Die erste Zivilisation, mit der wir Kontakt aufnehmen, wird es schon viel länger geben als die Menschheit

Kürzlich hat Autor Matt Williams an der UT eine Serie mit dem Titel „ Jenseits von Fermis Paradox “, das einen Blick auf mögliche Lösungen zu einer der bekanntesten Fragen der Wissenschaft wirft: „ Wo sind alle ?' Wie Matt erläutert, gibt es mehrere hypothetische Lösungen, aber irgendwann kann ein Tag kommen, an dem wir sie definitiv beantworten können.

Die Betrachtung dieses Tages wirft eine ganze Reihe neuer Fragen auf, nicht zuletzt wie wird eine intelligente Zivilisation aussehen, die wir vorfinden? Carl Sagan verbreitete die Vorstellung, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass eine außerirdische Zivilisation in Bezug auf den technologischen Fortschritt unserer entspricht. Was er nicht ansprach, war das relative Alter der Zivilisation und was dies in Bezug auf ihr Interesse an der Kommunikation mit uns bedeuten könnte. Nun hat ein Team von Astronomen mithilfe eines der am meisten unterschätzten mathematischen Werkzeuge eine Antwort auf diese Frage gefunden: Statistik. Ihr Modell liefert eine einfache Antwort: Jede intelligente Zivilisation ist wahrscheinlich älter als wir und möglicherweise viel älter.

Die Arbeit unter der Leitung von Dr. David Kipping in Columbia, wird in einem neuen Papier im International Journal of Astrobiology. Es begann damit, dass Dr. Kipping und seine Co-Autoren, Dr. Adam Frank vom Flatiron Institute und Dr. Caleb Schraf von der University of Rochester, überlegten, wie Menschen mit einer Milliarden Jahre alten Zivilisation in Kontakt treten würden. Um die Bedeutung dieser Frage zu verstehen, müsste man abschätzen, wie wahrscheinlich es ist, dass eine Milliarde Jahre alte Zivilisation existiert.

Diese Frage ist nicht besonders einfach zu beantworten, da wir keine direkten Beweise für Milliarden Jahre alte Zivilisationen haben. Die historischen Aufzeichnungen liefern jedoch zwei Arten ähnlicher Datensätze, wenn auch auf viel kleineren Zeitskalen: Wie lange historische Zivilisationen haben dauerte , und wie lange Arten selbst letzte . Die Autoren versuchten, ein statistisches Modell zu finden, das zu diesen beiden Datensätzen angemessen passt. Es ist kein logischer Sprung, dieses Modell auf die Lebenszeit außerirdischer Zivilisationen anzuwenden.

Eine Inschrift auf der Innenseite eines Bechers in Linear A, einer Schrift der minoischen Zivilisation, die vor Tausenden von Jahren ausgestorben ist und deren Schrift nie entziffert wurde.
Bildnachweis: Sir Arthur Evans, Scripta Minoa: The Written Documents of Minoan Crete

Passenderweise folgen beide Datensätze einem ähnlichen statistischen Modell, der sogenannten Exponentialverteilung. Exponentielle Verteilungen sind in der Statistik sehr verbreitet und erfordern praktischerweise nur eine einzige Variable, um die Form der Kurve zu bestimmen. In diesem Modell wird die gesamte Verteilung durch die durchschnittliche Lebensdauer einer Zivilisation beschrieben. Auch bei der Suche nach vernünftigen Werten für diesen Parameter waren historische Daten nützlich, wobei die am besten passende durchschnittliche Lebensdauer etwa das Doppelte des aktuellen Alters unserer Zivilisation beträgt.

Beispiele für Exponentialverteilung und wie die einzelne Variable (Lamba / ?) die Form der Kurve beeinflussen kann.
Bildnachweis: Newystats / Wikipedia

Dr. Kipping und seine Co-Autoren weisen darauf hin, dass diese exponentielle Verteilung zwar ein vernünftiger Punkt ist, um einige Details herauszuarbeiten, aber eine Vereinfachung einer höchstwahrscheinlich sehr komplexen Berechnung ist. Trotz dieser Vereinfachung kann die Arbeit einige sehr interessante Einsichten ziehen.

Das Durchschnittsalter einer potentiellen außerirdischen Zivilisation ist eine dieser Erkenntnisse. Die Autoren berechnen, dass eine Zivilisation, die wir entdecken, im Durchschnitt etwa doppelt so alt ist wie unsere eigene. Ein interessanter Vorbehalt hier ist, dass sie nicht direkt angeben, wie alt unsere eigene Zivilisation ist, und darauf hinweisen, dass die Mathematik unabhängig vom Alter funktioniert. Zum Beispiel, wenn eine Person das Alter unserer Zivilisation als das 12.000 Jahre dass wir Ackerbau betreiben, dann ist es wahrscheinlich, dass Zivilisationen im Durchschnitt 24.000 Jahre lang auf nachweisbare Weise weiter Ackerbau betreiben. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Zivilisation am Ende dieses Zeitraums zerstört wird, es bedeutet einfach, dass sie nicht mehr das tun, was verwendet wurde, um eine „Zivilisation“ zu definieren.

Die Farmen der Zukunft könnten ganz anders und nicht so nachweisbar sein, was nach der Theorie der Autoren zu einem endgültigen Ende unserer „Landwirtschafts“-Zivilisation führen könnte.
Bildnachweis: Aleph Farms

Ein weiteres Beispiel zeigt, wie dies funktionieren könnte. Nach Schätzungen des Autors beträgt die Lebensdauer einer Zivilisation, die Radiowellen in den Weltraum aussendet, wahrscheinlich nur 200 Jahre, etwa das Doppelte der Lebensdauer der 100 Jahre dass wir dies bereits getan haben. Ungefähr zu dieser Zeit würde eine Zivilisation, die Radio verwendet, höchstwahrscheinlich damit beginnen, fortschrittlichere Technologien zu verwenden, die omnidirektionale Rundfunkwellen wie Laser ersetzen. Während es also aufgehört hat, als „radioemittierende“ Zivilisation zu existieren, sind seine Mitglieder immer noch am Leben und nutzen eine neue, etwas weniger nachweisbare Technologie.

Das Papier gibt auch einige weitere Einblicke in das Thema dieser Nachweisbarkeit. Zu Sagans Zeit war die Suche nach außerirdischer Intelligenz ( EINSTELLEN ) konzentrierte sich fast ausschließlich auf Radiowellen, da dies die häufigste Form elektromagnetischer Wellen war, die wir als Spezies in den Weltraum aussendeten. Mit fortschreitender Technologie sind wir jedoch immer weniger auf Funk angewiesen, was bedeutet, dass wir heute weniger und schwächere Funkübertragungen aussenden als zu Sagans Zeiten.

Einer anderen Studie zufolge wären diejenigen, die sie sendeten, längst tot, selbst wenn die Menschheit außerirdische Funksignale entdecken würde. Quelle: Wissenschaftsnachrichten

Alternativ sind wir auch besser darin geworden, andere potenzielle Merkmale einer technologischen Zivilisation zu erkennen. Zusammengefasst wurden diese Funktionen als „ Technosignaturen “ und reichen von gerichteten Laserpulsen bis hin zu Heatmaps von Exoplaneten. Dr. Kipping weist darauf hin, dass eine neue Generation von Teleskopen tatsächlich in der Lage sein wird, einige dieser Technosignaturen auf nahegelegenen Exoplaneten zu erkennen, was uns einen Blick auf potenzielle außerirdische Zivilisationen ermöglicht, die wir noch nie zuvor beobachten konnten. Es könnte auch die Art von Fragen, die er in dem Papier behandelt, viel relevanter machen.

Video, in dem Fraser die Möglichkeit von Technosignaturen diskutiert.

Eine weitere Frage, auf die sich das Papier bezieht, ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine entdeckte Zivilisation entweder älter oder jünger ist als wir. Dies könnte weitreichende Auswirkungen darauf haben, wie oder ob wir uns entscheiden, den ersten Kontakt zu initiieren. Die Schlussfolgerung, zu der das Papier kommt, ist faszinierend und auf den ersten Blick nicht intuitiv ersichtlich.

Exponentielle Kurven haben einen großen Teil der Fläche unter der Kurve (d. h. die Gesamtzahl der Zivilisationen) im unteren Teil der Kurve, mit einer immer geringer werdenden Zahl in einem weiter außen ausgestreckten „Schwanz“. Wenn man diese exponentielle Verteilungskurve verwendet, sind ungefähr 60% der Zivilisationen wahrscheinlich jünger als wir, während 40% wahrscheinlich älter sind. Auf den ersten Blick würde dies bedeuten, dass wir eher einer Zivilisation begegnen, die jünger ist als wir. Dies erklärt jedoch nicht ein Phänomen, das als zeitlicher Bias bekannt ist.

Video, in dem Fraser potenzielle „Große Filter“ diskutiert, die eine intelligente Zivilisation zerstören könnten.

Dr. Kipping verwendet eine Urlaubsanalogie, um zeitliche Verzerrungen zu beschreiben. Wenn Sie in der Dominikanischen Republik Urlaub machen, ist es wahrscheinlicher, dass Sie jemanden treffen, der dort für zwei Tage oder zwei Wochen zu Besuch ist? Die naheliegende Antwort ist zwei Wochen, da die Wahrscheinlichkeit, dass Sie gleichzeitig mit ihnen im Urlaub sind, einfach größer ist. Dasselbe gilt für zeitgleiche Zivilisationen. Obwohl es mehr Zivilisationen gibt, die kürzer leben als unsere, ist es viel unwahrscheinlicher, dass wir gleichzeitig mit ihnen existieren. Wie Matt in seiner Serie Fermi Paradox erklärt, ist dies ein Beispiel für die „ Kurze Fensterhypothese “. Der Youtube-Kanal Cool Worlds, betrieben von Dr. Kipping, hat auch ein Video Erklären Sie dieses Papier, das eine hervorragende Grafik enthält, die zeigt, wie diese zeitliche Verzerrung in der Praxis funktioniert.

Cool World Youtube Channel Video, moderiert von Dr. David Kipping, dem Hauptautor des neuen Papers. Das Video geht detailliert auf die Ergebnisse des Papiers ein.
Bildnachweis: Cool Worlds Youtube Channel

Dieses Ergebnis ist die wichtigste Schlussfolgerung des Papiers – dass jede Zivilisation, die wir entdecken, eher älter als wir ist als jünger. Tatsächlich zeigt die Mathematik, dass eine Zivilisation, die wir finden, mit einer Wahrscheinlichkeit von 10 % mehr als zehnmal älter ist als wir. Wenn diese Zivilisationen der exponentiellen technologischen Wachstumskurve folgen, der die Menschheit in den letzten paar Jahrhunderten gefolgt ist, „verwirrt sich der Verstand, wie viel fortgeschrittener eine solche Zivilisation sein könnte“, bemerkt Dr. Kipping.

Er wies auch darauf hin, dass diese statistischen Modelle die meisten praktischen Auswirkungen haben, wenn man Zivilisationen mit mehrdeutigen technischen Fähigkeiten betrachtet. Wenn eine Zivilisation merklich fortgeschrittener ist als wir, beispielsweise eine, die einen Dyson-Schwarm aufbauen kann, werden ihre technologischen Fähigkeiten und ihre technologischen Fähigkeiten nicht mehr in Frage gestellt. Wenn es uns jedoch gelingt, eine Wärmeinsel auf einem nahegelegenen Exoplaneten zu entdecken, könnte es sich um eine Zivilisation handeln, die gerade die Steinzeit hinter sich hat oder bereits eine vollwertige KI entwickelt hat.

Die Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) lauscht auf Funksignale anderer Zivilisationen. In diesem Bild arbeiten Radioteleskope in SETIs Allen Telescope Array (ATA) hart mit der Milchstraße im Hintergrund. Bildquelle: SETI

Das wahre Ergebnis dieser statistischen Modelle besteht darin, zu zeigen, dass jede Zivilisation, die wir entdecken können, wahrscheinlich älter ist als wir. Diejenigen, die daran interessiert sind, darüber nachzudenken, ob und wie wir mit einer nachweisbaren Zivilisation interagieren würden, sollten diese Tatsache im Hinterkopf behalten. Und wenn es uns eines Tages gelingt, unwiderlegbare Beweise für eine andere Zivilisation zu entdecken, können wir dem von den Autoren entwickelten Modell einen weiteren Datenpunkt hinzufügen und sehen, wie valide es wirklich ist.

Erfahren Sie mehr:
Internationale Zeitschrift für Astrobiologie – Kontaktungleichheit: Der erste Kontakt wird wahrscheinlich mit einer älteren Zivilisation sein
Coole Welten – Warum wir von älteren außerirdischen Zivilisationen umgeben sein können