsendelsen af Sputnik 1 i 1957. Nu opstod en fornyet interesse, ikke bare for det nære rum, men også for idéen om at søge videre ud mod de store spørgsmål: Om der fandtes andre civilisationer i rummet.
Drakes ligning ser dagens lys
Otto Struve, der i sin tid havde inspireret den unge Drake, var i mellemtiden blevet ny direktør på Green Bank, og han mente, at tiden nu var inde til at præsentere det nyligt gennemførte projekt Ozma for omverdenen.
Det skete ved en stort anlagt konference i 1961, hvor Drake skulle være vært. Mange var inviterede, deriblandt naturligvis Cocconi og Morrison.
Man havde også et morsomt forslag til gæstelisten, idet man havde besluttet at invitere biologen John Lilly. Han var berømt for sin forskning blandt delfiner og mente, at delfiner havde et sofistikeret sprog, og at de var lige så intelligente som mennesker.
Dermed var ’de fremmede intelligenser’ også repræsenteret.
Drake gav sig nu til at overveje, hvordan han bedst kunne organisere den store konference, så der blev en klar linje i de diskussioner, der måtte opstå. Hvilke spørgsmål er vigtige at stille for at blive klogere på muligheden for at komme i kontakt med fremmede civilisationer?
Disse forberedende tanker blev i virkeligheden begyndelsen på den senere så berømte Drake-ligning. En række velovervejede spørgsmål skulle tilsammen give os et overblik over, hvor mange teknologisk avancerede civilisationer der mon kunne eksistere i Mælkevejen lige nu.
Drake kom frem til syv faktorer, der måtte være afgørende for at et bud på antallet af civilisationer i Mælkevejen, som han kaldte N – ’Number of civilisations’.
Lad os se på disse faktorer, som herefter skabte den berømte Drakes ligning:
- Nr. 1: Antal af nye stjerner per år i Mælkevejen – kaldet R*.
- Nr. 2: Brøkdelen af stjerner med planeter – kaldet fp.
- Nr. 3: Antallet af jordlignende planeter omkring stjernen – kaldet ne , hvor e står for Earth.
- Nr. 4: Brøkdelen af planeter, hvor liv opstår – kaldet fl.
- Nr. 5: Brøkdelen af planeter, hvor intelligent liv opstår – kaldet fi .
- Nr. 6: Brøkdelen af planeter med en teknologisk civilisation, kaldet fc – c for communication.
- Nr. 7: Middel-levetiden for en teknologisk civilisation – kaldet L.
Herefter lyder Drakes Ligning:
N = R* · fp · ne · fl · fi · fc · L
Kun en lille forklaring: Hvis vi tænker os, at der hvert år dannes 10 nye stjerner i Mælkevejen, så er R* = 10. Det betyder så, at der hvert år kommer et vist antal nye civilisationer i Mælkevejen.
Men det tal vokser ikke evigt, for hvis gennemsnitslevetiden for en teknisk civilisation er L = 10.000 år, vil de første civilisationer jo forsvinde efter 10.000 år.
Så antallet vokser kun i 10.000 år. Derefter er antallet stabilt, da der hvert år opstår lige så mange civilisationer, som der forsvinder.
Derfor afhænger antallet N af civilisationer af produktet af de to tal R* og L.
Konferencen
Det var nu blot op til deltagerne i den store konference på Green Bank at indsætte værdier for de syv størrelser for at komme frem til et bud på antallet af civilisationer i Mælkevejen, som man kunne kommunikere med.
Det var jo et godt og positivt udgangspunkt, der nok kunne sætte tankerne og give fantasien frit spil, for opdagelsen af exoplaneterne lå endnu mere end 30 år ude i fremtiden.
\ Hvor mange civilisationer er der så?
Drake gav selv bud på, hvilke spænd værdierne i ligningen kunne ligge indenfor. Udregnes ligningen ud fra hans forslag, kan der både være et meget lille såvel som et meget højt antal civilisationer i Mælkevejen.
Og der står vi stadig, fordi vi mangler data for de fleste faktorer i ligningen. Vi har kort sagt ikke noget input udefra.
Læs om hans forslag i boksen i bunden af artiklen.
Selv var Frank Drake umiddelbart virkelig optimist, når det gjaldt sandsynligheden for at opnå kommunikation med intelligente væsner i vores Mælkevej. I 1992 udtaler han således:
»Jeg ser et presserende behov for at forberede tænkende voksne på resultatet af den nuværende søgeaktivitet – den forestående opdagelse af signaler fra en udenjordisk civilisation. Denne opdagelse, som jeg fuldt ud forventer at være vidne til inden år 2000, vil forandre verden eftertrykkeligt.«
Man kan vel fornemme, at Drake i sine senere år må have været en smule skuffet.
Selv i dag, hvor vi kender til flere end 5.000 exoplaneter, og hvor vi i årenes løb uden held har lyttet flittigt efter budskaber fra rummet, har vi ikke fået hul igennem.
Søgningen efter kontakt ser ud til at være langt vanskeligere, end vi havde forestillet os.
Den kendte engelske astronom Fred Hoyle (1915-2001) var ikke i tvivl om, at civilisationer hele tiden opstår i vores Mælkevej, men han frygtede, at langt de fleste ville gå hurtigt til grunde i interne krige og ødelæggelser, når de havde nået et vist teknologisk stadie.
Hans overordnede synspunkt var derfor, at de fleste civilisationer går hurtigt til grunde i egne ødelæggelser, og kun ganske få overlever stabilt og så lang tid, at de kan indlede kommunikation med ligesindede. For Hoyle kunne dette forklare ’Den Store Stilhed’.
Frank Drake er med, når budskabet sendes ud i rummet
Drake nøjedes ikke bare med at lytte efter budskaber fra rummet. Han var også med, da de første rumsonder blev opsendt mod det ydre solsystem og sidenhen med kurs bort fra Solsystemet.
Drake så dette som den oplagte mulighed for at gøre opmærksom på jordkloden og dens beboere gennem et budskab, for det tilfælde at nogen i en fjern fremtid skulle falde over en af vore rumsonder.
Han havde indledt et samarbejde med astronomen Carl Sagan (1934-1996), der blev kendt for sit store talent for at formidle videnskab.
Carl Sagan var præcis lige så optaget af spørgsmålet om liv i rummet, så ingen kunne bedre end de to formulere de budskaber, man ville sende med rumsonderne.
De første rumsonder, man sendte mod det ydre solsystem, var Pioneer 10 og 11. De var således rumfartens pionerer, og deres primære opgave var egentlig at undersøge, om en rumsonde kunne slippe helskindet gennem asteroidebæltet, som man ikke kendte alverden til før rumalderen.
Det viste sig ikke at være et problem – rummet er ret stort.
\ Læs mere
Pioneer 10 blev opsendt i marts 1972 mod Jupiter, og ved ankomsten i december 1973 sendte den os de første nærbilleder af Solsystemets største planet. Derefter gik ruten direkte bort fra vores solsystem med retning mod stjernen Aldebaran, også kaldet ‘Tyrens røde øje’, der ligger 65 lysår borte. Rejsen vil vare omkring to millioner år.
Det sidste signal fra Pioneer 10 blev modtaget i 2003.
Pioneer 11, der blev opsendt i april 1973, fløj forbi både Jupiter og Saturn, inden kursen gik i retning mod Mælkevejens centrum. Sidste kontakt til Pioneer 11 var i 1995.
Budskaberne ombord på Pioner 10 og 11
Frank Drake og Carl Sagan besluttede sig for at levere budskabet i form af en tegning. Her blev de hjulpet af Sagans hustru, Linda Sagan, der var kunstner.
Pladen viser først og fremmest skitser af mennesket – en mand og en kvinde, hvis størrelse vises i forhold til rumsonden. Nederst på tegningen vises Solsystemet sammen med ruten for Pioneer. Endelig er vist retning og afstand i binær kode til en række pulsarer, som var en ny opdagelse på den tid.
Både Pioneer 10 og 11 blev udstyret med denne plade.
Voyager 1 og 2
Voyager 1 og 2 blev opsendt i 1977 mod det ydre solsystem på en mission, der førte forbi de fire store gasplaneter Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun.
Vi har stadig kontakt til de to rumsonder, der nu er på vej bort fra Solsystemet. Begge rumsonder bærer budskaber i form af en gylden plade fra Jorden til en mulig finder i det interstellare rum.
Igen er det Drake og Sagan, der sammen med flere andre har udformet budskabet. Den gyldne plade er en forgyldt kobberskive, der bærer indtalte hilsner på 55 sprog fra Jordens folk, sammen med 115 billeder og utallige lyde, der repræsenterer vores hjemmeplanet.
Hertil kommer et afsnit, der skildrer Jordens biodiversitet og mangfoldigheden af menneskelige kulturer – lige fra Den Gyldne Port i Jerusalem til Den Kinesiske Mur, musik af Bach og Beethoven til Chuck Berry, fra bjergbrise til bragende brændinger, en hunds hyl og et babyskrig.
Igen er der naturligvis oplysninger om vores solsystem og dets beliggenhed i Mælkevejen.
Mon ikke vi mest sender sådanne budskaber for vores egen skyld – dog i det stille håb at en forbipasserende fremmed civilisation skulle blive opmærksom på budskabet fra Jorden.
Vi har da også sendt flere budskaber ud i rummet her fra Jorden, for eksempel da The Beatles i anledning af NASA’s 50-årsdag i 2008 fik lov til at sende deres sang ’Across the Universe’ ud i rummet i retning af Nordstjernen.
Arecibo-budskabet
Det mest berømte – og bedst gennemtænkte – er det budskab, der i 1974 blev sendt fra Arecibo-radioteleskopet på Puerto Rico.
Frank Drake var designeren bag budskabet, som blev udarbejdet i samarbejde især med Carl Sagan.
Anledningen var fejringen af en udbygning af Arecibo-teleskopet.
Budskabet skulle vise, hvordan videnskabsmænd dengang ville præsentere Jorden for en fremmed civilisation.
Målet for budskabet var den kugleformede stjernehob Messier 13, der befinder sig 21.000 lysår borte. Man havde regnet ud, at budskabet ved ankomsten netop ville dække hele kuglehoben.
Signalet vil således være 21.000 år undervejs, før det når sit mål, hvis der ellers er nogen til at modtage det.
For stjernerne i en kuglehob er både meget tætpakede og gamle, så det er ikke videre sandsynligt at finde en planet som Jorden.
Vi skal altså nok snarere se budskabet som en symbolsk handling, der skulle afklare nogle tanker for Drake og hans kolleger om, hvordan man bedst kunne formulere en henvendelse til en fremmed civilisation.
De senere år
Frank Drake forblev aktiv helt frem til sin død.
Han var professor både ved både Cornell University og University of California i Santa Cruz frem til 1996, ligesom han var leder af SETI Instituttet for Studier af Liv i Universet, som undervejs havde set dagens lys.
Dertil kom en række tillidsposter, der alle havde til formål at styrke naturvidenskaberne – og især astronomien.
Han beskrives i eftermælet som et varmt og venligt menneske, der ikke gjorde meget væsen af sig selv, men altid var parat til at lytte til andre.
Vi lader hans datter Nadia få det sidste ord:
»Min Papa D var elsket af mange og af mange grunde, men frem for alt mindes jeg i dag hans menneskelighed, hans ømhed, hans milde ånd – han var en kæmpe i livet og efterlader et kæmpe tomrum. Du lærte os, du vejledte os. Ad astra, min søde Papa D. Stjernerne er heldige.«
\ Drakes ligning og hans eget bud på talværdier
Drake selv havde nogle forslag til de talværdier, som skulle indsættes i ligningen, og de er såmænd hverken værre eller bedre end dem, vi har i dag.
Sagt kort var hans forslag følgende:
- R∗ = 1, altså en ny stjerne dannes per år i Mælkevejen – stadig et nogenlunde rimeligt gæt.
- fp = 0,2 til 0,5. I dag vil vi nok sætte tallet til tæt på 1, da opdagelsen af exoplaneter viser, at langt de fleste stjerner har planeter.
- ne = 1 til 5. Mellem 1 og 5 planeter egnede for liv i hvert planetsystem – nok for optimistisk.
- fl = 1. Livet opstår, hvor det overhovedet er muligt.
- fi = 1. Intelligent liv vil altid opstå – det er man ikke længere så sikker på.
- fc = 0,1 til 0,2. Et rent gæt fra Drakes side.
- L = Et sted mellem 1.000 år og 100 millioner år. I dag vil man måske opdele civilisationer i to grupper, de kortlivede med L = 1.000 år og de sikkert meget mere sjældne langlivede med en levetid på millioner af år.
Denne vurdering af de enkelte faktorer i Drakes ligning vil som løsning føre til både et meget lille tal for N – såvel som et meget stort tal. Og der står vi stadig, fordi vi mangler data for de fleste faktorer i ligningen.
Vi har kort sagt ikke noget input udefra.
\ Budskabet fra Arecibo
Budskabet, der blev sendt mod kuglehoben Messier 13 er et godt eksempel på, hvordan man i 1974 forestillede sig at præsentere Jorden for en fremmed civilisation.
Hvis man tolker beskeden korrekt, ville budskabet fra Jorden se således ud. For vores bekvemmelighed er budskabet farvelagt. Den fordel har en eventuel modtager ikke. (Design: Frank Drake og Carl Sagan – CC BY-SA 3.0)
Budskabet blev sendt digitalt ved bølgelængden 12,6 centimeter, og det bestod af 1.679 tegn. Antallet af tegn var valgt, fordi 1.679 netop er produktet af to primtal, 23 og 73 – man regner helt bestemt med, at modtageren er matematisk velorienteret.
Tallene kan nu tolkes på to måder som et skema – med enten 23 rækker og 73 søjler, eller omvendt. Vælger men den rigtige, vil det føre frem til budskabet, og herefter mangler man så bare at afkode det.
En test blandt de involverede forskere viste dog, at det var ikke særlig let. Man må bare håbe på en meget kvik modtager …
Budskabet er delt op i flere sektioner. Først præsenteres det binære talsystem, dernæst fremhæves fem tal, nemlig 1, 6, 7, 8 og 15. Det er netop atomnumrene på de grundstoffer, som livet her på Jorden er bygget op af, nemlig brint, kulstof, nitrogen, ilt og fosfor.
Så følger en beskrivelse af de kemiske stoffer, vi er opbygget af. Videre vises DNA-dobbeltspiralen, der jo er grundlaget for alt liv.
Dernæst følger en tegning af en 14 tern høj mand. Med lidt omtanke finder man ud af, at der er en naturlig længdeenhed indbygget i budskabet, nemlig bølgelængden på 12,6 centimeter. Altså er mandens højde 14 x 12,6 centimeter – eller godt 176 centimeter.
I venstre side følger så størrelsen på Verdens befolkningstal i 1974, der var på bare 4,3 milliarder.
Herefter går budskabet over til at tegne Solsystemet med den tredje planet fremhævet – her kommer vi fra!
Til sidst følger en tegning af Arecibo-radioantennen, der har sendt budskabet. De sidste to linjer fortæller i binær kode om antennens størrelse på 306 meter.
Sådan ser det ud, hvis man vælger den forkerte mulighed for fortolkning. (Grafik: Jarmo Kivekas)
