Frank Drake scrive la sua famosa equazione su una lavagna bianca. Credito:SETI.org
Il 1 novembre, 1961, un certo numero di eminenti scienziati si sono riuniti al National Radio Astronomy Observatory a Green Bank, Virginia dell'ovest, per una conferenza di tre giorni. Un anno prima, questa struttura era stata la sede del primo moderno esperimento SETI (Progetto Ozma), dove i famosi astronomi Frank Drake e Carl Sagan hanno usato il telescopio Green Bank (noto anche come "Big Ear") per monitorare due stelle simili al sole vicine:Epsilon Eridani e Tau Ceti.
Pur non avendo successo, Ozma è diventato un punto focale per gli scienziati interessati a questo fiorente campo noto come Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI). Di conseguenza, Drake e Sagan erano motivati a tenere la prima conferenza SETI, in cui verrebbe discusso il tema della ricerca di possibili segnali radio extraterrestri. In preparazione dell'incontro, Drake ha preparato la seguente equazione euristica:
N =R * • F P • n e • F io • F io • F C • L
Questa sarebbe diventata nota come "equazione di Drake, " che è considerata da molti una delle equazioni più famose nella storia della scienza. Nel 60° anniversario della sua creazione, John Gertz, un produttore cinematografico, astronomo dilettante, membro del consiglio di amministrazione con BreakThrough Listen, e l'ex presidente del consiglio di amministrazione del SETI Institute per tre mandati, sostiene in un recente documento che è necessaria una riconsiderazione fattore per fattore.
In questo documento, che è stato recentemente accettato per la pubblicazione dal Journal of the British Interplanetary Society (JBIS), Gertz sostiene la necessità di un'equazione rivista e di molte più ricerche. Per abbatterlo, l'equazione di Drake è costituita dai seguenti parametri:
Piuttosto che essere un mezzo effettivo per quantificare il numero di specie intelligenti nella nostra galassia, lo scopo dell'equazione era inteso a inquadrare la discussione su SETI. Oltre a riassumere le sfide che gli scienziati devono affrontare, aveva lo scopo di stimolare il dialogo scientifico tra i partecipanti all'incontro. Come avrebbe poi osservato Drake:
"Come ho pianificato l'incontro, Mi sono reso conto con qualche giorno di anticipo che avevamo bisogno di un'agenda. E così ho scritto tutte le cose che avevi bisogno di sapere per prevedere quanto sarà difficile rilevare la vita extraterrestre. E guardandoli, è diventato abbastanza evidente che se moltiplicassi tutti questi insieme, hai un numero, N, che è il numero di civiltà rilevabili nella nostra galassia. Questo era finalizzato alla ricerca radiofonica, e non per cercare forme di vita primordiali o primitive."
L'equazione di Drake da allora ha continuato a raggiungere grande fama e grande notorietà. Mentre alcuni scienziati lo loderanno come uno dei contributi più importanti alla ricerca scientifica, altri lo hanno criticato per le sue ovvie incertezze e natura congetturale. Tali critiche sottolineano che moltiplicando le variabili incerte, il livello di incertezza cresce esponenzialmente, al punto in cui non sono possibili conclusioni definitive.
Come ha spiegato John Gertz a Universe Today via e-mail, i problemi associati all'equazione di Drake non sono diminuiti nel tempo. Per molti scienziati, le profonde scoperte avvenute negli ultimi decenni (che hanno ridotto il livello di incertezza di alcune variabili dell'equazione) hanno messo in discussione l'utilità stessa dell'equazione stessa.
"L'equazione di Drake era un'euristica straordinariamente utile all'inizio della moderna ricerca di intelligenza extraterrestre nei primi anni '60, " ha detto. "Ha guidato la nostra prima bozza di pensieri sull'argomento. Sessant'anni dopo, però, è un edificio scricchiolante e invecchiato che dovrebbe essere spazzato via a favore di un nuovo pensiero fresco."
Per il suo studio, Gertz ha riconsiderato ciascuna delle variabili dell'equazione di Drake per determinare se fossero ancora utili per porre vincoli alla possibilità di vita intelligente. Per i principianti, c'era il parametro R * , che Gertz ha descritto come "inutile" per una serie di motivi. Questi includono il fatto che il tasso di formazione di nuove stelle cambia nel tempo e che Drake si è limitato a stelle simili al sole (che hanno un basso tasso di natalità rispetto a molti altri tipi).
Anche, esiste la possibilità che i segnali ET possano essere di origine extragalattica, e che il numero delle civiltà non è correlato alla nascita di nuove stelle. Per queste ragioni, suggerisce che R * dovrebbe essere sostituito con n S , che denota il numero di stelle candidate nella Via Lattea che rientrano nel nostro campo visivo. Questo sarebbe notevole, poiché le stelle che si ritiene siano buone candidate per l'abitabilità includono il tipo G, Tipo K e tipo M (che comprendono complessivamente oltre l'80% delle stelle).
Prossimo, c'è il numero di stelle che hanno un pianeta o un sistema in orbita attorno a loro (la f P parametro), che era in gran parte sconosciuto ai tempi di Drake. Però, negli ultimi due decenni, il numero di esopianeti confermati è cresciuto in modo esponenziale (4, 383 e oltre), grazie in gran parte al telescopio spaziale Kepler. Queste scoperte suggeriscono che i pianeti sono onnipresenti per le stelle, il che rende i parametri largamente irrilevanti.
Il prossimo passo è un'altra importante considerazione emersa dalle recenti scoperte di esopianeti. Questo è il numero di pianeti simili alla Terra (noti anche come "terrestri" o rocciosi) che orbitano all'interno della zona abitabile della loro stella madre (HZ) - n e . Ma come hanno dimostrato più linee di ricerca, la semplice orbita all'interno dell'HZ di una stella non è certo l'unica considerazione. C'è anche la dimensione di un pianeta, atmosfera, e la presenza di acqua e attività tettonica.
La definizione di HZ è limitata anche ai pianeti, considerando che la natura delle lune come Ganimede, Europa, Encelado, Titan e altri suggeriscono che la vita potrebbe esistere in ambienti di "luna oceanica". C'è anche il caso di Marte e Venere, entrambi avevano acqua corrente e temperature relativamente stabili contemporaneamente. Quindi, Gertz raccomanda che n e dovrebbe essere sostituito da n tb , che denota il numero totale di corpi (pianeti, lune, planetoidi, ecc.) che potrebbero sostenere la vita sia sulle loro superfici che al di sotto di esse.
Il parametro f io (pianeti che svilupperanno la vita) è anche irrimediabilmente incerto, principalmente perché gli scienziati non sono sicuri di come sia iniziata la vita qui sulla Terra. Le teorie attuali spaziano da piscine primordiali e bocche idrotermali alla semina dallo spazio (litopanspermia) e tra sistemi stellari e galassie (panspermia). Non c'è nemmeno consenso sul fatto che la vita sia onnipresente o rara, a causa del fatto che la ricerca di vita extraterrestre (di base o meno) è così povera di dati.
Prossimo, la frazione di pianeti portatori di vita che darà origine a una specie tecnologicamente competente (f io ) è particolarmente problematico. In questo caso, il problema si riduce ai percorsi evolutivi e se i fattori che portano all'emergere dell'homo sapiens sono o meno comuni. In breve, non abbiamo idea se l'evoluzione sia convergente (favorisce l'intelligenza) o non convergente.
Il penultimo parametro, la frazione di specie intelligenti che potrebbero tentare di comunicare con noi in questo momento (f C ), è ugualmente pieno di problemi. Da una parte, riconosce che non tutte le specie tecnologicamente competenti saranno in grado di comunicare con noi, o volenteroso (a la ipotesi della "foresta oscura"). Dall'altra, non tiene conto di due considerazioni molto importanti.
Per uno, non considera la quantità di tempo che impiega un trasmettitore o un ricevitore per realizzare un singolo circuito attraverso un numero di oggetti nella nostra galassia. A meno che i segnali non vengano trasmessi costantemente e a livelli di energia molto elevati, le possibilità di essere ricevuti sono abbastanza sfavorevoli. Inoltre, non tiene conto della possibilità che le tecnofirme (come le trasmissioni radio) vengano rilevate involontariamente.
Quindi, Getz raccomanda che f C essere sostituito dal parametro f D , che è di natura più ampia. Oltre a considerare i tentativi di una civiltà extraterrestre di comunicare con noi, tiene conto anche della nostra capacità di rilevare le tecnofirme di una civiltà. Dopotutto, a che servono gli sforzi di segnalazione se i destinatari previsti non sono nemmeno in grado di ricevere il messaggio?
Rappresentazione artistica del Breakthrough Listen Network. Credito:Breakthrough Listen/Univ. di Machester/Daniëlle Futselaar
Scorso, ma certamente non meno importante, c'è il difficile parametro di L, la quantità di tempo che una civiltà tecnologicamente dipendente trascorrerà nel tentativo di comunicare con la Terra. Col tempo, questo parametro è stato identificato come la durata della vita delle civiltà, o per quanto tempo possono essere in uno stato avanzato prima di soccombere all'autodistruzione o al collasso ambientale.
Lo stesso Carl Sagan ha ammesso che di tutti i parametri dell'equazione di Drake, questo era di gran lunga il più incerto. In poche parole, non abbiamo modo di sapere per quanto tempo possa persistere una civiltà prima che non sia più in grado di comunicare con il cosmo. We could no more predict how and when an extraterrestrial civilization might end than we could our own (though some people doubt we'll make it out of this century).
Another common consideration is the likelihood that by the time an extraterrestrial signal or messenger probe is found by another species, the civilization responsible for sending it will have long since died. This argument is part of the "brief window" hypothesis, which conjectures that advanced civilizations will invariably succumb to existential threats before another civilization can receive and respond to their transmissions. Getz explained:"[T]he Drake equation was predicated upon the notion that there is a finite number of currently existing alien civilizations ensconced among the stars, some of whom will be signaling their presence to us using radio or optical lasers. Però, this ignores another school of thought which holds that ET's far better strategy would be to send physical probes to our solar system to surveil and ultimately make contact with us.
"Such probes could represent information from innumerable civilizations, many of whom may have long ago perished. If this is the case, Drake's L is irrelevant, since the probe might far outlive its progenitor, and his N reduces to one, the single probe that makes its presence known to us through which alone we might communicate with the rest of the galaxy."
In definitiva, an updated version of the Drake Equation (based on Getz's analysis) would look like this:
N =ns • fp • ntb • fl • fi • fd • L
Credito:Universe Today
Alas, when all the parameters (and their respective levels of uncertainty) are considered, we are left with some uncomfortable implications. Da una parte, it would be empirically simpler to conclude that humanity is currently the only technologically advanced civilization in the observable universe. O, as Getz concludes, it could serve as a call to action to reduce or eliminate these levels of uncertainty.
"The Drake equation sets out to determine N, the number of extant communicating civilizations, " he said. "There is simply no way to determine this by any known means other than by making contact with our first ET and asking it what it might know of the matter. The failure of the Drake equation paradoxically makes a robust SETI program all the more important, since no amount of armchair speculation can determine N."
As to what a robust SETI program would look like, he acknowledges that current efforts—epitomized by Breakthrough Listen—are a good start. As part of Breakthrough Initiatives (a non-profit organization founded by Yuri and Julia Milner in 2015) this 10-year, $100 million program is the most comprehensive survey ever undertaken in the search for technosignatures in the universe.
The project relies on radio wave observations made by the Green Bank Observatory and the Parkes Observatory in Southeastern Australia, as well as visible-light observations from the Automated Planet Finder at the Lick Observatory in San Jose, California. Combined with the latest in innovative software and data analysis techniques, the project will survey one million nearby stars, the entire galactic plane, and 100 nearby galaxies.
Però, in order for SETI research to truly advance to the point where the Drake equation can be used, two things are necessary:secure funding and dedicated observatories.
"Breakthrough Listen is a game-changer. Because of it, more SETI is accomplished in a single day than was ever before accomplished in a full year. Però, over the long term, much more needs to be done. Foremost is perpetual funding that can only be assured through an endowment.
"Also, there is a need to build more telescopes dedicated to 24/7 [observation], particularly wide-field-of-view telescopes, because we can only guess from where ET's signal might arrive, and to train additional scientists who in turn might know that they can plan a career around SETI assured by a funded endowment."
Aside from the rigorous nature of looking for the proverbial needle in the cosmic haystack, one of the greatest challenges of SETI research is ensuring that funding will remain available. This is not unique to the field of SETI, but compared to space exploration and related endeavors; there is the constant battle to justify its existence. But considering that the payoff will be the single greatest discovery in the history of humanity, it is definitely worth the cost.
