Es wird 400.000 Jahre dauern, bis man Außerirdischen begegnet? Wie wird das berechnet?

Der Science-Fiction-Autor Liu Cixin sagte in „Kosmische Gedanken“, dass die Menschen eines Tages ihre zerbrechlichen Körper in Metallsamen stecken, über alle trostlosen und wohlhabenden Welten fliegen und Dinge wahrnehmen werden, die Götter nicht wahrnehmen können. Dies könnte tatsächlich der Zweck ihrer Existenz sein – als Zeugen der Schönheit des Universums zu dienen.

Werden die Menschen, während sie die Schönheit des Universums erleben, auf außerirdische Zivilisationen treffen? Nach aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen ist die Erde immer noch dieser schöne und einsame Planet. Innerhalb des erforschbaren Bereichs wurden bisher keine Spuren der Existenz außerirdischer Zivilisationen gefunden.

Wie lange wird es dauern, bis wir eine außerirdische Zivilisation finden? Im kürzlich erschienenen „Astrophysical Journal“ nannte uns ein Forscherteam der Beijing Normal University eine konkrete Zahl: 400.000 Jahre.

Angenommen, es gäbe außerirdische Zivilisationen außerhalb der Erde, würde es mindestens mehrere tausend Jahre dauern, bis wir die Möglichkeit hätten, mit ihnen zu kommunizieren. Dieser Prozess wird optimistisch geschätzt etwa 2.000 Jahre dauern. Im pessimistischen Fall wird es weitere 400.000 Jahre dauern, bis Kontakt mit Außerirdischen hergestellt wird.

Wenn wir die Ursprünge der menschlichen Zivilisation zurückverfolgen, sind es nur ein paar tausend Jahre Geschichte. Ob es nun 2.000 oder 400.000 Jahre sind, für den Menschen, der auf der Zeitskala winzig ist, ist es sehr wahrscheinlich, dass wir keine Chance haben, Außerirdischen zu begegnen. Schließlich besteht die Gefahr, dass die Menschheit aufgrund von Bedrohungen wie Atomexplosionen, extremen Klimabedingungen, tödlichen Viren und Planetenkollisionen innerhalb weniger tausend Jahre ausgestorben ist.

Obwohl die Schlussfolgerung nicht so optimistisch ist, ist das Interessantere an dieser Studie, dass die Forscher uns einen konkreten Zeitpunkt der Begegnung nannten: 2.000 und 400.000 Jahre. Worauf basieren diese konkreten Zahlen?

Gedankenexperiment: Die Drake-Gleichung

Um die Frage zu beantworten, wann wir auf außerirdische Zivilisationen treffen werden, müssen wir zunächst die Wahrscheinlichkeit und Anzahl der existierenden außerirdischen Zivilisationen annehmen. Die Antwort auf diese Frage basiert auf einem von Menschen vorgeschlagenen Gedankenexperiment.

Die Suche nach kommunikativen außerirdischen Zivilisationen begann im Jahr 1960. Die Menschheit hat verschiedene Methoden ausprobiert, um außerirdische Zivilisationen zu erforschen, unter anderem mit Detektoren, Radiowellen und Weltraumerkundungsprogrammen, konnte jedoch keine Anzeichen von Leben auf anderen Planeten finden. Viele Astronomen und Biowissenschaftler glauben, dass die Umgebung von Exoplaneten in den frühen Stadien ihrer Entstehung sehr instabil ist, was die Entstehung außerirdischen Lebens zu schwierig macht. Die Astrobiologen Chopra und Linney Weaver haben außerdem erklärt, dass die ökologischen Bedingungen in der Frühzeit der Planetenentstehung sehr rau waren, mit Vulkanausbrüchen, der Verbreitung giftiger Gase und häufigen Einschlägen zahlreicher Meteoriten, wodurch es für Leben schwierig wurde, zu entstehen.

Obwohl die Bedingungen für die Entstehung von Leben hart sind, wird es in einem so riesigen Universum immer Planeten geben, die so viel Glück haben wie die Erde. Wissenschaftler glauben an diese Tatsache und versuchen, Wege zu finden, um die Zahl außerirdischer Zivilisationen zu schätzen, die mit der Erde kommunizieren können.

Der Astronom Frank Drake begann 1961 ein Programm zur Suche nach außerirdischen Zivilisationen in den Radiobändern. Gleichzeitig schlug Drake eine Formel vor, um die Anzahl der kommunizierenden Zivilisationen in der Milchstraße zu schätzen, die sogenannte Drake-Gleichung: N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L, wobei N die Anzahl der Zivilisationen in der Milchstraße mit nachweisbarer elektromagnetischer Strahlung ist; R* ist die Sternentstehungsrate, die für die Entwicklung intelligenten Lebens geeignet ist; Fp ist der Anteil der Sterne mit Planetensystemen, Ne ist die Anzahl der für Leben geeigneten Planeten in der Milchstraße, Fl ist der Anteil der für Leben geeigneten Planeten, auf denen tatsächlich Leben vorkommt; Fi ist der Anteil der Planeten mit Leben, auf denen intelligentes Leben vorhanden ist; Fc ist der Anteil der Zivilisationen, die eine Technologie entwickelt haben, die erkennbare Zeichen ihrer Existenz in den Weltraum abgibt; L ist die Zeitspanne (in Jahren), in der eine solche Zivilisation erkennbare Signale in den Weltraum abgibt.

Diese Formel ist ein Gedankenexperiment. Es gibt viele Variablen. Die Variablen der Drake-Gleichung sind in der Reihenfolge vom Einfachsten bis zum Schwierigsten angeordnet, und die genauen Werte der Variablen selbst sind schwer zu bestimmen. Es wird nicht nur eine große Anzahl von Schlussfolgerungen gezogen, sie sind auch nicht besonders genau. Aufgrund seiner Einschränkungen wurde es von vielen Wissenschaftlern kritisiert.

Obwohl die Drake-Gleichung selbst vielfach kritisiert wurde, bietet sie auch einen Anhaltspunkt für die Erforschung außerirdischer Zivilisationen. Bei der Analyse außerirdischer Forschung entscheiden sich viele junge Wissenschaftler dazu, ihre Forschungsschätzungen auf Grundlage dieser Gleichung vorzunehmen. Im Verlauf der Forschung fügen sie nach und nach viele variable Faktoren hinzu und bereichern sie, wie etwa die Geschichte der Sternentstehung in Galaxien, die Verteilung der Metallhäufigkeit und die Möglichkeit, dass Sterne Planeten in ihren bewohnbaren Zonen haben.

Die bekannteste Studie, bei der die Drake-Gleichung zur Schätzung außerirdischer Zivilisationen verwendet wurde, wurde 2020 von zwei Forschern der School of Physics and Astronomy der University of Nottingham durchgeführt. Die beiden Wissenschaftler nutzten die Annahme, dass sich außerirdisches Leben auf Exoplaneten auf ähnliche Weise entwickelt wie auf der Erde, um die Anzahl der kommunizierenden außerirdischen Zivilisationen in der Milchstraße zu schätzen. Sie errechneten, dass es in der Milchstraße möglicherweise 36 aktive außerirdische Zivilisationen gibt. Das nächstgelegene ist ein rotes Zwergsternsystem in 17.000 Lichtjahren Entfernung. Sogar die nächstgelegene außerirdische Zivilisation ist zu weit entfernt, um entdeckt und mit ihr kommuniziert zu werden.

Zurück zur neuesten Forschung der Beijing Normal University: Die 400.000 Jahre Daten wurden ebenfalls auf Grundlage der Drake-Gleichung berechnet.

Begegnung mit Außerirdischen: 2000 Jahre und 400.000 Jahre

Die Studie „Die mögliche Anzahl von CETIs in der Milchstraße und die Wahrscheinlichkeit einer Kommunikation zwischen diesen CETIs“ der Beijing Normal University geht auf Grundlage früherer Forschungen noch einen Schritt weiter. Auf der Grundlage der Drake-Gleichung untersuchten die beiden Wissenschaftler zunächst die Anzahl möglicher Planeten und die Zeit, die es dauern würde, bis sich Leben so weit entwickelt hätte, dass es mit der Außenwelt kommunizieren könnte. Indem sie diese Parameter als Variablen verwendeten, berechneten sie Daten für 2.000 und 400.000 Jahre.

Unter anderem betonten die beiden Autoren der Studie die numerische Einstellung von Fc in der Drake-Gleichung. Da die Wahrscheinlichkeit, dass hochintelligentes Leben kommunizieren kann, nicht bestimmt werden kann, wurden drei verschiedene Koeffizienten von 0,1 %, 0,01 % und 0,001 % künstlich ausgewählt. Die Methode zur Schätzung dieses Koeffizienten wird in dem Dokument nicht näher erläutert und kann tatsächlich nicht erklärt werden. Der Wert selbst ist schwer zu schätzen. Nachdem diese Schlüsselvariablen festgelegt worden waren, simulierten die Forscher die Zeit, die wir unter verschiedenen Anfangsbedingungen benötigen würden, um mit intelligenten Außerirdischen zu kommunizieren.

Die Studie schätzt, dass unter optimistischen Umständen außerirdische Zivilisationen bereits nach 25 Prozent des Lebenszyklus eines Sterns auftreten könnten, während auf jedem Planeten die Wahrscheinlichkeit, dass sich Lebensformen zu einer außerirdischen Zivilisation entwickeln, nur 0,1 Prozent beträgt. In diesem Szenario gäbe es über 42.000 außerirdische Zivilisationen in verschiedenen Stadien ihrer Entwicklung, verteilt über die Milchstraße. Theoretisch würde es nur 2.000 Jahre dauern, um eine Zweiwegekommunikation mit außerirdischen Zivilisationen zu erreichen.

Wenn wir einen extremeren Fall betrachten, bei dem der Stern viel älter ist und möglicherweise 75 % seines Lebenszyklus überschritten hat, beträgt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer außerirdischen Zivilisation nur 0,001 %. Dadurch würde die Wahrscheinlichkeit, dass in der Milchstraße eine außerirdische Zivilisation auftaucht, auf lediglich 111 sinken und innerhalb von 400.000 Jahren könnte eine Zweiwegekommunikation mit einer außerirdischen Zivilisation stattfinden.

Obwohl eine konkrete Zahl von 400.000 Jahren berechnet wurde, ist diese Antwort tatsächlich auch das Ergebnis eines Gedankenexperiments, da die Forschung auf der durch die Drake-Gleichung simulierten Zeit basiert und der Schlüsselparameter Fc (die Wahrscheinlichkeit, dass hochintelligentes Leben kommunizieren kann) ein völlig künstlich festgelegter Wert ist, sodass das endgültige Berechnungsergebnis noch immer umstritten ist. Daher lautet die Antwort auf die Frage, wie viele Jahre es dauern wird, Außerirdische zu finden und mit ihnen zu kommunizieren, strenggenommen immer noch Chaos.

Natürlich ist dies, wenn man davon ausgeht, dass die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten dieser Schlussfolgerung besteht, egal ob es sich um 2.000 oder 400.000 Jahre handelt, für die menschliche Lebensskala zu lang. Angesichts von Bedrohungen wie extremen Klimabedingungen, der Gefahr nuklearer Explosionen, tödlichen Viren und Planetenkollisionen ist noch immer unklar, ob die Menschheit so weit gehen kann. Das Überleben der Zivilisation ist im Maßstab des kosmischen Raums und der ewigen Zeit zu gering.

Dennoch ist die Forschung immer noch wertvoll. Andere Wissenschaftler meinten, Wissenschaftler könnten noch immer wertvolle Modelle auf der Grundlage logischer Annahmen erstellen oder zumindest vernünftige Schätzungen zur Häufigkeit solcher Zivilisationen abgeben.

In der wissenschaftlichen Forschung gibt es viele unbekannte Situationen, aber wir können nicht mit der Erforschung aufhören, nur weil sie unbekannt sind. Diskussionen über Hypothesen und Modelle sind wichtige Bindeglieder in der Entwicklung wissenschaftlicher Forschung. Die Arbeit der Vorgänger wird für die zukünftige Forschung immer von fortbestehendem Wert sein.

Aktives Aufrufen einer außerirdischen Zivilisation

Auf der Suche nach außerirdischen Zivilisationen haben die Menschen neben der theoretischen Forschung noch viele andere Dinge getan. In den 1960er Jahren begannen die Menschen mit dem „Ozma-Projekt“. Dies ist das erste Mal, dass Menschen auf organisierte und geplante Weise im Weltraum nach außerirdischen Zivilisationen gesucht haben. Im Jahr 1992 startete die NASA das Projekt zur Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) und baute zwei riesige Radioteleskope. Sie durchsuchen den Nachthimmel nach Signalen, die von außerirdischen Zivilisationen tief im Universum stammen könnten, und nach Spuren von Technologie, die von außerirdischen Zivilisationen verwendet wurde. Obwohl das Projekt aufgrund mangelnder Fortschritte eingestellt wurde, wurde es 2018 neu gestartet und die beiden Radioteleskope arbeiten noch immer unermüdlich.

China ist auch an der Erforschung außerirdischer Zivilisationen beteiligt. Im Jahr 2001 wurde Chinas FAST-Projekt (Five00-meter Aperture Spherical Radio Telescope) offiziell gestartet. Nach 15 Jahren harter Arbeit wurde FAST im Juli 2016 offiziell fertiggestellt und ist damit das empfindlichste Einzelapertur-Radioteleskop der Welt. Derzeit wird das FAST-Teleskop auch zur Beobachtung außerirdischer Zivilisationen eingesetzt. Obwohl Wissenschaftler sehr aktiv nach möglichen außerirdischen Zivilisationen im Universum suchen, gab es bisher keine verlässlichen Fortschritte. Nach vielen Schwierigkeiten bei der Erfassung von Funkwelleninformationen über mutmaßliche außerirdische Signale wurde schließlich bestätigt, dass es sich um elektromagnetische Störungen handelte, die auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen waren.

Auch wenn die Ergebnisse nicht zufriedenstellend sind, hat die Menschheit bei der Erforschung des Weltraums rasche Fortschritte gemacht. Wir werden feststellen, dass die Entwicklung im Luft- und Raumfahrtbereich in den letzten Jahren sichtlich rasant war. Auf der Tagesordnung standen der erfolgreiche Start der Chang'e-Sondenreihe zur Monderkundung, die erfolgreiche Landung und Inbetriebnahme von Marssonden wie Tianwen und Perseverance, der Sprung des Sonnenerkundungssatelliten Xihe, die bemannte Mondlandung und die Marsimmigration. Das Aufkommen der kommerziellen Raumfahrt hat es auch mehreren wohlhabenden Privatpersonen ermöglicht, ihre Augen am Weltraum zu weiden.

Bei der Erforschung der Tiefen des Weltraums erzielen wir ständig Durchbrüche und erweitern unseren begrenzten Horizont Stück für Stück. Die Alten sagten: Wer den Himmel kennt, wird der König sein. Die Menschen von heute haben den Wunsch der Alten, den Himmel zu erreichen, durch interstellare Raumflüge von Sonden, bemannte Raumfahrt und zukünftige interstellare Migration verwirklicht. Diese Technologien verbreiten sich allmählich und strahlen ihre Wirkung auf die Erforschung außerirdischer Zivilisationen aus.

Im Zuge der Erforschung außerirdischer Zivilisationen gibt es unterschiedliche Stimmen. Die von Hawking vertretene Opposition rät den Menschen, außerirdischen Zivilisationen nicht nach Belieben Informationen preiszugeben. Wenn das Universum wirklich dem Gesetz des dunklen Waldes entspricht, könnte es geplündert und zerstört werden, wenn es freigelegt wird. Doch Wissenschaftler, die einen radikalen Kontakt befürworten, ignorieren diese Stimmen. Im Jahr 1973 flog die Pioneer-Sonde der NASA mit Informationen zur Position der Erde in den Weltraum und hat inzwischen den Planetengürtel erreicht. Auch das Arecibo-Observatorium in den USA schickte eine Reihe von Informationen an den 25.000 Lichtjahre von der Erde entfernten Kugelsternhaufen „M13“, um nach Außerirdischen zu suchen. Das Internationale Astronomische Observatorium plant außerdem, im Jahr 2023 das chinesische Radioteleskop FAST zu nutzen, um Informationen von der Erde in die zentrale Region der Milchstraße zu senden, wo sich zig Milliarden Sterne befinden.

Gleichzeitig erforschen wir aktiv die Tiefen des Weltraums und senden Informationen zur Erde, um auf den Kontakt mit Außerirdischen zu warten. Der riesige Nebel hat diese Anfragen verschluckt, und die Menschheit hat bisher keine zivilisierten Antworten erhalten. Das Warten auf eine Antwort macht den Menschen nervös. Schließlich weiß niemand, ob die Zivilisation, die mit uns Kontakt aufnimmt, Kommunikation und Frieden genauso liebt wie wir oder ob sie unsere Ressourcen plündern und uns zerstören will.

Ob es darum geht, den Ursprung des Lebens zu erforschen oder verschiedene Ressourcen von außerirdischen Zivilisationen zu gewinnen: Wir müssen unsere Neugier befriedigen und uns gleichzeitig auf das Schlimmste vorbereiten. Wenn das Gesetz des Universums der dunkle Wald ist, wird unsere Zivilisation untergehen.

Für uns gibt es kein Zurück mehr, da unsere Lage offengelegt wurde. Der Kontakt mit außerirdischen Zivilisationen steht unmittelbar bevor. Wir sind langsam dabei, sie zu finden, aber wenn es fortgeschrittene Zivilisationen gibt, ist es angesichts der offengelegten Informationen über die Erdkoordinaten schwer zu sagen, wann die fortgeschrittene außerirdische Zivilisation zu uns kommen wird. Es könnte ein Ereignis in unserem Leben sein. Was die Menschheit betrifft, sollten wir uns bei der Entwicklung auf uns selbst verlassen, die Luft- und Raumfahrttechnologie stärken, unser Wissen und unsere wissenschaftliche und technologische Macht anhäufen und verschiedene Vorbereitungen treffen. Falls wir glauben, dass die Abkürzung ein Umweg oder sogar eine Zerstörung ist, können wir zumindest Widerstand leisten.