天文学家：如果地球是平均水平，我们应该在60光年以内找到外星生命

1960年，在准备第一次会议时寻找外星智慧（SETI），传奇天文学家和SETI先驱弗兰克·德雷克博士公布了他的概率方程，用于估计我们银河系中可能的文明数量 - 又名。这德雷克方程.

这个等式中的一个关键参数是n_e，我们银河系中能够支持生命的行星数量——又名。“宜居。”当时，天文学家还不确定其他恒星有行星系统。但多亏了像这样的任务开普勒,5,523颗系外行星已经确认，另有9,867人等待确认！

根据这些数据，天文学家对我们银河系中宜居行星的数量进行了各种估计 - 根据一项估计，至少有1000亿颗！

在一个近期研究，Piero Madau教授介绍了一个数学框架，用于计算距离太阳100秒差距（326光年）以内的宜居行星的数量。

假设地球和太阳系是常态的代表，Madau计算出这个空间体积可能包含多达11,000地球大小的类地（又名岩石）系外行星在其恒星的宜居带（HZs）内运行。

Madau教授是加州大学圣克鲁斯分校（UCSC）的天文学和天体物理学教授。他研究的核心是哥白尼原理，以波兰著名天文学家、日心说模型的发明者尼古拉斯·哥白尼命名。

也被称为宇宙学原理（或平庸原理），该原理指出人类和地球都没有特权来观察宇宙。简而言之，当我们仰望太阳系和宇宙时，我们看到的是全体代表.

在他的研究中，Madau考虑了时间依赖因素如何在我们宇宙中生命的出现中发挥了至关重要的作用。

这包括我们银河系的恒星形成历史，重元素（在第一批恒星内部锻造）对星际介质（ISM）的富集，行星的形成以及行星之间水和有机分子的分布。

正如Madau向Universe Today解释的那样，德雷克方程中没有明确强调时间和年龄的核心作用：

“德雷克方程相当于对可能影响探测我们周围有生命的世界以及最终技术先进的外星文明的可能性的因素（概率）的有用教学总结。
但这种可能性和这些因素取决于当地银河盘的恒星形成和化学富集历史，以及简单微生物和最终复杂生命的出现时间表。

地球是我们银河系的一个相对较新的行星，大约在45亿年前与我们的太阳形成（使其不到宇宙年龄的33%）。与此同时，生命花了大约5亿年的时间才从大约40亿年前存在于地球上的原始条件中出现。

大约5亿年后，光合作用以单细胞生物的形式出现，代谢二氧化碳并产生氧气作为副产品。

这逐渐改变了我们大气的化学组成，引发了大氧化事件大约24亿年前，复杂生命形式的最终崛起。

随后是一个漫长而复杂的化学和生物进化过程，最终导致了适合复杂生命的条件和所有已知物种的出现。

鉴于这些随时间变化的步骤的重要性，Madau认为德雷克方程只是故事的一部分。展望它，他创建了一个数学框架来估计什么时候“温带类地行星”（TTP）形成于银河系的角落，微生物生命可能已经出现。

德雷克方程，一个数学公式，用于在宇宙中发现生命或先进文明的概率。（罗切斯特大学）

该框架允许天文学家确定哪些潜在的目标恒星（基于质量，年龄和金属量）可能是寻找大气生物特征的最佳候选者。

正如Madau所描述的那样，他的方法包括将长寿恒星，系外行星和TTP的本地人口视为一系列数学方程，这些方程可以通过数值作为时间函数求解：

“这些方程描述了恒星，金属，巨行星和岩石行星的变化率，以及太阳邻里历史上宜居世界的形成，在太阳邻里的历史中，来自天基和地面设施的大量新数据以及当前和下一代恒星和行星调查的目标证明了更详细的计算是合理的。
这些方程本质上是统计的，即它们不描述单个行星系统的诞生和演化，而是描述太阳100秒差距内TTP的数量（随着时间的推移）的变化。

最终，Madau的分析表明，在距离太阳100秒差距的范围内，可能有多达10,000颗岩石行星与恒星的HZ一起运行。

他还发现，我们太阳系附近TTP的形成可能是偶发性的，从大约100亿至110亿年前恒星形成的爆发开始，随后是大约50亿年前产生太阳系的另一个峰值事件。

从Madau的数学框架中得出的另一个有趣的结论表明，100秒差距内的大多数TTP可能比太阳系更古老，这证实了我们是派对的相对后来者！

同样有趣的是这项研究可能对寻找外星生命产生的影响。

使用普遍接受的地球上生命出现（无生物发生）的时间表，并对其他行星上生命的普遍性进行保守估计 -f_l德雷克方程的参数 - 马道的框架还表明了最近的系外行星可能存在多远：

“因此，如果微生物生命在地球上超过1%的TTP中迅速出现（这是一个很大的假设），那么人们预计最接近，拥有生命的类地行星距离不到20%[65光年]，”他说。
“这可能是在下一代大型地面设施和仪器寻找可居住性标记和生物特征时持谨慎乐观态度的原因。毋庸置疑，生物特征的检测将极具挑战性。而且也有可能生命非常罕见，以至于在KPC或更多范围内没有生物特征可供我们检测。

当然，不能保证太阳系附近的任何TTP都能支持生命。无生物发生的原因和共性是最不为人所知的科学追求之一，主要是因为它的数据太少了。

只有一个例子（地球和陆地生物），科学家们不能自信地说出生命出现需要什么样的条件组合。Madau还强调（与德雷克方程一样），他的方法本质上是统计的。尽管如此，他的工作可能会在不久的将来对天体生物学产生重大影响。

以我们的太阳系为指导，以及许多其他有大量数据的参数（即恒星形成，质量，大小，金属量以及附近在恒星HZ内运行的系外行星的数量），科学家将能够优先考虑恒星系统，以便使用下一代望远镜进行研究。马道说：