臺北市立天文科學教育館

天文學家法蘭克·德瑞克於1961年設計了一個方程，用來推測在銀河系內，可以和我們接觸的外星智慧文明的數量N = R * f_p * n_e * f_l * f_i * f_c * L

N：銀河系中可偵測到電磁發射（無線電波等）的文明數量；

R：每年形成的恆星數量；

f_p ：擁有行星系統的恆星所佔的比例；

n_e：每個太陽系具有適當生命生存環境的行星數量；

f_l：適合生命實際出現的行星的比例；

f_i：存在生命的行星中出現智慧生命的比例；

f_c：發展出可偵測其存在跡象的技術的文明比例；

L：此類文明產生此類跡象的平均時間長度（年）。

圖說：德瑞克在白板上寫下了他著名的方程式。

這7個變數一直是一種有根據的猜測遊戲，導致了這樣的預測，即這種文明應該是普遍存在的。但如果這是真的，為什麼沒有確鑿的證據證明它們的存在呢？這一矛盾被稱為費米悖論（Fermi paradox），以義大利核物理學家、諾貝爾獎得主恩里科·費米博士的名字命名，他後來向同事非正式地提出了這個問題。研究人員表示生命在地球上已經存在了大約40億年，但像動物這樣複雜的生物體直到大約6億年前才出現，也就是現代板塊構造開始不久之後。板塊構造確實啟動了進化機器，我們認為我們了解其中的原因。論文中，研究團隊建議修改德瑞克方程式的一個因素f_i，即出現智慧生命的孕育行星的比例，進而考慮海洋和大陸的必要性以及板塊構造的存在。在最初的表述中，這個因素被認為接近1，或者100%，也就是說，所有擁有生命的行星上，只要在足夠的時間裡，生命的進化都會向前推進，成為智慧文明。但我們的觀點認為事實並非如此。

研究團隊提出了對德瑞克方程式的修訂，將f_i定義為兩項乘積，分別是f_oc和 f_pt，f_oc為具有重要大陸和海洋的適居系外行星的比例；f_pt為擁有長期板塊構造的行星比例。根據團隊的分析，擁有最佳水量的系外行星比例可能非常小，預估f_oc的值在0.0002到0.01之間；而持續時間超過5億年的板塊構造也是極不尋常的，導致f_pt估計值小於0.17。將此兩個因素相乘時，會得到一個非常小的f_i估計值，介於0.003%到0.2%之間，而非100%。這解釋了為什麼在我們銀河系中發展有利智慧生命的行星條件如此罕見，並解決了費米悖論。生物地球化學認為，固體地球特別是板塊構造加速了物種的演化。研究人員表示像這樣的研究可以激發人們對更大謎團的廣泛思考，並提供一個例子，說明我們如何將地球系統的知識應用於有關宇宙的有趣問題上。相關研究成果發表於《Scientific Reports》期刊上。（編譯／趙瑞青）

資料來源：SCI NEWS