幻影星系M74的新圖像展示了空間望遠鏡在多個波長下協同工作時的強大成像效果。
左圖為美國航空航天局（NASA）/歐洲航天局（ESA）哈勃空間望遠鏡（Hubble Space Telescope）對M74星系的成像，觀測範圍從朝向中心的較老、較紅的恒星，到其旋臂中較年輕且較藍的恒星，再到電離氫區（H II region）紅色氣泡中最活躍的恒星形成。
右圖為NASA/ESA/加拿大航天局（CSA）詹姆斯·韋布空間望遠鏡（James Webb Space Telescope）拍攝的圖像，這張截然不同的圖檔突出了星系旋臂内的大量氣體和塵埃，以及位于其核心的密集星團。
中間的組合圖像則将這兩者融合在一起，為這個“宏偉設計”的螺旋星系提供了真正獨特的視角。
哈勃和韋布在不同的電磁波譜下運作，科學家将來自兩者的資料結合起來，對所研究的天體進行更為全面的解讀。通過這種方式，來自哈勃和韋布的資料互相補充，提供了M74星系壯觀且全面的視圖。
圖檔來源：ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee and the PHANGS-JWST Team; ESA/Hubble & NASA, R. Chandar Acknowledgement: J. Schmidt
到目前為止，銀河系中應該存在多少個智慧文明？今年9月2日去世、享年92歲的美國天體實體學家弗蘭克·德雷克（Frank Drake），曾在1961年提出過一個方程來對此進行推算，德雷克公式（Drake equation）這個著名的方程以他的名字而命名，可以追溯到他自稱為“天真到不知緊張為何物”的一個職業生涯階段。
德雷克公式讓德雷克與詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）和埃爾溫·薛定谔（Erwin Schrödinger）齊名，這兩位傑出實體學家同樣也擁有以自己名字命名的方程式。但不同的是，德雷克的方程沒有包含自然法則，相反，它将一些人類還沒研究清楚的機率和比例組合成了一個知情估算。
無論将多合理的數值輸入方程式中（見下圖），都很難避免我們不應該是銀河系中孤獨的存在這一結論。德雷克一直是尋找外星生命的倡導者和支援者，但他的方程式真的道出了什麼嗎？
擴充的德雷克公式
德雷克公式可能看起來很複雜，但它的原理其實真的很簡單。它指出，在像我們這樣古老的星系中，通過廣播這些星系的存在而可探測到的文明數量，必須等于它們出現的速度乘以它們的平均壽命。
估算文明發生的速度似乎隻能停留在猜測，但德雷克意識到，它可以分解成更容易處理的參數。
他表示，文明發生的總速率等于合适恒星形成的速率乘以那些擁有行星的恒星比例。然後再乘以每個系統能夠承載生命的行星數量，乘以生命開始萌生的行星比例，乘以生命變得智慧的行星比例，乘以廣播它們存在的行星比例。
難以确定的參數值
弗蘭克·德雷克
圖檔來源：wikipedia, CC BY-SA
當德雷克第一次提出他這個公式時，唯一有信心确認的參數就是恒星形成的速度：大約每年30顆。
至于下一個參數，在1960年代時，我們還沒有證據表明其他的恒星都是有行星的，這個數值保守估計約為十分之一。然而，從1990年代科學家開始了系外行星（exoplanet）觀測，在本世紀又得到了蓬勃的發展，如今這些觀測使我們确信大多數恒星都有行星。
常識告訴我們，大多數由多個行星組成的系統，都将包括一個距離其恒星适當距離的行星，以支援生命的誕生，地球就是我們太陽系中的那顆星球。此外，火星在過去可能是一片生命欣欣向榮的景象，甚至現在有些生命可能仍然存在。
如今我們還意識到，行星不需要足夠溫暖來讓水在行星表面維持液态，即使是在被冰覆寫的天體的内部海洋中，生命也可以出現，而支援這裡液态水存在的熱量，則來自放射性能量或潮汐能。
舉例來說，木星和土星的衛星中就有幾個潛在的候選者，而當我們将衛星也作為能夠承載生命的選項時，每個行星系統的可居住天體平均數量很容易就會超過1個。
然而，等式右邊參數的值仍然更容易受到質疑，有些人會認為，隻要有幾百萬年的時間，生命就會在任何合适的地方萌芽。
這将意味着，生命真正出現的合适天體比例幾乎等于1。另一波人則認為，我們還沒找到證據表明生命起源于地球以外的任何地方，生命的誕生實際上可能是極其罕見的事件。
而生命一旦開始了，最終就會進化出智慧嗎？它可能必須通過微生物階段并首先成為多細胞生命。
有證據表明，多細胞生命在地球上萌生的次數不止一次，是以成為多細胞生命可能并不是什麼障礙。然而其他人也指出，在地球上持續進化的“正确類型”多細胞生命隻出現過一次，在銀河系規模上可能是很罕見的。
智慧的誕生可能會讓某一物種比其他物種更具競争優勢，這意味着它的進化更有可能持續發生，但我們對此也尚不确定。
智慧生命是否會将技術發展到它（無意或有意）在太空中傳播其存在的階段？也許對于像我們這樣的星球表面居民來說，答案是肯定的，但對于沒有大氣層的冰凍星球内部海洋的居民來說，這可能也是罕見的。
文明能持續多久？
可探測文明的平均壽命L呢？在1950年代，電視傳輸開始讓地球可以從遠處被探測到，對于我們自己而言，L的最小值約為 70 年。
但總的來說，L可能會受制于文明的崩潰（我們自己再持續100年的可能性有多大？），或受制于網際網路繁榮下無線電廣播的近乎消亡，或出于對惡意銀河系鄰居的恐懼而故意選擇“靜默”。
你如果能自己研究這些數值，你會發這真的很有趣！你會發現如果L超過 1000 年，N（可探測文明的數量）很可能就會超過100。在2010年的一次采訪中，德雷克說他對N的最佳猜測是大約 10000。
我們對于系外行星的了解每年都在增加，在技術的發展下我們正在進入一個前所未有的時代，通過測量系外行星的大氣成分，天文學家或許能在不久的将來揭示生命存在的證據。在接下來的十年或二十年裡，我們可以期待對生命存在的類地行星比例進行更可靠的估計。
我們可能還是無法得知星球内部海洋中是否存在生命，但我們可以期待從對木星、土星和天王星的寒冷衛星的觀測任務中獲得更多資訊。當然，我們或許也可以檢測到來自外星智慧的實際信号。
不管怎樣，弗蘭克·德雷克的方程式已經激發了如此多的研究領域，它将繼續帶給我們發人深省的觀測角度。為此，我們應該心存感激。
原文作者：
大衛·羅瑟裡（David Rothery）
英國開放大學（The Open University）行星地學教授
參考來源：
https://theconversation.com/frank-drake-has-passed-away-but-his-equation-for-alien-intelligence-is-more-important-than-ever-189935