• Começa com um estrondo

Alienígenas, SETI e o legado de Frank Drake: 1930-2022

Lembrando Frank Drake, que transformou a busca por vida alienígena e inteligência extraterrestre em um empreendimento científico completo.

Principais conclusões

• Talvez a maior pergunta que já fizemos sobre a existência seja se estamos sozinhos ou não: existem outras civilizações inteligentes e tecnologicamente avançadas além de nós?
• Onde podem estar os alienígenas? Eles simplesmente não estão dispostos a entrar em contato conosco? Eles existem mesmo? A única maneira de realmente descobrir é procurar cientificamente a resposta verdadeira, seja ela qual for.
• A pessoa que transformou a busca por vida e inteligência extraterrestres em ciência foi Frank Drake. Ele faleceu em 2 de setembro de 2022 aos 92 anos. Aqui está o que ele deixou para trás.

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Ao longo da história humana, cada vez que olhamos para cima em direção ao dossel brilhante do céu noturno de planetas, estrelas, Via Láctea e muito mais, não conseguimos parar de nos perguntar o que poderia estar lá fora. Havia outras estrelas como o Sol, outros mundos como a Terra e outros seres vivos, inteligentes e autoconscientes, talvez não tão diferentes dos humanos, neste vasto Universo que habitamos? À medida que a astronomia e a astrofísica se desenvolveram como ciências ao longo dos séculos e milênios, nosso conhecimento do que está lá fora aumentou tremendamente, mas nossa admiração pela possibilidade de vida além da Terra nunca diminuiu.

Em 1950, o famoso físico Enrico Fermi perguntou em voz alta: “Mas onde está todo mundo?” Em 2022, essa pergunta – agora conhecida como o Paradoxo de Fermi – ainda pesa em nossas mentes coletivas sem uma resposta definitiva. Mas menos de uma década depois que Fermi fez sua pergunta, o cientista Frank Drake começou a transformar essa questão de filosófica em científica. Ele se tornou a primeira pessoa a começar a procurar sinais de vida alienígena tecnologicamente avançada, foi pioneiro na Busca por Inteligência Extraterrestre (SETI), projetou a primeira mensagem a ser transmitida da humanidade para qualquer alienígena curioso que pudesse estar ouvindo e apresentou o primeiro método por estimar o número de civilizações alienígenas inteligentes que podem estar por aí, agora, para nos comunicarmos: a Equação de Drake.

Em 2 de setembro de 2022, Frank Drake morreu aos 92 anos, após uma carreira gloriosa que revolucionou seu campo, mas com a humanidade ainda por fazer nossa primeira descoberta de vida além da Terra. Seu legado permanecerá conosco para as próximas gerações, e todos nós teremos que agradecer a ele quando descobrirmos vida extraterrestre – ou mesmo inteligência extraterrestre – pela primeira vez.

Esta imagem do Very Large Array no sudoeste dos Estados Unidos destaca a importância de matrizes de antenas de rádio na medição de muitas propriedades diferentes do nosso Universo, incluindo a busca de potenciais sinais extraterrestres que foram criados por uma espécie inteligente.

Drake foi o primeiro a perceber o poder da radioastronomia para comunicações interestelares entre civilizações inteligentes. De todos os sinais que se propagam pelo Universo, nenhum viaja mais rápido que os fótons: as partículas sem massa que compõem todas as formas de luz no Universo. Viajando à velocidade da luz no vácuo – e o espaço interestelar/intergaláctico é o melhor vácuo do Universo conhecido – os únicos meios de comunicação comparativamente rápidos são as ondas gravitacionais e os neutrinos cósmicos: ambos são muito mais difíceis de detectar.

A luz vem em muitos comprimentos de onda diferentes; não apenas a luz visível que nossos olhos estão bem adaptados para ver. Existem comprimentos de onda mais curtos: ultravioleta, raios X e raios gama, todos os quais possuem maiores quantidades de energia por fóton do que a luz visível. No lado de comprimento de onda mais longo, há ondas de infravermelho, microondas e rádio, com comprimentos de onda mais longos correspondendo a energias mais baixas por fóton. No caso das ondas de rádio, você pode criar mais de um milhão de fótons nessa faixa de frequência pela mesma quantidade de energia que custaria criar um único fóton de luz visível. É possível codificar uma quantidade enorme de informações em sinais de rádio gastando muito pouca energia em relação a qualquer outra opção.

As escalas de tamanho, comprimento de onda e temperatura/energia que correspondem a várias partes do espectro eletromagnético. Você tem que ir para energias mais altas e comprimentos de onda mais curtos, para sondar as menores escalas. Nas maiores escalas de comprimento de onda, apenas quantidades muito pequenas de energia são necessárias para codificar uma grande quantidade de informação. Até um quatrilhão (10^15) de fótons de rádio poderiam ser criados com a mesma quantidade de energia necessária para criar apenas um fóton de raios gama.

Embora os sinais de rádio naturais sejam abundantes em todo o Universo, Drake percebeu que uma civilização alienígena tecnologicamente avançada poderia criar deliberadamente um sinal inequívoco que anunciava: “Estamos aqui e não somos naturais”. Coisas como padrões de pulso matematicamente reconhecíveis, sinais de vídeo ou áudio e outros tipos de informações codificadas podem ser extraídas de qualquer sinal de rádio recebido, limitado apenas pela imaginação e limitações tecnológicas da espécie alienígena que escolhe fazer tal transmissão.

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Drake se tornou o primeiro a recomendar e conduzir um levantamento sistemático de objetos de interesse no céu, procurando por tais sinais alienígenas inteligentes. Embora numerosos candidatos tenham surgido ao longo do tempo, nenhum permanece que não possa ser explicado através de processos astrofísicos naturais. Hoje, empreendimentos como o Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI) continuam o legado de Drake, vasculhando o conjunto completo de dados de rádio da Via Láctea e além para quaisquer sinais que possam surgir como criações deliberadas e inteligentes.

Antes de seu colapso em 2020, o telescópio Arecibo foi o primeiro a ver várias rajadas rápidas de rádio da mesma fonte. Embora não sejam um sinal de origem alienígena inteligente, o telescópio tem sido usado para estabelecer muitos dos limites mais estritos na existência de civilizações alienígenas transmissoras, bem como para transmitir mensagens da humanidade para o Universo.

Drake também vislumbrou a possibilidade de que talvez, depois de milhares ou milhões de anos, ou mesmo períodos mais longos anunciando sua presença ao Universo, alienígenas inteligentes dentro da Via Láctea simplesmente tivessem desistido da possibilidade de que alguém estivesse lá fora. Talvez fosse até possível que nossa civilização terrestre, aqui na Terra, fosse a espécie mais avançada no momento. Nesse caso, ele percebeu, caberia a nós sermos os primeiros a anunciar nossa presença aos outros: engajando-nos em um esforço conhecido como “SETI ativo” ou METI: Messaging Extra-Terrestrial Intelligence.

Drake percebeu que uma quantidade incrível de energia – pelo menos em relação à energia normalmente usada para transmissões de rádio na Terra – seria necessária para criar uma mensagem que pudesse ser recebida por uma civilização situada na vasta extensão interestelar. Quando o telescópio de Arecibo em Porto Rico foi concluído, Drake projetou o que hoje é conhecido como a mensagem de Arecibo: um sinal simples contendo apenas algumas centenas de bytes de informação, mas que era inconfundivelmente inteligente por natureza. Cheio de informações sobre quem, o quê e onde estávamos, juntamente com um “código de instruções” matemático para entender essa mensagem, foi a primeira vez que transmitimos deliberadamente uma mensagem destinada a um observador extraterrestre inteligente.

Mesmo que tenha sido decodificado incorretamente, como ilustrado aqui, o sinal da mensagem de Arecibo neste formato parece suficientemente organizado para permitir que um receptor extraterrestre inteligente desta mensagem conclua que não é um sinal aleatório.

Mas, sem dúvida, a contribuição mais duradoura que Drake já fez para o campo da ciência foi através da equação que agora leva seu nome: a equação de Drake. A pergunta de Fermi, “Mas onde está todo mundo?” traz consigo três pressupostos.

1. Que os alienígenas não estão e nunca estiveram presentes na Terra.
2. Que, se a vida inteligente é comum em toda a galáxia, deve ser apenas uma questão de tempo até que uma civilização avance tecnologicamente até o ponto em que explorou toda a galáxia e deveria ter feito “contato” conosco a essa altura.
3. E, portanto, algo está errado, ou pelo menos intrigante, sobre nossa linha de pensamento e as conclusões que estamos tirando.

Onde estava a falha nesse argumento? A vida inteligente é extremamente incomum, talvez? A vida poderia ser inteligente, mas os desafios da exploração interestelar são simplesmente grandes demais – independentemente da tecnologia – dadas as restrições impostas pelas leis da física? Os humanos são simplesmente muito primitivos, muito desinteressantes ou muito falhos para querer para entrar em contato conosco? Tanto antes quanto depois de Drake, ideias como essa foram lançadas como possíveis resoluções para o Paradoxo de Fermi.

A equação de Drake é uma maneira de chegar a uma estimativa do número de civilizações tecnologicamente avançadas na galáxia ou no Universo hoje. No entanto, ele se baseia em várias suposições que não são necessariamente muito boas e contém muitas incógnitas para as quais não temos as informações necessárias para fornecer estimativas significativas.

A abordagem de Drake foi revolucionária. Simplesmente perguntar: “Onde estão todos os alienígenas?” está muito distante de algo que podemos esperar medir hoje, com a tecnologia atual. Em vez disso, Drake adotou a abordagem de dividir uma questão tão complexa em componentes menores e mais digeríveis. Cada uma dessas perguntas menores poderia ser respondida de forma científica, mas cada resposta nos aproximaria do objetivo geral de entender quais deveriam ser nossas expectativas para formular uma estimativa precisa para o número de civilizações que existem, certo agora, para nos comunicarmos.

O detalhamento de Drake afirmou que, se você multiplicasse:

• a taxa de formação de estrelas (número de novas estrelas formadas por ano), que ele assumiu que era constante,
• pelas frações de estrelas, em geral, que possuíam planetas,
• pelo número de planetas semelhantes à Terra (ou seja, potencialmente habitáveis) em torno de cada estrela possuidora de planetas,
• pela fração daqueles planetas onde a vida realmente surge,
• pela fração de planetas vivos onde a vida inteligente surge,
• pela fração de planetas com vida inteligente que atingem o nível de tecnologia necessário para receber e enviar comunicações interestelares, e que se engajam nesse esforço,
• pela quantidade de tempo que tal civilização existe, em média, antes de ser extinta,

você terminaria com um número que refletia quantas civilizações inteligentes estavam lá fora, agora, para a humanidade se comunicar.

Alienígenas inteligentes, se existirem na galáxia ou no Universo, podem ser detectáveis ​​a partir de uma variedade de sinais: eletromagnéticos, da modificação do planeta ou porque estão viajando no espaço. Mas não encontramos nenhuma evidência de um planeta alienígena habitado até agora. Podemos estar realmente sozinhos no Universo, mas a resposta honesta é que não sabemos o suficiente sobre a probabilidade relevante para dizer isso.

O notável avanço dessa abordagem é fácil de ver. Sim, é verdade que, na ausência de conhecimento de cada um desses termos, é impossível fazer uma estimativa precisa de quantas civilizações extraterrestres inteligentes existem por aí. Mas ao quebrar um problema grande e complexo em componentes menores e mais digeríveis, a equação de Drake nos deu uma maneira sistemática de começar a investigar os vários fatores que influenciam quantas civilizações extraterrestres existem, bem como quantos “sucessos parciais” existem. lá fora para cada passo ao longo do caminho.

Deveria, por exemplo, haver muitos planetas ao redor de estrelas com condições que poderiam tê-las levado a serem potencialmente semelhantes à Terra: onde os ingredientes brutos e as condições plausíveis para o surgimento da vida estão presentes, algo que poderíamos descobrir através do esforço da astronomia sozinho. Deve haver muitos casos de planetas habitados lá fora na galáxia e no Universo – onde a vida emergiu da não-vida – independentemente de quão complexa, diferenciada ou inteligente essa vida se tornou. E mesmo que existam apenas algumas civilizações inteligentes (talvez até mesmo uma) na Via Láctea de hoje, pode ter havido muitas outras no passado, que simplesmente foram extintas por meios naturais ou devido à autodestruição.

O teste nuclear Ivy Mike foi o primeiro dispositivo termonuclear do mundo: onde as reações de fissão e fusão se combinam para criar um rendimento mais energético do que uma bomba de fissão sozinha pode alcançar. Ao contrário das bombas lançadas em Hiroshima e Nagasaki, onde o rendimento foi medido em dezenas de quilotons de TNT, os dispositivos termonucleares podem chegar a dezenas ou mesmo centenas de megatons de TNT equivalente. Existem dispositivos suficientes em nosso planeta para trazer um fim completo à civilização humana na Terra.

Claro, é fácil apontar inúmeras falhas e descuidos na equação de Drake, dada a compreensão atual do Universo. Por exemplo, a taxa de formação de estrelas muda ao longo da história do Universo, assim como a fração de estrelas que se formam com planetas ao seu redor; isso é inevitável em um Universo que começou com um Big Bang quente há uma quantidade finita de tempo, e veio a existir sem os elementos pesados ​​necessários para formar planetas rochosos como a Terra ou os ingredientes brutos para a vida.

Mas Drake não tinha como saber disso; quando ele formulou sua equação pela primeira vez, a evidência crítica que apoiava o Big Bang quente como a ideia preferida para nossas origens cósmicas – o Fundo de Microondas Cósmica – ainda não havia sido descoberto. Hoje, podemos fazer estimativas muito melhores do número de planetas potencialmente semelhantes à Terra que existem por aí, e podemos ser mais granulares sobre isso: quantos deles estão em torno de estrelas de cada um dos vários tamanhos, massas, tempos de vida e metalicidades (ou seja, com frações específicas de elementos pesados ​​em relação à quantidade que temos em nosso próprio Sistema Solar) que estrelas e sistemas estelares vêm? Hoje, esses números são calculáveis.

Os mais de 5.000 exoplanetas confirmados em nossa galáxia até agora incluem uma variedade de tipos – alguns semelhantes a planetas em nosso Sistema Solar, outros muito diferentes. Entre eles estão uma variedade que não temos em nosso Sistema Solar que são amplamente chamadas de “super-Terras” porque são maiores que o nosso mundo. No entanto, todos, exceto os planetas mais quentes, com mais de 130% do raio da Terra, provavelmente serão mini-Netunos, não super-Terras, e a habitabilidade potencial permanece uma questão em aberto.

A ideia e a abordagem recomendadas por Drake, no entanto, resistiram, mesmo que algumas das especificidades que ele apresentou tenham evoluído desde então. Hoje, os cientistas estão adotando uma abordagem em três frentes em suas tentativas de alcançar o marco que Drake sempre sonhou que um dia alcançaríamos, mas nunca viveríamos para ver: a descoberta de vida alienígena além da Terra.

1. Exploração dos mundos do nosso Sistema Solar . Existe vida adormecida ou fossilizada em um Marte outrora úmido? Existe vida nas condições semelhantes à Terra encontradas nos conveses de nuvens de Vênus? Poderia haver vida em torno das fontes hidrotermais no fundo dos oceanos subsuperficiais em luas como Europa ou Enceladus? Se a vida é comum no Universo, a “paleontologia interplanetária” pode levar à sua descoberta.
2. Pesquisas de bioassinaturas em exoplanetas . Existem assinaturas visíveis de que a Terra é habitada. Os continentes verdes e marrons com as estações; Os níveis de CO2 sobem e descem anualmente; nossa atmosfera rica em oxigênio foi criada pela vida; a presença de clorofluorcarbonos revela a presença da humanidade. Com os avanços ocorrendo nos campos astronômicos da espectroscopia de trânsito e imagens planetárias diretas, esta talvez seja nossa melhor esperança de encontrar vida alienígena nas próximas décadas.
3. Continuação da busca por inteligência extraterrestre . E, no entanto, o SETI ainda pode ter sucesso. Se houver sinais de alienígenas inteligentes – seja por meio de sinais de rádio ou de qualquer outro método de comunicação – permanecemos abertos à possibilidade de encontrar algo espetacular, desde que continuemos expandindo as fronteiras de como, onde e quando monitoramos o Universo.

Embora ainda não tenha acontecido, as possibilidades de sucesso aumentam continuamente a cada avanço científico e tecnológico que fazemos em cada uma dessas frentes.

Quando um exoplaneta passa na frente de sua estrela-mãe, uma porção dessa luz estelar será filtrada pela atmosfera do exoplaneta, permitindo-nos quebrar essa luz em seus comprimentos de onda constituintes e caracterizar a composição atômica e molecular da atmosfera. Se o planeta for habitado, podemos revelar bioassinaturas únicas.

Hoje, milhares de cientistas em todo o mundo estão ativos na busca por vida extraterrestre e inteligência extraterrestre. Embora não possamos saber como ou quando isso acontecerá, sem dúvida chegará o dia em um futuro não muito distante em que descobriremos a presença de vida além do planeta Terra pela primeira vez. Talvez seja primitivo e raro, encontrado em um mundo ou fragmento de um mundo aqui em nosso próprio Sistema Solar. Talvez haja evidências indiretas esmagadoras chegando de um exoplaneta orbitando uma estrela a muitos anos-luz da nossa. Ou talvez o detectemos porque olhamos, ouvimos ou enviamos uma mensagem ao Universo da maneira certa e descobrimos que não estávamos “sozinhos” como formas de vida inteligentes e tecnologicamente avançadas, afinal.

Uma coisa, no entanto, é certa: não dependemos mais de alienígenas vindo à Terra e anunciando sua presença para nós se esperamos descobri-los. Em vez disso, a busca por vida além do nosso planeta – incluindo vida inteligente – agora é um empreendimento científico, e Frank Drake foi a pessoa que trouxe esse salto transformador para nossa civilização. Podemos honrar seu legado, realizando seu sonho final e continuar procurando a resposta para talvez a maior questão existencial de todas: quem mais está lá fora no Universo?

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