sabato 25 agosto 2012

Calcolare Le Probabilità Di Vita Intelligente Aliena: L'Equazione Di Drake

Immagine dal film "Contact"


Potrebbe esserci vita intelligente su altri pianeti? Questa domanda ha suscitato la fantasia e la curiosità per decenni.

Nel video del TED-Ed "Calculating the odds of  intelligent alien life", ovvero "Calcolare le probabilità di vita intelligente aliena", la mitica Jill Tarter  esplora la risposta con l'equazione di Drake,  una formula matematica che calcola la possibilità di vita da scoprire.


Poiché il filmato è in lingua inglese, ai fini della comprensione del contenuto, riporto, da questa pagina del SETI Italia,  la traduzione italiana a cura di Babboia e Bruno Moretti Turri IK2WQA, SETI ITALIA G. Cocconi dell'articolo "SETI: la ricerca della vita - Equazione di Drake", di Ron Hipschman, The Planetary Society.


"Contact", "Star Trek", "Babylon 5", "Star Wars", "Alien" e tanti altri hanno una cosa in comune. Trattano di civiltà aliene e delle loro relazioni con gli umani. 
Alcune di queste futuristiche finzioni ritraggono la vita aliena come amichevole, alcune come ostile. 
La maggior parte degli alieni sono curiosamente "umanoidi". 
Molti di noi sognano un giorno di incontrare una (amichevole) razza aliena. 
Molte cose si possono imparare e indagare in proposito. 
Che cosa stiamo facendo per far sì che ciò accada?

Se supponiamo che i nostri vicini alieni stanno tentando di contattarci, noi dovremmo cercarli. 
Attualmente siamo coinvolti in vari programmi che stanno cercando la prova 
dell'esistenza della vita da qualche parte nel cosmo. 
Collettivamente questi programmi sono chiamati  SETI 
(Search for Extra-Terrestrial Intelligence, ricerca di intelligenza extra terrestre).


Il nostro Sole è solo una singola stella di un gruppo di oltre 400 miliardi di stelle che chiamiamo Via Lattea. 

La Via Lattea è solo una dei miliardi di galassie nell'universo. 
Sembra proprio che ci debba essere molta vita fuori di qui! Possiamo fare una stima iniziale? 
Il primo che la fece fu l'astronomo Frank Drake
Trovò una semplice equazione, ora chiamata Equazione di Drake, che mappa le possibilità. 
L'equazione è abbastanza facile da capire, quindi non spaventatevi anche se non siete delle cime in matematica! 

Ecco l'equazione:
N = R * f(p) * n(e) * f(l) * f(i) * f(c) * L


N rappresenta il numero di civiltà capaci di comunicazione interstellare nella Via Lattea. 
Questo numero dipende da molti fattori. 
R è la percentuale di formazione di stelle adatte nella galassia. 
f(p) è la frazione di stelle che hanno pianeti. 
n(e) è il numero di questi pianeti che si trovano nell'ecosfera adatta della stella. 
Una "ecosfera" è una zona che sta intorno alla stella dentro la quale le condizioni sono adatte alla formazione di vita.
Stando troppo vicini alla stella sarebbe troppo caldo; troppo lontani, troppo freddo. 
f(l) è la frazione di questi pianeti nell'ecosfera sui quali la vita realmente si evolve. 
f(i) è la frazione di questi pianeti sui quali si evolve una vita intelligente. 
f(c) è la frazione di questi pianeti dove una vita intelligente sviluppa una tecnologia e tenta di comunicare. 
L'ultimo fattore, L, è il tempo che dura una civiltà intelligente e comunicante. 
Diamo un'occhiata a questi fattori separatamente e cerchiamo di assegnare loro dei valori ragionevoli.
Sebbene la percentuale di formazione di stelle adatte era indubbiamente maggiore quando la nostra galassia si formò, si può ancora vedere dove le stelle stanno nascendo oggi. 

Osservate le immagini di vivai di stelle presa dal Telescopio Spaziale Hubble 
Qui, grandi nuvole di gas collassano per formare nuove stelle. 
Una buona ipotesi per la percentuale di formazione di stelle è di 20 stelle/anno. R = 20.

Molte di queste nuvole di gas hanno una lenta rotazione. Quando collassa, la nube gira sul suo asse sempre più velocemente, come quando una pattinatrice sul ghiaccio raccoglie a sé le proprie braccia. 

Questo causa la formazione di un disco di gas. Al centro si forma la stella principale. 
All'esterno piccoli gorghi possono formare pianeti. Fino a pochi anni fa noi non avevamo alcuna prova di pianeti esterni al nostro sistema solare. Negli ultimi anni vari gruppi di astronomi hanno annunciato la scoperta di pianeti attorno alle stelle vicine (guardate l'intervista con Geoff Marcy e Didier Queloz). 
Questa eccitante scoperta favorisce l'idea che ci siano altri pianeti attorno a molte altre stelle. 
Stimiamo cautamente che una metà delle stelle siano parte di sistemi planetari e che l'altra metà sia parte di sistemi binari di stelle, così possiamo dire f(p) =  0,5.

Il fattore n(e) è abbastanza complicato. Le stelle piccole sono fredde e rosse. 
I pianeti dovrebbero orbitare molto vicini per essere nell'ecosfera. In più questa ecosfera dovrebbe essere molto stretta; come la buccia di una arancia. Non ci sarebbe abbastanza spazio per i pianeti. 

I pianeti che orbitano molto vicini alle loro stelle hanno le maree bloccate e presentano sempre la stessa faccia alla stella. L'atmosfera di questi pianeti gelerebbe nella parte fredda che non si mostra mai alla stella; questo non favorisce la vita. D'altro canto le grandi e calde stelle blu 
hanno una grande e ampia ecosfera. Certamente, giudicando dal nostro sistema solare, più i pianeti sono distanziati, più sono lontani dalla stella, così l'ampia ecosfera è cancellata da quest'effetto. 


Queste stelle più grandi consumano il loro carburante più velocemente e non vivono quindi a lungo. 
Hanno di solito una vita così corta che la vita non ha neanche la possibilità di evolversi prima che la stella si trasformi in una nova o in una supernova e distrugga tutto il sistema. 

Nel nostro sistema solare, con il nostro sole giallo di dimensioni medie, abbiamo 2 o forse 3 pianeti nell'ecosfera (la Terra, Marte e forse Venere). Un prudente valore per il numero di pianeti dentro la "zona di vita" (ecosfera) è uno. n(e) = 1

Il prossimo fattore, f(l), è dove le cose si inceppano un po'. 
Il problema è che abbiamo solo pochi esempi di pianeti dove le condizioni di vita sono adatte per una evoluzione. Come detto sopra, Venere, la Terra e Marte potrebbero aver avuto una volta condizioni adatte. Noi sappiamo che la vita si è evoluta sulla Terra e che c'è ora una stuzzicante 
evidenza che una vita primitiva è esistita su Marte miliardi di anni fa. 


Una prudente ipotesi per questo valore è  0,2, cioè un pianeta su cinque ha condizioni adatte per lo sviluppo di una vita. f(l) = 0,2

Quanti di questi pianeti evolveranno una vita intelligente?
Domanda difficile, ma se crediamo all'evidenza della selezione naturale e della sopravvivenza del più adatto, la maggior parte degli scienziati porterebbero questo numero al 100%, cioé la vita intelligente è un derivato dell'evoluzione.
Certamente, noi abbiamo un solo esempio, la Terra, quindi f(i) = 1

Quante di queste specie intelligenti svilupperanno una tecnologia e la useranno per comunicare? 
Se noi osserviamo la Terra, vediamo che gli umani lo fanno, ma vediamo che anche le balene e i delfini lo fanno, anche chi possiede un moderato livello di intelligenza, ma che non ha mai sviluppato una tecnologia. 
Impostiamo questo numero a 0,5 come prima ipotesi. f(c) = 0,5

Giungiamo infine al numero più duro da determinare. 
L è il numero di anni che dura una civiltà tecnologica e comunicativa. 
Siamo in questa fase della nostra evoluzione da soli 50 anni. 
Le civiltà avanzate scoppieranno dopo aver scoperto la tecnologia per comunicare? 
O si uniranno e risolveranno insieme i problemi prima che questo accada? 
Per ora non assegnamo a L un valore. 

Mettiamo assieme gli altri valori e vediamo cosa otteniamo. 
N = R  * f(p) * n(e) * f(l) * f(i) * f(c) * L 
N = 20 * 0.5  *   1   * 0.2  *  1   * 0.5  * L 

Moltiplicando tutti i numeri ottenuti otteniamo N = L
In altre parole il numero di civiltà intelligenti e capaci di comunicare nella galassia equivale al numero di anni che una tale civiltà dura! 
La maggior parte degli scienziati sperano che se una civiltà può superare la sua iniziale tendenza a distruggere se stessa con la propria tecnologia, poi è probabile che quella civiltà sia destinata a durare per molto tempo. 
Speriamo che questi scienziati abbiano ragione! 
In qualunque caso dovrebbero essere almeno 50 (il numero di anni che stiamo comunicando "NOI SIAMO") e se una civiltà comunicativa dura per milioni di anni, c'è la possibilità che ci siano milioni di civiltà da cercare. 


Le civiltà avanzate useranno le tecnologie per risolvere i loro problemi o per distruggersi a vicenda? 
Sulla terra siamo sopravvissuti ai primi 50 anni...

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3 commenti:

  1. www.interkosmos.it26 agosto 2012 20:48

    Pur dando "a ciascuno il suo", quindi nel massimo rispetto delle competenze di ciascun operatore della scienza, va detto che, nella ricerca della vita oltre la Terra, più che il calcolo, occorre l'osservazione... Non occorre guardare così lontano. Basta e soverchia, considerare il nostro Sistema Solare, che da solo, offre tante preziose informazioni. Grazie per l'ospitalità. Gianni Viola - Responsabile Commissione Scientifica - Free Lance International Press - Roma.

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  2. Grazie a lei per aver commentato. In effetti l'equazione di Drake ha suscitato e continua a suscitare delle perplessità.

    L'osservazione è il fondamento del metodo scientifico, ma avere per laboratorio l'Universo rende l'operazione alquanto complessa e occorrono strumenti sempre più sofisticati e sensibili.

    Annarita Ruberto

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  3. Non posso dire nulla riguardo alle altre variabili ma riguardo al fatto che la probabilità che si sviluppi l'intelligenza sia del 100% e che in proposito siano in molti ad essere d'accordo sarei decisamente perplesso.
    In realtà bisognerebbe prima chiedersi cosa si intende epr "Intelligeza" visto che comunque la natura ci dimostra che sono molti i tipi di specializzazione che può avere un cervello.
    Se per intelligenza si intende semplicemente la cefalizzazione degli organi di senso e la formazione di un sistema nervoso centrale allora posso dirmi d'accordo; non sono sicuro che si possa dire del 100% ma probabilmente è molto alta.
    Se invece si intende una intelligenza di tipo "homo sapiens" questo è un mito dell'evoluzione che fa molto "scalae naturae" e che, da quello che so, la biologia evoluzionistica attuale sta cercando di debellare. Sebbene un cervello sviluppato dia un'ottima duttilità infatti è comunque energeticamente molto costoso e la pressione selettiva per un suo sviluppo non è così forte da renderlo necessario. Basti vedere a quanto pochi sono gli animali che noi consideriamo "Intelligenti". Inoltre un comportamento basato sull'intelligenza implica che l'individuo apprenda (cosa che invece è superflua se la risposta è istintiva e automatica) e questo richiede una strategia ecologica solitamente di tipo R (quindi un organismo specializzato per un ambiente con ciclo vitale solitamente lungo, cure parentali e un numero di piccoli contenuto).
    L'evoluzione non premia "il più forte" ne "il più intelligente" ma solo il più adatto alla situazione ambientale di quel momento. Le specie R strateghe normalmente sono quelle più adattate ad un ambiente ma anche le prime a scomparire nel caso avvengano fluttuazioni, situzioni in cui invece sono le K strateghe, o opportuniste, a dominare.
    Inoltre lo sviluppo dell'encefalo umano è un caso decisamente estremo. Oltre che un clima costante per tutto il tempo necessario per avere mutazioni e pressioni selettive adatte serve anche molta fortuna; infatti noi siamo gli unici ominidi sopravvissuti sebbene ci fossero altre specie che sembra fossero al nostro livello dal punto di vista dell'intelligenza.

    Inoltre tecnicamente Fermi ha confutato l'equazione di Drake con il suo paradosso
    http://it.wikipedia.org/wiki/Paradosso_di_Fermi

    Federico Massetti

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