Persamaan Drake dalam Bidang Astrobiologi

Penulis: Wan Mohd Aimran Wan Mohd Kamil

Nota kepada pembaca: Frank Drake, seorang ahli astronomi radio yang banyak berjasa dalam usaha pencarian makhluk pintar di angkasa lepas telah meninggal dunia pada 5hb September 2022. Rencana ringkas ini mengupas salah satu sumbangan penting beliau dalam bidang astrobiologi, iaitu persamaan Drake.

Usaha mencari makhluk hidup di angkasa lepas secara saintifik lazimnya dimulakan dengan meneliti satu-satunya planet yang diketahui berpenghuni setakat ini, iaitu planet Bumi. 

Makhluk hidup muncul agak awal dalam sejarah kejadian Bumi. Sekiranya tempoh usia Bumi selama 4.6 ribu juta tahun dimampatkan menjadi 24 jam dan Bumi diciptakan pada 12:00 tengah malam, maka makhluk hidup telah muncul seawal pukul 4:00 pagi.

Pemerhatian ini menjurus kita kepada tiga kesimpulan penting:

  1. Pertama, penyiasatan keadaan Bumi sewaktu pembentukan dan perkembangannya mungkin boleh berikan kita petua berharga tentang kemungkinan wujudnya makhluk hidup di planet-planet lain.
  2. Kedua, ciri-ciri persekitaran Bumi purba boleh dijadikan sandaran kepada syarat-syarat kewujudan makhluk hidup di planet-planet lain.
  3. Ketiga, sekiranya planet-planet lain memiliki ciri-ciri persekitaran menyerupai Bumi purba, maka planet-planet tersebut juga berpotensi menampung makhluk hidup.

Oleh itu, usaha kita untuk mencari makhluk hidup di angkasa lepas merupakan usaha mencari planet-planet mirip Bumi di dalam galaksi kita.

Semakin banyak planet mirip Bumi yang kita berjaya temui, maka semakin cerahlah peluang untuk kita mencari makhluk hidup di dalam galaksi kita.

Dalam usaha kita mencari makhluk hidup di planet-planet mirip Bumi, makhluk hidup tersebut seeloknya menyerupai makhluk pintar yang menghuni Bumi, khususnya umat manusia.

Mungkin saja makhluk hidup muncul dan berkembang-biak di sesebuah planet, namun akhirnya tidak cukup berteknologi atau tidak berminat untuk berhubung dengan makhluk-makhluk lain dalam galaksi yang sama.

Lebih membimbangkan jikalau makhluk hidup tersebut menjahanamkan diri mereka sendiri dengan perlumbaan senjata atau menghauskan sumber asli planet mereka yang akhirnya mengakibatkan kepupusan besar-besaran.

Oleh itu, usaha kita mencari makhluk hidup di alam semesta merupakan usaha berhubung dengan makhluk pintar yang menghuni galaksi kita.

Andaikata makhluk pintar wujud di dalam galaksi kita, mampukah kita menganggarkan jumlah bilangannya?

Kita boleh memikirkan contoh yang lebih ringkas untuk meneroka persoalan ini.

Katakan kita melawat sebuah taman tema air dan berminat untuk menganggarkan bilangan orang pelawat di dalamnya.

Cara semula jadi untuk menentukan jumlah bilangan pelawat di sesebuah tempat adalah dengan membilang mereka seorang demi seorang.

Meskipun cara bancian sebegini akan membuahkan jawapan yang pasti, namun ianya renyah untuk dilakukan dan menuntut keadaan yang agak unggul sebelum dapat dilakukan dengan baik.

Justeru, kita perlu mencari cara alternatif yang bersifat tidak langsung.

Sekiranya difikirkan dengan teliti, bilangan pelawat yang berada di dalam taman tema air tersebut pada satu-satu masa boleh dicerakinkan kepada dua faktor utama.

Pertama, berapa orang pelawat yang memasuki taman tema air tersebut setiap jam. Kedua, berapa jam seseorang pelawat berada di dalam taman tema air tersebut.

Dengan mendarab kedua-dua kuantiti ini, iaitu kadar kemasukan pelawat ke dalam taman tema air dan tempoh lawatannya, jumlah bilangan pelawat di dalam taman tema air tersebut dapat dihitung secara kasar.  

Kita juga boleh memanfaatkan cara yang serupa untuk menghitung jumlah bilangan makhluk hidup pintar di angkasa lepas kerana kita tidak mampu melakukan bancian dengan melawat setiap satu planet yang bertaburan di angkasa raya.

Frank Drake (1930-2022), seorang ahli astronomi Amerika Syarikat telah mencadangkan cara ini sebagai salah satu strategi dalam bidang astrobiologi hampir 60 tahun yang lalu.

Dengan mengambil kira kekerapan kemunculan peradaban pintar di angkasa lepas dan jangka hayat peradaban tersebut, Drake telah mengenalpasti tujuh faktor yang memungkinkan kemunculan makhluk hidup pintar.

Ketujuh-tujuh faktor ini merangkumi faktor astronomi, geologi, biologi, antropologi dan sosiologi.

Pertama sekali, kita tahu bahawa bintang merupakan sumber tenaga utama bagi makhluk hidup di alam semesta ini. Oleh itu, bolehlah diyakini bahawa kewujudan peradaban pintar memerlukan bintang. Justeru, kadar kelahiran bintang dalam galaksi kita dijadikan faktor PERTAMA dalam perumusan beliau. Simbolnya R sub bintang.

Namun begitu, tidak semua bintang memiliki planet yang mengelilinginya sedangkan planet merupakan habitat kehidupan. Maka, jumlah makhluk hidup pintar yang boleh wujud tertakluk kepada pecahan bintang dalam galaksi kita yang memiliki planet. Ini merupakan faktor KEDUA. Simbolnya f sub p.

Sebutir bintang boleh dikelilingi oleh beberapa buah planet. Matahari sendiri dikelilingi oleh lapan buah planet dan setiap planet pula dikelilingi oleh beberapa satelit semulajadi atau bulan masing-masing. Namun, peradaban pintar hanya wujud di salah satu daripada lapan buah planet ini.

Ternyata hanya sebahagian sahaja daripada jumlah planet yang mampu menjadi habitat kehidupan. Oleh itu setelah ditentukan pecahan bintang yang memiliki planet, kita perlu menentukan sebanyak mana planet yang memiliki persekitaran yang mampu menampung makhluk hidup berbanding yang tidak mampu menampu makhluk hidup. Inilah faktor KETIGA dalam persamaan beliau simbolnya n sub e.

Kemudian, faktor KEEMPAT yang perlu diambil kira ialah, daripada kesemua planet yang cukup syarat untuk menampung makhluk hidup, apakah pecahan planet yang berjaya menampung dan mengembang biak makhluk hidup?. Simbolnya f sub l.

Setelah itu, walaupun sesebuah planet itu dihuni, berapa banyak daripada planet tersebut berjaya mempunyai makhluk hidup yang sudah berevolusi menjadi makhluk pintar? Oleh itu, faktor KELIMA menumpukan kepada pecahan planet dihuni oleh makhluk pintar sahaja. Simbolnya f sub i.

Sesebuah planet boleh dihuni oleh beberapa spesies pintar. Di Bumi misalnya, kepintaran asas juga telah dikesan oleh ahli biologi dalam haiwan-haiwan lain seperti orang utan, ikan lumba-lumba dan sotong kurita.

Namun, insan sajalah yang telah membangunkan teknologi yang dapat menghebahkan kewujudannya ke angkasa lepas. Oleh itu, faktor KEENAM menumpukan kepada pecahan peradaban pintar yang mempunyai teknologi serta berminat menzahirkan kewujudannya ke angkasa lepas. Simbolnya f sub c.

Jika diteliti sejarah peradaban insan, kita hanya berjaya membangunkan teknologi komunikasi radio sejak 100 tahun yang lalu sedangkan peradaban terawal berusia puluhan ribu tahun. Justeru, siaran radio oleh umat manusia hanya berlangsung sejak sebahagian kecil kewujudannya sahaja iaitu kira-kira 0.5 peratus sejarah manusia.

Oleh yang demikian, faktor KETUJUH merupakan tempoh masa peradaban pintar tersebut telah memancarkan sebarang bentuk isyarat yang boleh dikesan dari angkasa lepas. Simbolnya L.     

Ketujuh-tujuh faktor ini membentuk sebuah persamaan yang dikenali sebagai persamaan Drake.

Tugas kita adalah untuk memilih angka-angka yang sesuai untuk ketujuh-tujuh faktor tersebut. Hasil darab kesemua angka-angka ini akan membuahkan anggaran bilangan peradaban pintar  yang boleh dikesan menerusi isyarat di dalam galaksi kita. Simbolnya adalah N.

Apakah julat bagi nilai N? Ianya bergantung kepada angka-angka yang dimasukkan untuk ketujuh-tujuh faktor ini.

Angka-angka untuk empat faktor terawal dalam persamaan ini boleh ditetapkan secara objektif dan pasti berdasarkan kajian astronomi dan astrofizik. Manakala angka-angka untuk tiga faktor terakhir lebih subjektif kerana melibatkan andaian tentang sifat-sifat unik makhluk hidup seperti kepintaran, perkembangan teknologi dan nilai kebudayaan. Apa yang terpakai untuk umat manusia tidak semestinya terpakai untuk makhluk pintar di luar sana.

Namun, itu tidak bermaksud kita langsung tidak boleh meneka julat bagi nilai N, khususnya had bawah dan had atasnya.

Misalnya, kita boleh bersepakat bahawa had bawah nilai N mestilah 1, dan ini merujuk kepada peradaban manusia di Bumi.

Untuk had atas pula, Drake telah menganggarkan nilai N boleh mencecah 1000 sehingga 100 juta peradaban pintar dalam galaksi kita.

Kita boleh membandingkan angka-angka ini dengan bilangan bintang yang terkandung dalam galaksi kita. Galaksi kita mengandungi kira-kira 100 billion bintang dan berdiameter 200,000 tahun cahaya.

Sekalipun kita membuat anggaran pesimis, peradaban pintar terdekat dengan kita mungkin berada pada jarak ribuan tahun cahaya dari Bumi!

Oleh itu, keseluruhan luasan galaksi kita boleh didiami oleh satu peradaban pintar, iaitu peradaban manusia di Bumi. Ataupun galaksi kita mungkin dipadati oleh ratusan juta peradaban pintar.

Persamaan Drake bukanlah sebuah persamaan matematik atau fizik yang jitu, sepertimana persamaan Maxwell atau Schrodinger.

Namun, ia bermanfaat kerana telah menukarkan kejahilan kita tentang bilangan peradaban pintar yang mungkin wujud dalam galaksi kita menjadi sebuah persoalan ilmiah yang boleh diselidiki dengan teratur.

Kongsikan artikel ini: