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Equazione di Drake e vita intelligente nell'Universo

Il principio antropico esiste in varie forme, uno viene detto "debole", un altro "forte"; in ogni versione risulta più o meno radicato il principio di unicità della vita e della civiltà umana nell'Universo. Finché si parla del principio antropico in termini di semplice formazione ed esistenza di elementari forme di vita ogni interpretazione è personale e soggettiva, ma se si fa riferimento al principio antropico in termini di vita intelligente, che magari riesca a generare una propria forma di tecnologia e telecomunicazione, il concetto muta radicalmente il contenuto. Possiamo riassumere il principio antropico come: se l'universo è così è perché ci siamo noi ad osservarlo. Anche se tale considerazione può sfociare in religiosismi e filosofismi esistenziali, in realtà non si tratta che di un semplice, scientifico, incontrovertibile dato di fatto. L'habitat terrestre infatti è così perché possiede molte peculiarità che ne determinano un ecosistema molto complesso e delicato. Si tratta di una nicchia ecologica formata su un pianeta con atmosfera, che fa da scudo alle radiazioni nocive, dotato di acque, avente una temperatura media più o meno stabile senza grandi escursioni termiche, formato da una composizione chimica particolare a prevalenza di carbonio, ecc... Queste caratteristiche sono alquanto peculiari e sono tutt'altro che casuali; sono determinate da particolarissime e stringenti condizioni fisiche al contorno, che isolatamente non comportano niente, mentre messe assieme ne fanno la culla ideale dove in passato si euto-organizzata la prima forma di vita che poi si è evoluta fino a noi. Lo stesso discorso lo possiamo fare espandendo la scala spaziale parlando del Sole e del sistema solare: la possibilità di creare il nostro habitat terrestre ideale alla formazione e lo sviluppo delle forme di vita, dipende dalla distanza della Terra dal Sole, dalla potenza nonché dalla stabilità dell' irraggiamento solare nel corso dei secoli, dalla velocità di rivoluzione della Terra attorno al Sole, dal fatto che il Sole è una stella singola e non una stella doppia o multipla, ecc... Se guardiamo il sistema solare come piccolo costituente della via Lattea (la nostra galassia), il discorso vale ancora, poiché se il sistema solare è adatto alla formazione della vita è perché il Sole si trova in uno dei bracci spirale della nostra galassia (e non nel bulge); inoltre questa galassia possiede polveri e gas ricchi di carbonio creati dalle esplosioni delle stelle delle prime popolazioni galattiche, se il Sole si fosse trovato in un agglomerato di stelle come un ammasso globulare oppure in una galassia ellittica sarebbe con ogni probabilità inadatto alla vita; se la galassia fosse ospite di un nucleo attivo irradierebbe una quantità smodata di radiazioni, che risulterebbero nocive al formarsi ed al proliferare della vita, ecc... Tale discorso può estendersi arbitrariamente includendo anche tutto l' Universo, che possiede delle condizioni fisiche particolari, che permettono ed hanno permesso in passato la formazione della vita su pianeti come la Terra; se infatti la costante di gravitazione universale di Newton fosse stata di poco più grande o più piccola, non ci sarebbe stato tempo (o spazio) per far nascere ed evolvere una qualsiasi forma di vita. Discorso analogo vale se fossero state diverse la costante di Hubble, la costante di Plank o la costante cosmologica o ancora se all'atto della bariogenesi iniziale si fosse creato tutto elio o tutto idrogeno, non saremmo qui a chiederci come mai; se non vi fosse la famosa asimmetria, prevista dalle GUTs, che fa sopravvivere un barione ogni 109 annichilazioni di materia-antimateria... a questo punto l'Universo sarebbe composto esclusivamente di fotoni... Il discorso può andare avanti all'infinito. Tirando le somme : se esiste una civiltà evoluta come la nostra in grado di farsi certe domande è perché l' Universo in generale è così come lo vediamo, altrimenti non saremmo qui a chiedercelo! Tutto questo esula da un discorso finalistico-religioso: si tratta di una pura e semplice constatazione della particolarità delle condizioni al contorno e degli eventi particolari, che ci hanno fatto arrivare dove siamo. Un ulteriore argomento particolare è il tempo medio della scala evolutiva, che ha portato le prime forme di vita ad evolversi dal primo organismo unicellulare fino all' uomo odierno, in rapporto al tempo di vita medio delle stelle, che ospitano i pianeti su cui si è formata la vita. Chiaramente una forma di vita intelligente non può essersi sviluppata dopo la morte della sua stella natale, questo rappresenta un effetto di selezione, di cui bisognarà tener conto lungo tutto il discorso. Infatti se una forma di vita intelligente si fosse sviluppata su un pianeta con un tempo di vita medio molto inferiore alla durata di vita della stella ospite del pianeta, a quest' ora vedremmo tante navicelle volare nello spazio! Si può dimostrare che l'unica possibilità verosimile è che l'apparizione di una forma di vita intelligente avvenga ad un epoca paragonabile a quella di vita della stella, che ospita il pianeta su cui si forma la vita (nel nostro caso il Sole). Quindi il processo evolutivo della vita intelligente va di pari passo con l' evoluzione e la formazione delle stelle che ospitano i pianeti, su cui si sono formate tali forme di vita. Enrico Fermi tra gli anni '40 e '50 si dilettò nel cercare una risposta a questo interrogativo e la sua analisi generò il cosidetto paradosso di Fermi: essendo la Terra molto più giovane dell'età media dell'Universo, se le civiltà tecnologiche extraterrestri esistono o sono esistite nella galassia, avranno già sviluppato ed intrapreso dei viaggi di colonizzazione interstellare, ma una società sviluppata non necessiterebbe che di qualche milione di anni per colonizzare l'intera galassia e quindi se fosse esistita qualche civiltà tecnologica precedente alla nostra dovremmo vederne (o sentirne) le tracce, quindi l'ipotesi di partenza è sbagliata: siamo la sola civiltà tecnologica nella galassia. In questo discorso si incastra il progetto SETI@HOME (Searching for Extra Terrestrial Intelligence). Il paradosso di Fermi può essere fallace ed obiettabile sotto vari punti di vista, ma non preoccupiamoci di questo: diamo per scontato l'assurdo che in realtà esistono delle forme di vita intelligenti, che, anche se non sono giunte fino a noi, come minimo stanno cercando di comunicare la loro esistenza a chi sa dove e come ascoltare. Quindi l'umanità dovrebbe stare li ad attendere e ad ascoltare i segnali provenienti dalle stelle. Sir Martin Rees disse un giorno ad una intervista questa frase: "L'assenza di una evidenza non è necessariamente l' evidenza di una assenza...". Carl Sagan & Co seguirono l'insegnamento. A questa frase i fautori del progetto SETI si rifanno per proseguire le ricerche, anche se non si sa se c'è qualcosa da cercare. Le assunzioni di questo manipolo nostalgico di scienziati amanti di ETs sono le seguenti:
  • per la vita intelligente la tecnologia è la tendenza naturale dell' evoluzione.
  • il tempo di apparizione della vita intelligente su un pianeta adatto ad essa è assai minore della vita media di una galassia.
  • la velocità della luce ad oggi è un limite invalicabile per la moderna tecnologia.
  • le eventuali creature intelligenti esplorerebbero la galassia in maniera pacifica come scambio di informazioni tramite telecomunicazioni.
  • appena scovati alcuni messaggi "alieni" entreremmo di diritto a far parte del club galattico di telecomunicazioni (forse ci farebbero pagare anche un canone mensile!).
Tramite i segnali radio queste tecnologie aliene starebbero comunicando con noi da secoli; nell' attesa che qualche specie tecnologicamente avanzata si metta ad ascoltare. Cosa si cela dietro al progetto SETI? La risposta è presto detta: soldi, soldi ed ancora soldi. SETI è un buco nero per budget di intere nazioni e governi, tanto che, dopo 20 anni di fallimenti continui, il governo statunitense ha deciso di tagliare i fondi federali e quindi i viveri al progetto. Ora SETI si basa sui fondi privati ( progetto phoenix ) ed in particolare sul paradigma @HOME. Infatti facendo leva sul sentimento di avventura umano un affiliato @home può, registrando un software sulla propria worstation, mettere a disposizione la potenza di calcolo del proprio computer, per l'analisi di segnali radio provenienti dalle stelle candidate, il tutto durante i periodi di inattività del computer stesso. Qualora si riuscisse ad isolare o identificare un segnale radio sospetto, il devoto cittadino della comunità @home, potrà godere della pubblicità connessa alla scoperta del primo segnale alieno. Probabilisticamente parlando si sta cercando un ago in un pagliaio grande come l'intera galassia, il che produrrebbe un evento buono ogni 1010 anni (età dell' Universo) di analisi! Chiaramente se vi fossero 10 10 computers ed antenne radio ad analizzare questi segnali la probabilità crescerebbe; su questo principio si basa SETI@HOME. Il sito ufficiale del progetto SETI è sempre stata la grande antenna costruita nel bacino naturale di Arecibo a Portorico (vedi immagine - 1). [inline: 1= Immagine - 1 - la grande antenna di Arecibo] Immagine - 1 - La grande antenna di Arecibo in una immagine ripresa dall' alto; da notare le dimensioni imponenti.

Equazione di Drake

Come si può fare per calcolare la probabilità, che una civiltà intelligente si metta in contatto con noi? L'astronomo americano Frank Drake nel 1961 identificò il problema utilizzando un approccio scientifico. Poiché ad oggi, come già detto, la velocità della luce rappresenta un limite invalicabile per l'esplorazione interstellare, è assai improbabile che una colonizzazione possa estendersi al di fuori dei confini della nostra galassia; inoltre poiché i contatti radio avvengono alla velocità della luce un contatto extraterrestre proveniente da un' altra galassia inpiegherebbe migliaia se non milioni di anni per giungere fino a noi (senza tirare in causa stargates o tunnel spazio temporali, anche noti come worm holes). Quindi nel seguente ragionamento considereremo solo la nostra galassia. Per la nostra galassia, Drake ha ideato una equazione, che scompone in fattori moltiplicativi il numero di civiltà (Nciv) con le quali sarebbe possibile comunicare oggi. Questa che vi mostriamo è nota come Equazione di Drake: Nciv = Fstarx Ppian x Npianx Pvitax Pintx Pcom x Tcom Dove i fattori rappresentano: Nciv= Numero di civiltà con le quali è possibile comunicare oggi. Fstar = Tasso di formazione stellare nella galassia (numero di stelle / età galassia). Ppian = Probabilità che una stella sia circondata da un pianeta. Npian= Numero medio di pianeti abitabili per stella. Pvita = Probabilità che la vita appaia su un pianeta abitabile. Pint = Probabilità che l' evoluzione porti ad una vita intelligente. Pcom= Probabilità che una forma di vita intelligente produca una qualche forma di mezzi di tele-comunicazione con altri mondi. Tcom= Tempo di durata media della comunicazione verso altri mondi (tempo di vita di una civiltà capace di comunicare). Chiaramente questo enunciato scientifico non fa altro che scomporre il problema in altri sotto problemi minori e non da una risposta precisa. In effetti l'equazione di Drake è un modo efficiente di misurare la nostra ignoranza scientifica ed, eventualmente, i nostri progressi in tal senso.

Stima dell'equazione di Drake

Recenti stime attestano tra 100 e 400 miliardi di stelle nella nostra galassia con una età media di circa 10 miliardi di anni, quindi un tasso di formazione circa costante negli ultimi 5 miliardi di anni di circa 10/40-stelle /anno. Dalle recenti osservazioni la probabilità che una stella possieda pianeti è dell' ordine del 5% (escludendo le stelle nei sistemi multipli, che non permettono la stabilità orbitale per i pianeti). Nel nostro sistema solare la zona abitabile è alquanto stretta e quindi la percentuale stimata per una stella in sequenza principale del numero di pianeti abitabili per stella è circa il 33%. Chiaramente il conto è pessimistico perché dipende dal numero di pianeti totali di una stella e si esclude a priori che il satellite di qualche gigante gassoso sia abitabile. Ottimisticamente invece si potrebbe pensare che l'evoluzione porti sempre ad una qualche forma di vita intelligente, una volta che la vita sia attecchita ed abbia avuto il tempo necessario a svilupparsi. Quindi Pint=100% ma la probabilità, che nasca realmente la prima forma di vita è un fattore sconosciuto a cui nessun biologo è mai riuscito a dare risposta (fissiamolo al 10%); non vanno poi dimenticati gli eventi di estinzione di massa, che caratterizzano un repentino cambio di specie dominanti sui paineti abitabili. Per quello che riguarda la probabilità di sviluppare tecnologia possiamo fare riferimento alla storia umana in cui solamente la civiltà occidentale ha sviluppato in maniera naturale delle forme di tecnologia valida, quindi fissiamo Pcom=25%. Il tempo di vita media di una società capace di comunicare è altresì un fattore sconosciuto; considerando che la nostra civiltà comunica solo da 100 anni (e che già siamo messi maluccio), orientativamente ed ottimisticamente Tcom=200/1000. Quindi mettendo insieme i numeri si ottiene: Nciv=10*5%*3*10%*100%*25%*200= 7.5 Nciv=40*5%*3*10%*100%*25%*1000= 150 Anche se si è molto pessimisti sui parametri in gioco e si ottengono valori bassi di civiltà bisogna ricordarsi che per definizione il valore minimo di Nciv è 1, in quanto attualmente esiste la nostra civiltà capace di comunicare. Quali che siano i valori scelti per risolvere l' equazione di Drake in ogni caso la probabilità, per quanto piccola è sempre diversa da zero. Quindi alla domanda se valga o meno la pena di cercare gli omini verdi... la risposta è semplicemente immediata: "Non conta la meta, ma il viaggio che si decide di intraprendere".

Sitografia

SETI@home http://www.seti.org Progetto Phoenix http://www.seti.org/site/pp.asp?c=ktJ2J9MMIsE&b=179270 Drake Equation Calculator http://kosmoi.com/Science/Astronomy/SETI