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28 Novembre 2020

Siamo soli nell’Universo?


Quante civiltà possono esistere nella nostra Galassia in grado di comunicare con noi?
Tranquillizzatevi: non ho assunto droghe né voglio scrivere un racconto di fantascienza. Molti di noi alzando gli occhi al cielo in una notte stellata si saranno sicuramente chiesti se altri mondi sono abitati e se mai saremo in grado di comunicare con quelle civiltà.
Enrico Fermi, partendo da un presupposto sbagliato disse: se nell’universo esiste un gran numero di civiltà aliene, perché la loro presenza non si è mai manifestata? Ma anche un premio Nobel può commettere un errore. In effetti l’errore contenuto nel paradosso di Fermi consiste nella generalizzazione del fenomeno. Fermi dovette inferire l’esistenza di un gran numero di civiltà extraterrestri dal principio copernicano e dai problemi di stima complessi che egli era abituato a porsi e a risolvere.
Essendo l’Universo molto grande (con qualche riserva dovremmo dire infinito), è lecito aspettarsi, come Fermi, moltissime civiltà, ma è anche vero che le distanze tra una stella e l’altra e tra una galassia e l’altra sono tali da sfidare ogni tipo di comunicazione o trasporto che non sia fatto per mezzo dei fotoni, ossia della luce, tralasciando i neutrini perché essendo senza massa sono indifferenti a tutto. Basti pensare che quando due galassie collidono, esse cambiano aspetto a causa delle gigantesche forze mareali che entrano in gioco durante l’interazione, quindi si stirano, si dilatano, si deformano ma quasi mai due stelle entrano in collisione diretta, giacché le distanze tra due di esse sono milioni di volte maggiori al loro diametro!
Tornando al nostro problema, se Fermi si è incartato pensando agli omini verdi c’è invece stato qualcuno che ha proposto una formula per calcolare questo numeretto.
Quest’uomo è l’astrofisico statunitense Frank Drake, che nel lontano 1960 condusse la prima ricerca di segnali radio provenienti da civiltà extraterrestri presso il National Radio Astronomy Observatory di Green Bank, in Virginia Occidentale. Poco più tardi l’Accademia nazionale delle scienze statunitense invitò Drake a partecipare ad un incontro sul tema della rilevazione di possibili intelligenze extraterrestri. L’incontro si tenne a Green Bank nel 1961, e l’equazione che porta il nome di Drake (nota anche come formula di Green Bank) nacque dalla fase preparatoria dell’incontro stesso. Racconta lo stesso Drake: «Pianificando l’incontro, mi resi conto con qualche giorno d’anticipo che avevamo bisogno di un programma. E così mi scrissi tutte le cose che avevamo bisogno di sapere per capire quanto difficile si sarebbe rivelato entrare in contatto con delle forme di vita extraterrestri. E guardando quell’elenco diventò piuttosto evidente che moltiplicando tutti quei fattori si otteneva un numero, N, che è il numero di civiltà rilevabili nella nostra galassia. Questo, ovviamente, mirando alla ricerca radio, e non alla ricerca di esseri primordiali o primitivi.»
Quell’incontro conferì dignità scientifica alla ricerca di intelligenze extraterrestri (SETI). La dozzina di partecipanti – astronomi, fisici, biologi, industriali e studiosi di scienze sociali – divennero noti come l'”Ordine del Delfino”. L’incontro di Green Bank è commemorato sul posto da una targa.
Carl Sagan, un grande sostenitore dei progetti SETI, ha citato molto spesso la formula di Drake, tanto che essa a volte è chiamata erroneamente “equazione di Sagan”.
La formula dell’equazione di Drake è la seguente:
N = R* x fp x ne x fl x fi x fc x L N = R ∗   ×   f p   ×   n e   ×   f l   ×   f i   ×   f c   ×   L {\displaystyle N=R^{*}~\times ~f_{p}~\times ~n_{e}~\times ~f_{l}~\times ~f_{i}~\times ~f_{c}~\times ~L}
dove:
• N   è il numero di civiltà extraterrestri presenti oggi nella nostra Galassia con le quali si può pensare di stabilire una comunicazione;
• R*   è il tasso medio annuo con cui si formano nuove stelle nella Via Lattea;
• fp    è la frazione di stelle che possiedono pianeti;
• ne   è il numero medio di pianeti per sistema planetario in condizione di ospitare forme di vita;
• fl    è la frazione dei pianeti ne su cui si è effettivamente sviluppata la vita;
• fi    è la frazione dei pianeti fl su cui si sono evoluti esseri intelligenti;
• fc    è la frazione di civiltà extraterrestri in grado di comunicare;
• L    è la stima della durata di queste civiltà evolute.
Può non risultare immediatamente chiaro perché nell’equazione compaia il fattore R*, cioè perché il numero di civiltà intelligenti esistenti in un dato momento nella galassia debba essere direttamente proporzionale al tasso con cui si formano nuove stelle: in effetti, il prodotto dei primi sei fattori (escluso cioè L) dà il numero di civiltà extraterrestri che nascono ogni anno; moltiplicando poi per la loro durata si ottiene il numero di tali civiltà esistenti in un momento qualsiasi (ad esempio, se si formano in media 0,01 civiltà all’anno e ciascuna dura in media 500 anni, allora in ogni momento ne esisteranno in media 5).
La formula originale di Drake può essere riscritta più realisticamente sostituendo al tasso di formazione stellare odierno un parametro corrispondente al tasso con cui le stelle si formavano diversi miliardi di anni fa, cioè nell’epoca in cui si suppone che si siano sviluppate le stelle intorno alle quali oggi potrebbe esistere la vita (se il Sole fosse un esempio tipico, questo significherebbe circa 5 miliardi di anni fa).
Sviluppando i calcoli sulla base delle conoscenze di quegli anni, i valori di Drake producono un valore
N = 10 × 0,5 × 2 × 1 × 0,01 × 0,01 × 10 000 = 10.
Ogni variazione dei parametri, anche rimanendo nei limiti della verosimiglianza scientifica, causa notevoli variazioni nel risultato N, portando a aspre contrapposizioni tra “ottimisti” e “pessimisti”. I valori di N tipicamente proposti dagli “ottimisti” si aggirano intorno a 600 000, mentre quelli proposti dai “pessimisti” sono nell’ordine di 0,0000001, valore del tutto improbabile se pensiamo che la nostra presenza in questa Galassia porta automaticamente il valore minimo a 1!

La maggior parte dei pianeti osservati ha orbite molto eccentriche, o troppo vicine al sole per garantire temperature adatte alla vita. Comunque sono noti diversi sistemi planetari che assomigliano maggiormente a quello solare. Poiché sono noti circa 200 sistemi planetari, si può stimare in modo abbastanza approssimativo che ne > 0,005. Dato il numero di stelle esaminate con un livello di dettaglio sufficiente a rilevare pianeti terrestri, la percentuale di stelle che possiedono pianeti simili alla Terra dovrebbe essere del 10-20%.
Con le conoscenze di oggi, la scoperta di esopianeti e il miglioramento dei metodi di calcolo si stima che il risultato della formula di Drake sia:
N = 7 × 0,5 × 2 × 0,33 × 0,01 × 0,1 × 10 000 = 23,1 civiltà extraterrestri esistenti in grado di comunicare nella nostra galassia.
Sebbene molti siano stati i detrattori di questa equazione, essi sono bilanciati dagli scienziati che si sono espressi favorevolmente nei suoi confronti. Alla luce di quanto sopra, anche l’osservazione di Fermi può essere giustificabile. Essa risulta davvero paradossale solo partendo dal presupposto che esista un gran numero di civiltà extraterrestri in grado di comunicare, cioè che il valore N dell’equazione di Drake sia alto. Se le civiltà tecnologiche nella nostra galassia sono rare, il fatto che non siano mai entrate in contatto con noi non è sorprendente. Al contrario, il fatto che non sia mai avvenuto nessun tipo di contatto può costituire una dimostrazione del fatto che N è piuttosto basso, se non uguale a uno.
Certamente il futuro dirà a noi o ai nostri discendenti quancosa di più su questo affascinante argomento. Il progetto SETI ha rivelato dei segnali, per ora troppo vaghi per fornire certezze.
Di certo, come diceva Carl Sagan, se fossimo soli nell’Universo, sarebbe un’ inutile spreco di spazio.


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Fonti:
The Drake equation: estimating the prevalence of extraterrestrial life through the ages, edited by D. A. Vakoch and M. F. Dowd, forewod by Frank Drake, Cambrige University Press, 2015

Alexander Amir, The Search for Extraterrestrial Intelligence: A Short History – Part 7: The Birth of the Drake Equation

William Poundstone, Carl Sagan: A Life in the Cosmos, New York, Henry Holt & Company, 1999

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