• Começa Com Um Estrondo

A equação de Drake está quebrada; Veja como corrigi-lo

Há muito se teoriza que a primeira detecção de inteligência extraterrestre virá de ondas de rádio. Mas é possível que o que está por aí vá muito além do que qualquer um sonhou procurar até agora. (Danielle Futselaar)

Após tudo o que aprendemos sobre o que há no Universo, podemos fazer estimativas muito melhores de quantas civilizações alienígenas existem por aí.

Em 1961, o cientista Frank Drake escreveu uma equação simples para estimar o número de civilizações ativas, tecnologicamente avançadas e comunicantes na Via Láctea. Dos primeiros princípios, não havia uma boa maneira de simplesmente estimar um número, mas Drake teve a brilhante ideia de escrever um grande número de parâmetros que poderiam ser estimados, que você multiplicaria juntos. Se seus números fossem precisos, você chegaria a um número preciso para o número de civilizações tecnologicamente avançadas com as quais a humanidade poderia se comunicar, dentro de nossa própria galáxia, a qualquer momento. É uma ideia brilhante em conceito, mas que se tornou cada vez menos útil à medida que aprendemos mais sobre o nosso Universo. Tal como está hoje, a equação de Drake está quebrada, mas sabemos o suficiente sobre o Universo para construir uma estrutura ainda melhor.

As possibilidades de ter outro mundo habitado em nossa Via Láctea são incríveis e tentadoras, mas se quisermos saber se é real ou não, temos que acertar a ciência. (Usuário do Wikimedia Commons Lucianomendez)

A equação de Drake, para ser específico, dizia que o número de civilizações ( N ) que temos em um determinado momento dentro de nossa galáxia, é igual ao produto de sete quantidades desconhecidas diferentes da astronomia, geologia, biologia e antropologia, cada uma das quais construída a partir do elemento anterior. Eles estão:

1. R_ ∗, a taxa média de formação de estrelas,
2. f_ p, a fração de estrelas com planetas,
3. n_ e o número médio de estrelas-com-planetas que têm um que poderia suportar vida,
4. f_ l, a fração daqueles planetas que desenvolveram vida,
5. f_ i, a fração de planetas portadores de vida que desenvolveram vida inteligente,
6. f_ c, a fração desses planetas com inteligência que são tecnologicamente comunicativos através do espaço interestelar, e
7. eu , o período de tempo que tal civilização pode transmitir ou ouvir.

Multiplique esses números todos juntos, em teoria, e isso lhe dará o número de civilizações de radiodifusão tecnologicamente avançadas que temos na Via Láctea hoje.

A interpretação de um artista de um exoplaneta potencialmente habitável orbitando uma estrela parecida com o Sol. Mas talvez não tenhamos que encontrar outro mundo semelhante à Terra para encontrar vida; nosso próprio sistema solar pode ter todos os ingredientes de que precisamos. Nós simplesmente não sabemos o quão onipresente é a vida. (NASA Ames / JPL-Caltech)

Só que existem enormes problemas com essa configuração. Há uma série de suposições não ditas que simplesmente escrever a equação dessa maneira faz, que simplesmente não refletem a realidade. Problemas para sua utilidade moderna incluem:

• O fato de que a equação foi escrita antes do Big Bang foi validada e o modelo Steady State foi desfavorecido.
• A equação assume que apenas um planeta por sistema estelar poderia suportar a vida.
• Essa vida inteligente e tecnologicamente avançada nunca se espalhará para outros mundos.
• E essa transmissão e escuta de sinais de rádio é o método pelo qual uma espécie inteligente escolheria se comunicar através do espaço interestelar.

Essa última suposição, em particular, foi a motivação para o SETI – a busca por inteligência extraterrestre (com antenas de rádio) – que, é claro, veio vazia.

O Atacama Large Millimeter submillimeter Array (ALMA) é um dos radiotelescópios mais poderosos da Terra. Eles são apenas uma pequena parte da matriz que forma o Event Horizon Telescopen e podem visualizar as Nuvens de Magalhães (mostrada aqui) e todas as estrelas no céu do sul, ao contrário da maioria dos observadores do hemisfério norte. (ESO/C. Malin)

Isso não significa, no entanto, que não existam outros mundos com vida inteligente neles! Apesar de nossas incertezas sobre o que está lá fora ou se/como eles podem tentar nos procurar ou entrar em contato conosco, a possibilidade de extraterrestres inteligentes, comunicativos ou espaciais é de grande interesse não apenas para os cientistas, mas para toda a humanidade. Muitos dos passos da equação de Drake podem ser problemáticos, e eles contêm a grande questão de que há enormes incertezas associadas a eles: tão grandes que eles tornam qualquer conclusão sobre N , o número de civilizações dentro de nossa galáxia, sem sentido. Mas é 2018 agora, e há um grande número de coisas que sabemos sobre nossa galáxia e nosso Universo que não sabíamos em 1961. Aqui está uma abordagem melhor.

Um berçário estelar na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da Via Láctea. Ao pesquisar aglomerados de estrelas e estrelas de campo dentro e fora de nossa galáxia, bem como medir a extensão da Via Láctea, podemos simplesmente determinar o número e os tipos de estrelas que existem. (NASA, ESA e Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration)

1.) N_s : o número de estrelas em nossa galáxia . Por que estimar a taxa de formação de estrelas quando podemos simplesmente olhar para o número de estrelas que temos hoje? Sabemos o quão grande é nossa galáxia, quão espessa é, quão grande é a protuberância central e qual é sua distribuição de massa. Com base no que podemos observar com pesquisas extremamente poderosas de todo o céu e feixe de lápis (onde você observa uma região estreita muito profundamente), podemos simplesmente afirmar que existem entre 200 e 400 bilhões de estrelas em nossa galáxia. Uma incerteza que é apenas um fator de 2 é muito boa e nos diz que temos um ponto de partida muito otimista: cada estrela tem uma chance de sucesso. Vamos escolher o número maior aqui.

Ilustração do telescópio espacial Kepler, da NASA. Kepler encontrou milhares de planetas ao redor de estrelas na Via Láctea, ensinando-nos sobre a massa, raio e distribuição de mundos além do nosso Sistema Solar. (NASA Ames/W Stenzel)

dois.) f_p : a fração de estrelas com planetas . Esta é uma que podemos manter da equação original de Drake, mas após o Kepler, não é tão interessante. Por quê? Porque está perto de 100%! A fração de estrelas com planetas ao seu redor, com base no número de estrelas que pesquisamos e no que aprendemos sobre elas, está em algum lugar na estimativa de pelo menos 80%. Dizer que a fração de estrelas com planetas é 1 é uma vitória fácil e agradável para os otimistas por aí.

Lua e nuvens sobre o Oceano Pacífico, fotografadas por Frank Borman e James A. Lovell durante a missão Gemini 7. A Terra, ao redor do nosso Sol, tem as condições certas para a vida. Mas e as outras estrelas? (NASA)

3.) f_H : a fração de estrelas com as condições certas para habitabilidade . Isso fica mais interessante agora! Das principais classes de estrelas, quantas delas têm mundos que poderiam abrigar vida? Uma estrela como o nosso Sol – com a massa, raio e tempo de vida do nosso Sol – poderia fazê-lo, como evidenciado pela nossa existência. Mas e uma estrela mais massiva? Em algum momento, eles serão grandes o suficiente para queimar seu combustível muito rapidamente, e a vida inteligente nunca poderá surgir.

Por outro lado, uma estrela de baixa massa pode ser muito instável, queimando e expelindo a atmosfera de um planeta, ou com pouca luz ultravioleta o suficiente para que a vida não possa surgir. Podemos nos preocupar se há elementos pesados ​​suficientes para sustentar a vida em um mundo, ou se um determinado local na galáxia torna o ambiente muito caótico para a vida. Estes podem ser desconhecidos, mas provavelmente podemos dizer com segurança que pelo menos um quarto, ou 25%, das estrelas em nossa galáxia podem ter um planeta potencialmente habitável.

Moléculas de açúcar no gás ao redor de uma jovem estrela parecida com o Sol. Os ingredientes brutos para a vida podem existir em todos os lugares, mas nem todo planeta que os contém desenvolverá vida. (ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / L. Calçada (ESO) & NASA / JPL-Caltech / WISE Team)

4.) n_p : o número de mundos em torno de estrelas habitáveis ​​com as condições certas para a vida . Isso é algo sobre o qual aprendemos muito em nossos estudos de exoplanetas, mas permanecem tremendas questões. O que torna um mundo habitável? No início do sistema solar, Vênus, Terra e Marte tinham condições semelhantes. No Sistema Solar exterior, mundos como Encélado e Europa, com oceanos subsuperficiais, podem ter vida subaquática. Em sistemas com gigantes gasosos em locais semelhantes à Terra, grandes luas podem ver a vida surgir neles. Embora as incertezas sejam muito grandes aqui, acho que é uma estimativa justa dizer que das estrelas que podem ter um mundo potencialmente habitável, em média, haverá um mundo que claramente tem a melhor chance de vida. Esse é o mundo em que estamos interessados, e por isso diremos n_p = 1.

Neste ponto, a propósito, podemos multiplicar esses quatro primeiros números para obter uma estimativa do número de mundos com boas chances de vida dentro de nossa galáxia: 100 bilhões. Esse é um começo promissor.

Estruturas no meteorito ALH84001, que tem origem marciana. Alguns argumentam que as estruturas mostradas aqui podem ser a vida marciana antiga. (NASA, 1996)

5.) f_l : a fração desses mundos onde a vida surge . Este é um ótimo momento para se alinhar com Drake novamente, porque esta é uma das grandes questões desconhecidas na busca por vida além da Terra. De todos os mundos potencialmente habitáveis, quantos deles dão aquele primeiro passo incrível, onde a vida surge da não-vida? Ou, se a vida primitiva se origina no espaço interestelar, quantos mundos veem a vida se firmar na superfície, nos oceanos ou na atmosfera? Nós nem sabemos a resposta para o nosso próprio Sistema Solar, onde é discutível que podemos ter até 8 outros mundos onde a vida surgiu em algum momento. A vida pode ser comum; otimista, pode ter 10% de chance de surgir da não-vida. Ou, alternativamente, pode ser extremamente raro: um tiro em um milhão ou pior.

Assinaturas de moléculas orgânicas que dão vida são encontradas em todo o cosmos, inclusive na maior região de formação de estrelas próxima: a Nebulosa de Órion. Em breve, poderemos procurar bioassinaturas nas atmosferas de mundos do tamanho da Terra em torno de outras estrelas. (ESA, HEXOS e o consórcio HIFI; E. Bergin)

As incertezas aqui são enormes, e qualquer número que você escolher é tão desmotivado quanto qualquer outro. Algum dia, no futuro, teremos a capacidade de realizar nossos primeiros testes, no entanto. Quando nossa tecnologia de telescópio nos permite determinar o conteúdo atmosférico dos mundos, podemos procurar a presença ou ausência de bioassinaturas como metano, oxigênio molecular e dióxido de carbono. Será uma evidência indireta, mas deve ser um passo incrível para inferir se os mundos têm vida neles ou não. Se dissermos que há uma chance de 1 em 10.000 de que um mundo potencialmente habitável tenha vida nele, um palpite tão bom quanto qualquer outro, isso significa que existem 10 milhões de mundos na Via Láctea onde existe vida.

As células Q dependentes de ligantes são canais essenciais com múltiplas aplicações biológicas e são particularmente necessárias para o funcionamento do corpo humano. Organismos unicelulares podem se reproduzir muito rapidamente, mas para desenvolver funções e estruturas complexas, são necessários organismos multicelulares. (Biolina Científica)

6.) f_x : a fração de mundos com vida com organismos complexos e diferenciados . Definir a vida como inteligente ou não é, na melhor das hipóteses, uma perspectiva nebulosa, pois até os principais cientistas ainda discutem sobre a classificação de golfinhos, grandes símios, polvos e muitos outros organismos como inteligentes ou não. O que ninguém vai discutir, no entanto, é se um organismo é complexo e diferenciado: com diferentes partes do corpo com diferentes funções e estruturas, em um arranjo macroscópico e multicelular. Foram necessários bilhões de anos de vida prosperando na Terra até desenvolvermos o primeiro organismo multicelular, e depois centenas de milhões de anos até desenvolvermos o gênero na reprodução; sem ambos, a vida unicelular competindo seria impossível, pois eles evoluiriam mais que as formas de vida maiores.

Uma “pesca” de cupins por bonobos é um exemplo de organismo complexo e diferenciado que usa ferramentas primitivas. Pode não contar como uma espécie cientificamente/tecnologicamente avançada, mas certamente conta como multicelular, diferenciada e altamente interessante do ponto de vista astrobiológico. (Usuário do Wikimedia Commons, Mike R)

Mais uma vez, a Terra é nosso único laboratório para isso, mas vamos ser otimistas na ausência de evidências, e assumir que há uma chance de 1 em 1.000 de que um mundo que começa com uma cadeia de vida primitiva, replicante e codificadora de informações possa levar a algo como a explosão cambriana. Isso nos dá 10.000 mundos na Via Láctea repletos de formas de vida diversas, multicelulares e altamente diferenciadas. Dada a distância entre as estrelas, isso significa que provavelmente há outro planeta onde isso ocorreu a apenas algumas centenas de anos-luz de distância.

A versão de 1991 de Alan Chinchar da proposta da Estação Espacial Freedom em órbita. Qualquer civilização que criasse algo assim definitivamente contaria como cientificamente/tecnologicamente avançada. (NASA)

7.) f_t : a fração daqueles mundos que atualmente abrigam uma civilização cientificamente/tecnologicamente avançada . Esta é uma pergunta superior às feitas pela equação de Drake. Quem se importa se esta é a primeira ou a décima vez que uma civilização tecnologicamente avançada surgiu? Quem se importa se eles estão usando ondas de rádio? Quem se importa se eles se explodem ou se auto-extinguem, ou se eles têm ambições espaciais ou não? A grande questão é se existem extraterrestres que são inteligentes do jeito que somos inteligentes, e isso significa cientificamente e tecnologicamente avançados.

O mosaico da 'vaca sagrada' da missão Mars Phoenix, com gelo de água revelado claramente visível sob as pernas da sonda. Para aprender o máximo possível sobre a presença ou ausência de vida em um mundo, você absolutamente deve pousar e procurar, explicitamente, as assinaturas infalíveis. (NASA / JPL / University of Arizona / Max Planck Institute / Spaceflight / Marco Di Lorenzo, Kenneth Kremer / Phoenix Lander)

Não há evidências disso em nenhum lugar além da Terra, é claro, o que significa que há uma enorme variedade de possibilidades. Pode ser fácil, como 1% deles chega lá, ou pode ser uma coincidência bizarra que a humanidade tenha surgido, e as chances podem ser mais de uma em um bilhão. Aqui na Terra, faz cerca de 500 milhões de anos desde a explosão cambriana, e só temos uma espécie tecnologicamente avançada no planeta há menos de 1.000 anos. Supondo que a humanidade dure mais alguns milhares nesse estado, isso significa que a Terra terá gasto 1 em 100.000 do nosso tempo com organismos complexos e diferenciados em um estado tecnologicamente avançado.

Mesmo com 10.000 desses mundos na Via Láctea, há apenas aproximadamente 10% de chance, sob essas estimativas, de que outra civilização cientificamente/tecnologicamente avançada exista ao mesmo tempo que nós.

Uma vez que inteligência, uso de ferramentas e curiosidade se combinam em uma única espécie, talvez as ambições interestelares se tornem inevitáveis. (Dennis Davidson para http://www.nss.org/)

Mas com tudo isso dito, são esses últimos três números – f_l , f_x, e f_t – que têm incertezas tão grandes que tornam as estimativas precisas uma impossibilidade agora.

Saber quantos mundos existem na Via Láctea com vida neles, e encontrar pelo menos um, teria tremendas implicações para a nossa existência e para a compreensão do nosso lugar no Universo. Dar o próximo passo e aprender que existem organismos complexos, diferenciados e grandes em um mundo, como temos com os reinos fúngico, animal e vegetal na Terra, revolucionaria o que é possível. E, finalmente, a chance que teríamos de ter comunicação, visitação e troca de conhecimento com uma espécie alienígena cientificamente ou tecnologicamente avançada alteraria para sempre o curso da humanidade. Tudo é possível, mas há muito mais que precisamos saber se quisermos descobrir. Devemos dar esses passos; as recompensas são muito grandes se houver uma chance de aprender essas respostas.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

Compartilhar: