Questa è una delle domande più antiche che la scienza deve affrontare. Quest'anno, il mio collega Woody Sullivan ed io abbiamo pubblicato un articolo su Astrobiology in cui presentiamo nuovi risultati che, a mio parere, gettano nuova luce su questo problema. Un mese fa, sulla base dei nostri risultati, ho scritto un articolo popolare per il New York Times con il titolo provocatorio "Sì, gli alieni esistono". L'articolo ha generato una certa quantità di buzz e una serie di risposte. Qualcuno ha acconsentito, qualcuno ha discusso e qualcuno mi ha persino esortato ad affrontare il problema degli UFO (scusate, ma questo non è mio).
Ora vorrei parlare di nuovo delle nostre scoperte e spiegare più dettagliatamente il loro significato e i loro confini. È particolarmente importante per me rispondere a due eccellenti articoli controversi pubblicati da Ross Andersen sull'Atlantico e Ethan Siegel su Forbes. Né Andersen né Siegel sono d'accordo con le mie argomentazioni ed entrambi sono riusciti a trovare buone obiezioni nei loro confronti. In sostanza, la cosa principale nella scienza (non sto parlando di negazionisti del riscaldamento globale) è la discussione. Entrambi i miei avversari sono molto bravi a scrivere e il loro scetticismo mi ha fatto riflettere di più sulle nostre idee con il coautore. Tutto sommato è stato molto utile.
Farò subito una prenotazione. L'articolo è uscito troppo lungo, poiché dovevo prestare attenzione al contesto, ma senza questo, il significato dei miei argomenti potrebbe semplicemente andare perso. Chi ha familiarità con l'equazione di Drake e la sua storia può saltare la sezione successiva.
Sfondo del problema
Nel 1961, l'astronomo Frank Drake organizzò una conferenza sulle possibilità di comunicazione interstellare. Drake ha deciso di iniziare con una semplice domanda: quante civiltà extraterrestri esistono nella galassia (chiamiamole esocivilizzazioni)? Per facilitare la discussione, Drake ha identificato sette parametri, ciascuno corrispondente a un aspetto del problema, e li ha inclusi come fattori nell'equazione per il numero totale di esocivilizzazioni (N) esistenti. L'equazione di Drake è simile a questa.
R * in esso è il numero di stelle formate ogni anno nella nostra galassia; fp è la frazione di stelle con pianeti; ne è il numero medio di pianeti per ogni stella situata nella cosiddetta zona abitabile (cioè aventi condizioni favorevoli all'origine della vita); fl è la frazione di pianeti su cui si verifica la vita; fi è la proporzione di pianeti abitati su cui sorge l'intelligenza; fñ è la proporzione di pianeti su cui si sviluppano civiltà tecnologiche avanzate. L'ultimo (e il più problematico!) Fattore è L, la durata media della vita di una civiltà tecnologica.
L'equazione di Drake è considerata uno degli strumenti chiave per studiare la questione della vita nell'universo. Negli ultimi 50 anni è stato un punto di riferimento per gli astronomi che si occupano di questo problema.
Va notato che nel 1961, quando Drake stava compilando la sua equazione, almeno qualcosa si sapeva solo sul primo fattore: il numero di stelle formate all'anno. Tutti gli altri parametri erano sconosciuti. Ciò significava che per molto tempo gli scienziati che utilizzavano l'equazione di Drake potevano solo speculare sui loro valori. Gli ottimisti hanno scelto opzioni che portano a valori N elevati, i pessimisti hanno scelto opzioni che portano a valori bassi. Era una questione di gusti.
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Tuttavia, poi ha avuto luogo una rivoluzione esoplanetaria. Negli ultimi 20 anni, le scoperte astronomiche hanno cambiato il modo in cui pensiamo ai pianeti in orbita attorno ad altre stelle. Lungo la strada, sono stati determinati i valori dei due termini successivi dell'equazione di Drake (fp e ne). Si è scoperto che ci sono pianeti ovunque. Quasi tutte le stelle del cielo hanno almeno un pianeta.
Nuove idee
Woody e io abbiamo deciso di approfittare di questo balzo da gigante e fare qualcosa che, per quanto ne sappiamo, nessuno ha fatto finora - diciamo, sulla base di nuove prove, qualcosa di più definito sulle esocivilizzazioni.
Per questo abbiamo cambiato la domanda chiave. Classico "Quante esocivilizzazioni ci sono adesso?" abbiamo sostituito con "Quante esocivilizzazioni ci sono mai state?" Questo approccio ci ha permesso di ignorare il fattore L, la durata della vita, e anche di ripensare le tre probabilità sconosciute associate alla vita (fl, fi e fc). Invece di guardarli separatamente, li abbiamo combinati. Ciò significava che eravamo interessati a tutto insieme: l'intero processo dall'emergere della vita alla creazione di una civiltà avanzata. Abbiamo chiamato il nostro nuovo fattore "probabilità biotecnologica" - fbt. In effetti, stiamo parlando del prodotto delle stesse tre incognite dall'equazione di Drake. Nel linguaggio della matematica, questo sembra fbt = fl * fi * fñ.
Questo modo di guardare al problema - utilizzando nuovi dati sui pianeti extrasolari e trasformando la formula - fornisce un vincolo empirico per una domanda su cui l'equazione di Drake di solito non si concentra. Ecco la domanda:
Qual è la probabilità biotecnologica che un pianeta sia l'unica civiltà mai esistita nella storia dell'universo?
Tenendo conto dei dati sugli esopianeti, abbiamo ottenuto il risultato: 10-22 o uno su dieci miliardi di trilioni. Chiamiamo questa figura la "linea del pessimismo". Può essere interpretato in diversi modi.
Innanzitutto, immagina molti, molti pianeti nella zona abitabile, ovvero pianeti le cui orbite consentono l'esistenza di acqua liquida. Secondo i nostri risultati, l'umanità sarà unica solo se, per trovare l'esocivilizzazione, dovrai cercare dieci miliardi di miliardi di pianeti.
In secondo luogo, devi capire che prima di noi nessuno poteva dire cosa significhi la parola "pessimismo" in questo caso. L'FBT dovrebbe essere considerato "pessimista" al livello di uno a un milione o di un miliardo? Prima della pubblicazione del nostro articolo, non c'era un confine chiaro oltre il quale i valori delle variabili legate alla vita dell'equazione di Drake avrebbero significato che siamo nel pieno senso della parola soli in questo mondo. Tuttavia, Woody e io abbiamo scoperto che se la natura, nella sua infinita saggezza, ha scelto un valore inferiore a uno su dieci miliardi di trilioni, saremo l'unica civiltà nella storia dell'universo. Ma se ha scelto un valore superiore a dieci miliardi di trilioni, la vita, l'intelligenza e la civiltà esistevano già prima di noi.
Critica
Uno su dieci miliardi di trilioni è molto poco. Come ho scritto sul New York Times, sulla base di questo, si può presumere che le ex civiltà molto probabilmente esistessero prima di noi - e potrebbero essercene state molte. Ho trovato questa conclusione la più logica.
Tuttavia, non tutti erano d'accordo con me. Una delle obiezioni fondamentali sollevate dai miei avversari è stata che, sebbene 10-22 non sia davvero sufficiente, ciò non prova l'esistenza di esocivilizzazioni. In particolare, ad Andersen non piaceva particolarmente la frase: "… [C] il calore del pessimismo necessario per dubitare, prima o poi, dell'esistenza di una civiltà extraterrestre avanzata è contrario al buon senso".
In questo sono d'accordo con la critica. Non avrei dovuto parlare delle discrepanze con il buon senso. Nonostante il fatto che la "linea pessimistica" sia molto bassa, è abbastanza accettabile presumere che siamo un fenomeno unico nella storia dell'universo. In effetti, l'unico giudizio empiricamente valido che Woody e io abbiamo il diritto di fare è questo: possiamo dire con certezza dove cade la linea del pessimismo (uno su dieci miliardi di trilioni). Dati i dati disponibili, è del tutto possibile formulare una teoria razionale che asserisca che il valore reale della probabilità biotecnica è inferiore a 10-22.
Tuttavia, Andersen, Siegel e io non siamo d'accordo su come interpretare il nostro risultato. Primo, non sono d'accordo sul fatto che l'idea di probabilità biotecnologica in qualche modo oscuri il fatto che tutte le variabili legate alla vita nell'equazione di Drake possono teoricamente essere estremamente piccole. L'articolo di Atlantic era intitolato (sebbene non sia affatto certo che Andersen abbia qualcosa a che fare con questo titolo) "I giochi di matematica non rendono gli alieni una realtà". Questo mi ha fatto davvero ridere, perché non ci sono "giochi matematici" nel nostro lavoro.
Anche se inizialmente ci siamo posti un compito più difficile, alla fine tutto è diventato più facile. Abbiamo semplicemente preso in considerazione il numero di pianeti nella zona abitabile dell'universo osservabile. Va notato che il nostro "tratto pessimistico" non ignora possibili piccoli valori delle singole variabili. Li abbiamo presi tutti in considerazione.
È così che funziona.
In primo luogo, supponiamo di considerare la probabilità di nascita della vita sul pianeta nella zona abitabile pari a uno su un milione (fl = 10-6), la probabilità di nascita dell'intelligenza - anch'essa uguale a una su un milione (fi = 10-6) e la probabilità di creare questo intelligente la vita di una civiltà tecnologica è esattamente la stessa (ft = 10-6). Ciò significa una probabilità biotecnologica di uno su un milione di trilioni (10-6 * 10-6 * 10-6 = 10-18). Come puoi vedere, niente trucchi. Pertanto, qualsiasi argomento sulla bassa probabilità dell'emergere della vita o dello sviluppo della ragione o della creazione della civiltà perde il suo valore - tutto ciò è già incluso nel concetto di probabilità biotecnica.
Si noti che i valori delle variabili forniti nel paragrafo precedente significherebbero che c'erano 10.000 esocivilizzazioni nella storia dell'universo.
Inoltre, sebbene finora disponiamo di dati sufficienti solo per tracciare la linea del pessimismo, la stessa storia della controversia intorno all'equazione di Drake ci fornisce una ricchezza di materiale che ci consente di riflettere più profondamente sui nostri risultati. Sebbene molti abbiano sostenuto che le esocivilizzazioni debbano essere rare, non hanno quasi mai spiegato direttamente cosa significhi "raro" in questo contesto. Allo stesso tempo, se guardi più da vicino, spesso chi parlava di rarità in realtà intendeva una frequenza di diversi ordini di grandezza superiore a 10-22 - la nostra linea di pessimismo.
Questo è facile da mostrare con un esempio ben noto. Nel 1983, il fisico Brandon Carter avanzò un argomento estremamente ingegnoso contro l'esocivilizzazione, basato sull'evidenza che ci volle del tempo perché l'intelligenza emergesse sulla Terra paragonabile all'età del Sole. Sulla base di questo fatto, ha concluso che per creare intelligenza, l'evoluzione ha preso una serie di passaggi difficili, ognuno dei quali estremamente improbabile.
Supponendo che ci fossero dieci di questi "passi" evolutivi, ha calcolato che la probabilità totale di occorrenza di esocivilizzazione è 10-20. A suo avviso, questa conclusione è "più che sufficiente per garantire che il nostro livello di sviluppo sia unico per l'universo osservativo".
Tuttavia, non lo è! Il nostro "tratto pessimistico" suggerisce che il calcolo di Carter lascia spazio a centinaia di esocivilizzazioni. Carter pensava di assumere una posizione iper-pessimista, ma in realtà si è rivelato un ottimista. Va anche notato che i ricercatori moderni ritengono che ci siano stati solo cinque "passaggi difficili" (se ce ne sono). Tenendo conto delle altre cifre che Carter ha dato al suo lavoro, in questo caso, parleremo di una probabilità pari a 10-10. Combinato con il nostro "tratto di pessimismo", questo significa la possibile esistenza - in tempi diversi - di un trilione di esocivilizzazioni. (Non dimentichiamo che autori come Mario Livio fanno argomenti che minano le fondamenta stesse dell'ipotesi di Carter.)
