Quand on discute de la recherche de vie extraterrestre dans l'Univers, la majorité des gens pense au programme SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence) dont l'objectif est de détecter des signaux émis par une civilisation extraterrestre. Ce type de recherche, en cours depuis le début des années 1960 sous divers acronymes (OZMA, CETI, SERENDIP, SETI, etc.), vise à capter des ondes électromagnétiques (ondes radios, lumière visible, etc.) dont la source est clairement d'origine artificielle. Il s'agit évidemment d'un domaine de recherche très pointu faisant partie de l'ensemble beaucoup plus vaste des recherches de formes de vie ailleurs que sur la Terre. Néanmoins, afin de connaître la probabilité qu'un projet de cette nature soit couronné de succès, il faut répondre à la question suivante:

Combien existe-t-il de civilisations extraterrestres technologiquement avancées dans notre galaxie ?

Cette question est tout à fait similaire à celle de mon billet précédent sur les accordeurs de piano. Cependant, puisqu'il n'existe (malheureusement) pas d'annuaire téléphonique galactique (!), on doit donc se rabattre sur la recette décrite précédemment pour estimer la réponse. C'est d'ailleurs ce qu'a fait le radioastronome Frank Drake lorsqu'il s'est penché sur ce problème au début des années 1960.

Sous sa forme classique, l'expression analytique de l'équation, désormais connue sous le nom d'équation de Drake, peut s'écrire de la façon suivante (notez qu'il existe plusieurs variantes plus ou moins équivalentes):

Nc = Né * Fs * Fp * Nt * Fv * Fi * Tc/10,000,000,000

Nc est ce que l'on cherche, soit le nombre de civilisations extraterrestres technologiquement

avancées dans notre galaxie,

est le nombre d'étoiles dans notre galaxie,

Fs est la fraction de ces étoiles semblables au Soleil,

Fp est la fraction des ces étoiles accompagnées de planètes

Nt est le nombre de planètes semblables à la Terre dans un système planétaire donné,

Fv est la fraction de ces planètes où la vie apparaît,

Fi est la fraction sur lesquelles l'intelligence se développe,

Tc est la durée de vie en années d'une civilisation technologiquement avancée comparée à

l'âge de notre galaxie (environ 10 milliards d'années).

Les quatre premiers paramètres - , Fs, Fp, et Nt - sont de nature astronomique et peuvent donc en principe être estimés par le biais d'observations astronomiques. Les paramètres Fv et Fi ont un caractère biologique, tandis que le dernier, Tc, relève davantage de la sociologie.

Les paramètres et Fs sont désormais bien cernés; il y a environ 300 milliards d'étoiles dans notre galaxie et, de ce nombre, environ 30% ressemblent au Soleil. Il en va autrement pour les autres paramètres de l'équation.

Les deux suivants, Fp et Nt, sont moins bien connus. Depuis une quinzaine d'années, diverses techniques ont permis de découvrir quelques centaines de nouveaux systèmes planétaires parmi un échantillon de plusieurs milliers d'étoiles. À ce jour, la probabilité qu'une étoile soit accompagnée d'une ou plusieurs planètes est d'environ 5% (donc Fp = 0.05). Cependant les performances des télescopes modernes actuels ne révèlent que la présence de grosses planètes (semblables à Jupiter) en orbite près de leur étoile. Pour l'instant, la détection de planètes moins massives, plus petites, semblables à la Terre est hors de notre portée. Il est donc très difficile d'estimer la valeur réelle de Fp. Est-ce 10%, 50%, ou 100% ?

De même, aucune planète semblable à la Terre (masse, rayon, et distance adéquate à son étoile) n'a encore été détectée. La valeur de Nt demeure donc ambigue. Est-ce une ou deux "Terres" par système planétaire (Nt = 1 ou 2), ou une "Terre" pour deux, trois, quatre systèmes planétaires (Nt = 0.50, ou 0.33, ou 0.25) ou plus ?

La situation est encore pire dans le cas des paramètres biologiques Fv et Fi. Dans notre système solaire, on compte deux ou trois planètes semblables à la notre: la Terre, Mars, et possiblement Vénus. Or, mis à part la Terre, nous ne pouvons pas encore affirmer avec certitude si la vie est apparue ou non sur les deux autres (pour l'instant la réponse est non, mais on ne sait jamais...). En d'autres termes, dans le système solaire, est-ce que la fraction des planètes terrestres sur lesquelles la vie est apparue est 1/3, 2/3 ou 3/3 ? Qu'en est-il des autres systèmes planétaires ? Certains chercheurs affirment que la probabilité que la vie apparaisse sur une planète où les conditions sont propices est très grande (approchant 100%), puisque la vie sur notre planète est apparue très rapidement, soit moins de 500 à 800 millions d'années après sa formation, il y a 4.5 milliards d'années. Il faut toutefois se méfier de cet argument car il s'appuie sur un échantillon extrêmement petit !

Il en va de même pour estimer la fraction Fi des planètes sur lesquelles la vie intelligente se développe. On peut évidemment discuter longuement de la nature de l'intelligence... Pour les besoins du problème qui nous intéresse, je considère que l'intelligence est la capacité de créer une technologie qui permet de communiquer sur des distances astronomiques , autrement dit, d'inventer des émetteurs et des récepteurs radios. L'évolution de la vie sur notre planète montre que celle-ci est demeurée extrêmement simple pendant plus de 3 milliards d'années. En fait, pendant près de 90% de l'histoire de la Terre, la vie n'existait que sous la forme de microorganismes. Les premiers gros organismes multicellulaires (les premiers animaux) sont apparus récemment, il y a environ 500 à 600 millions d'années. De plus, seule l'espèce humaine, apparue il y a environ 1 million d'années, a développé une intelligence technologique supérieure. La probabibilité que la vie intelligente (au sens décrit ci-haut) fasse son apparition sur une planète semble donc faible compte tenu de son très lent développement sur notre planète. Encore une fois, cet argument peut être contesté dans un sens ou dans l'autre puisqu'il s'appuie sur un seul exemple !

Il ne reste qu'à estimer Tc, la durée de vie d'une civilisation technologiquement avancée. En fait, on devrait plutôt dire, l'intervalle de temps pendant lequel une civilisation technologiquement avancée demeure visible (ou détectable) à de grandes distances; plus cet intervalle est grand plus la probabilité qu'une civilisation extraterrestre soit détectée augmente. C'est ce que j'appelle le problème du routier affamé et du restaurant. En effet, imaginez un chauffeur de camion qui roule depuis longtemps sur une route dans une région isolée. Notre conducteur a faim et aimerait bien se restaurer. Imaginez maintenant qu'il traverse un petit village où se trouve un unique restaurant. La probabilité qu'il puisse manger dépend des heures d'ouverture de ce restaurant. S'il s'agit d'un restaurant ouvert 24 heures sur 24, il est assuré d'assouvir sa faim; la probabilité de manger est donc de 100%. Par contre, si le restaurant n'est ouvert que de midi à 13 heures (donc une heure), la probabilité devient beaucoup plus petite, soit 1/24 puisque notre routier peut arriver à n'importe quelle moment dans le village.

Essayons maintenant d'estimer Tc. L'histoire nous montre que la durée moyenne de survie des grandes civilisations est relativement courte, tout au plus quelques centaines à quelques milliers d'années. C'est particulièrement vrai dans le cas de notre civilisation technique, qui existe depuis seulement environ une centaine d'années. Les premiers émetteurs radios sont apparus vers 1930; l'activité radio de notre planète a donc augmenté depuis environ 80 ans. Or, en même temps que nous avons développé nos moyens de communication à grande distance (radio, télévision, radar), nous avons aussi mis au point des outils capables de mettre un terme à notre existence (arsenal nucléaire, pollution, etc.). Le risque que notre civilisation technologique soit de courte durée n'est donc pas nul. De plus, au cours des dernières années, les télécommunications se sont davantage orientées vers la fibre optique et la câblodistribution plutôt que sur les antennes et les radars; ainsi, la Terre redevient graduellement silencieuse d'un point de vue radio. On peut donc spéculer (et il s'agit bien de spéculation!) que la valeur de Tc est de l'ordre de quelques centaines d'années (100 à 1000 ans).

La discussion qui précède montre qu'estimer le nombre de civilisations extraterrestres technologiquement avancées dans notre galaxie demeure un calcul très aléatoire puisque nous connaissons mal la valeur de la plupart des paramètres. Certains s'y sont malgré tout risqués! Ainsi, avec des valeurs que l'on peut qualifier d'optimistes, soit Fp = 0.5, Np = 1, Fv = 1, et Fi = 0.5, on obtient

Nc = 300,000,000,000 * 0.3 * 0.5 * 1 * 1 * 0.5 *Tc/10,000,000,000

Nc ~ 2 * Tc

Avec Tc compris entre 100 et 1000, il y aurait alors environ 200 à 2000 civilisations extraterrestres technologiquement avancées présentement en activité dans notre galaxie. C'est très peu compte tenu de la taille de la Voie Lactée. La distance moyenne entre deux civilisations serait alors de plusieurs centaines à quelques milliers d'années-lumière. Selon cet estimé, notre voisin le plus proche est donc fort probablement trop éloigné pour entretenir une conversation soutenue! Le résultat devient encore pire si on opte pour des paramètres moins optimistes...

Tout au long de cette discussion, j'ai sciemment passé sous silence certaines questions sous-jacentes à l'énoncé du problème. Des questions telles que : Pourquoi limitons-nous le calcul à notre galaxie ? , Pourquoi pense-t-on que la vie apparaît sur des planètes semblables à la Terre ? , ou Pourquoi l'évolution de la vie sur notre planète joue-t-elle un rôle dans l'évaluation de certains paramètres ? . J'y reviendrai dans mon prochain et dernier billet sur le sujet.