Civiltà possibili: Equazione di Drake

‘Quante civiltà extraterrestri?

Un calcolo probabilistico

Cominciamo col dire che, naturalmente, può esserci un atteggiamento di totale negazione, a priori, dell’esistenza di altre civiltà extraterrestri: e in tal caso è inutile fare dei conteggi.
Un altro atteggiamento (che è sostanzialmente quello condiviso dalla maggioranza degli scienziati) consiste nel dire che, siccome esistono delle leggi generali che valgono in tutti i punti dell’Universo, si può ragionevolmente pensare che un certo fenomeno avvenuto in un punto possa verificarsi anche in un altro, se le condizioni sono analoghe. Perlomeno mediamente.
Naturalmente la difficoltà consiste nel valutare le varie situazioni e i vari processi, e trarne poi una probabilità statistica. Per questo ho cercato di tracciare due «curve»: una ottimistica e l’altra pessimistica. La prima corrisponde alle valutazioni fatte da persone come Isaac Asimov o l’astronomo Carl Sagan.
Nel suo libro “Civiltà extraterrestri” (Extraterrestrial Civilizations, 1979), Isaac Asimov fa un’analisi accurata delle probabilità; le sue cifre secondo alcuni sono persino prudenziali, ma noi le considereremo il massimo dell’«ottimismo ragionato» e rappresenteranno quindi la curva superiore [*].
Per quanto riguarda il pessimismo è difficile dire fino a che punto si può essere pessimisti: comunque ci sembra che le cifre sotto indicate possano rappresentare una valutazione abbastanza restrittiva. I dati si riferiscono alla nostra Galassia, dove conosciamo meglio il numero di stelle e certe condizioni locali. Naturalmente si tratta di cifre arbitrarie, ma costituiscono un esercizio interessante, per ragioni che vedremo in seguito.

Ottimismo e pessimismo

Iniziamo dunque col primo dato. Quante stelle esistono nella nostra Galassia? Circa 200/300 miliardi, si ritiene. Per un calcolo pessimistico diciamo solo 100 miliardi. Scriviamo quindi le nostre prime due cifre.

NUMERO DELLE STELLE NELLA NOSTRA GALASSIA
Ottimista: 300 miliardi
Pessimista: 100 miliardi

Quante di queste stelle possono avere un sistema solare simile al nostro? Se si scartano le stelle doppie, quelle troppo grandi, quelle troppo piccole ecc. si arriva alle seguenti valutazioni (che tiene conto del fatto che la vita media di una stella deve essere abbastanza lunga per dare il tempo alla vita di evolversi su un pianeta).

NUMERO DEI SISTEMI SOLARI SIMILI AL NOSTRO
Ottimista: 1,7% di 300 miliardi = 5 miliardi
Pessimista: 0,1% di 100 miliardi = 100 milioni

Ma se esistono sistemi solari simili al nostro, quante probabilità vi sono che esista un pianeta nella posizione giusta, cioè non troppo caldo e non troppo freddo? Alcuni studiosi, come Michel Hart, ritengono che non sia estremamente raro che un pianeta possa trovarsi alla distanza giusta, e che forse noi siamo gli unici. Tuttavia la maggior parte degli esperti e piuttosto incline a credere che un pianeta in orbita giusta non dovrebbe costituire un’eccezione. La stima ottimistica è del 20%, la pessimistica può scendere al 10%.

NUMERO DEI SISTEMI SOLARI SIMILI AL NOSTRO CHE POTREBBERO AVERE UN PIANETA IN POSIZIONE GIUSTA
Ottimista: 20% di 5 miliardi = 1 miliardo
Pessimista: 10% di 100 milioni = 10 milioni

Come si vede, in due passaggi, il pessimista si trova già a una valutazione cento volte inferiore, rispetto all’ottimista (cioè 10 milioni rispetto a 1 miliardo).
A questo punto nasce una domanda importante: ammesso che esista un pianeta adatto, quale è la probabilità che la vita sia poi veramente cominciata? Questo è il punto più controverso.
Tutti sono d’accordo che si possono formare ovunque molto facilmente delle molecole organiche, le quali sono già in pratica i mattoni della vita: quanto però alla probabilità che si uniscano insieme per creare delle grandi molecole capaci di replicarsi, e poi dare origine a delle forme di vita di tipo batterico, questo dipende da valutazioni veramente soggettive, perché oggi non disponiamo di parametri validi.
Alcuni ritengono che ciò sia assai poco probabile, altri invece ritengono che se il tempo a disposizione per un evoluzione biochimica è sufficiente, ci sono buone probabilità che questo processo si verifichi. Altri ritengono addirittura che si tratti di un fenomeno quasi spontaneo, così come avviene per la formazione di amminoacidi. Asimov è fra questi, e nel suo libro dà questo evento al 100%, considerandolo praticamente una conseguenza spontanea, quando il pianeta è adatto alla vita.
A questo punto ci sembra ragionevole sdoppiare le ipotesi pessimistiche. Un moderato (cioè che accoglie le precedenti valutazioni pessimistiche, ma in questo caso si dimostra assai più possibilista) potrebbe valutare queste evento al 50%.
L’ipotesi estrema potrebbe, in teoria, scendere a zero: ma in realtà nessuno di coloro che studiano questi problemi esclude che ciò sia avvenuto.. Una probabilità su 10 mila (lo 0,01%) sembra poter rappresentare una valutazione abbastanza pessimistica. Si hanno quindi a questo punto tre cifre.

NUMERO DEI PIANETI ADATTI ALLA VITA SU CUI PUÓ ESSERSI SVILUPPATA UNA FORMA DI VITA DI TIPO BATTERICO
Ottimista: 100% di 1 miliardo = 1 miliardo
Moderato: 50% di 10 milioni = 5 milioni
Pessimista: 0,01% di 10 milioni = 1.000

Il passo successivo è l’evoluzione della vita. Qui c’è abbastanza accordo sul fatto che la vita, una volta partita, possa in qualche modo evolversi. Per gli ottimisti l’apparizione di esseri pluricellulari è solo questione di tempo: 70% di probabilità. Il moderato potrebbe dire: 20 probabilità su cento. Il pessimista potrebbe scendere a 5 probabilità su cento.

NUMERO DEI PIANETI SUI QUALI DA FORME DI VITA DI TIPO BATTERICO AVREBBERO POTUTO SVILUPPARSI FORME DI VITA DI TIPO PLURICELLULARE
Ottimista: 70% di 1 miliardo = 700 milioni
Moderato: 20% di 5 milioni = 1 milione
Pessimista: 5% di 1000 = 50

Vediamo ora il gradino successivo: lo sviluppo dell’intelligenza. Per l’ottimista il passaggio dall’essere pluricellulare a forme intelligenti è quasi certo (90%). Il moderato potrebbe valutare questa probabilità al 25%; il pessimista al 2%.

NUMERO DEI PIANETI SUI QUALI PARTENDO DA FORME DI VITA DI TIPO PLURICELLULARE AVREBBERO POTUTO SVILUPPARSI FORME INTELLIGENTI
Ottimista: 90% di 700 milioni = 600 milioni
Moderato: 25% di 1 milione = 250.000
Pessimista: 2% di 50 = 1

Una volta che si arriva agli esseri intelligenti, gli ottimisti ritengono che il passaggio a forme di vita sociale, con sviluppo di forme di tecnologia, sia ovvio (100%). Anche il moderato si sbilancia e accetta l’idea che partendo da forme di vita intelligenti (dato un tempo sufficiente) si possa giungere a una società tecnologica (100%). Il pessimista, invece, ritiene che ciò possa avvenire solo molto raramente (5%).

NUMERO DEI PIANETI SUI QUALI, PARTENDO DA FORME INTELLIGENTI, AVREBBE POTUTO SVILUPPARSI UNA CIVILTÀ TECNOLOGICA
Ottimista: 100% di 600 milioni = 600 milioni
Moderato: 100% di 250.000 = 250.000
Pessimista: 5% di 1 = 0,05

Ma subentra a questo punto un altro notevole passaggio restrittivo. Se vogliamo comunicare con un’altra civiltà extra terrestre, infatti, noi non siamo ovviamente interessati alle eventuali civiltà già scomparse o a quelle non ancora nate: noi siamo interessati solo a quelle contemporanee, cioè che esistono in questo momento. Per fare questo calcolo occorrerebbe sapere quanto dura una civiltà tecnologica. Perché se dura un tempo molto lungo, allora ci sono più probabilità che le nostre esistenze si incrocino; se la durata è molto breve, allora le probabilità diminuiscono notevolmente.
Mediamente sulla Terra un mammifero, come specie, dura cinque o dieci milioni di anni; l’uomo con la sua civiltà tecnologica, durerà di più o di meno? Asimov dice di meno: solo un milione di anni. Se si applica un criterio analogo per gli altri pianeti, facendo un po’ di conti si ha solo una probabilità su mille (cioè lo 0,1%) che un’altra civiltà tecnologica sia nostra contemporanea. Questa è l’ipotesi ottimistica.
Il pessimista moderato potrebbe dire che la durata di una civiltà tecnologica è molto inferiore al milione di anni: solo 20.000 anni. Tuttavia, poiché un sistema solare del nostro tipo (e quindi un pianeta come la Terra) è solo a metà strada della sua esistenza (e quindi ha ancora qualche miliardo di anni di vita), potrebbero riemergere in seguito, sullo stesso pianeta, varie volte, altre civiltà. Diciamo 10 altre volte, per complessivi 200.000 anni. Quindi lo 0,02%. Il pessimista, invece, potrebbe dire che una civiltà tecnologica dura solo duemila anni, poi si autodistrugge e non riappare mai più. Ecco quindi le nostre ultime cifre.

NUMERO DEI PIANETI DELLA GALASSIA SUI QUALI ESISTE OGGI UNA CIVILTÀ TECNOLOGICA
Ottimista: 0,1% di 600 milioni = 600.000
Moderato: 0,02% di 250.000 = 50
Pessimista: 0,0002% di 0,05 = 0,0000001

La cifra ottimista è molto elevata: secondo Asimov esisterebbero oggi nella nostra Galassia 600.000 civiltà extraterrestri. Ci sembrano decisamente troppe, anche se non abbiamo prove per dimostrare il contrario.
Il pessimista moderato arriva alla cifra conclusiva di 50.
Cioè noi saremmo una delle poche civiltà tecnologiche oggi esistenti nella Galassia.
Tra queste due cifre, 50 e 600.000, esiste dunque un ventaglio di probabilità,in cui si possono situare coloro che ritengono possibile o probabile l’esistenza di altre civiltà nella nostra Galassia.
Quanto al pessimista egli è sceso molto al di sotto dello zero, e secondo i suoi calcoli noi non dovremmo praticamente esistere se non per puro caso. C’è infatti solo una probabilità su dieci milioni (appunto lo 0,0000001) che esista oggi una civiltà tecnologica nella nostra Galassia.
Siamo stati eccezionalmente fortunati ad apparire. È come se avessimo azzeccato cinque volte di seguito un en plein alla roulette.

Una sorprendente moltiplicazione

Non so quale di queste varie opzioni è più vicina al vostro modo di vedere. Si tratta, naturalmente, di un esercizio teorico e ognuno può scegliere delle strade intermedie o zigzaganti o diverse. E rifare i conti per le sue ipotesi. Se però sostanzialmente le vostre conclusioni rimangono nell’arco di queste valutazioni, c’è un fatto molto sorprendente che succede.
Infatti, queste cifre si riferiscono soltanto alla nostra Galassia.
E nell’Universo esiste un numero immenso di galassie: si calcola ve ne siano almeno dieci miliardi osservabili… A questo punto le cifre cambiano completamente, perché bisogna moltiplicare il tutto per almeno dieci miliardi, e allora si sale a cifre sbalorditive.
Il pessimista, in tal caso, salirebbe da 0,0000001 a 1.000. Vale a dire che, in base alle sue restrittive percentuali di valutazione, vi sarebbero oggi nell’Universo almeno 1.000 civiltà extraterrestri.
Il moderato salirebbe a 500 miliardi… E l’ottimista a 6 milioni di miliardi di civiltà extraterrestri contemporanee alla nostra! Ecco quindi i dati conclusivi per l’Universo:

NUMERO DI CIVILTÀ TECNOLOGICHE OGGI NELL’UNIVERSO
Ottimista: 6 milioni di miliardi
Moderato: 500 miliardi
Pessimista: 1.000

Sono cifre che ci appaiono strabilianti ed eccessive: d’altra parte si deve pur ammettere che per escludere l’esistenza di altre civiltà nell’Universo bisognerebbe ricorrere a percentuali ancora più basse di quelle adottate nell’ipotesi pessimistica. Cioè bisognerebbe essere più pessimisti del pessimista. In altre parole, questo esercizio probabilistico ci mostra che il numero di stelle è talmente elevato che, pur mantenendosi bassi, si ottengono in definitiva cifre sorprendenti, anche se non riusciamo a valutare quali sono queste probabilità, perché ognuno può rendersi conto che le variabili sono troppe, e nessuna cifra attendibile può uscirne fuori. Questi calcoli, insomma, pur non potendo dimostrare alcunché, sembrano indicare che valga la pena di tentare una ricerca seria, passare dalla teoria alla pratica: cioè di arrivare alla fase sperimentale. Infatti nella scienza c’è una regola d’oro che è alla base di tutto il processo delle conoscenze: qualsiasi ipotesi o teoria è la benvenuta, però non ha alcun valore scientifico fino a quando non vi sono delle verifiche sperimentali. Il metodo sperimentale è il solo valido. Altrimenti chiunque può dire una cosa, un’altro il contrario, il terzo un’altra cosa ancora, senza che nessuno di questi abbia mai potuto provare nulla. Le teorie sono certamente utilissime, perché sono stimolanti e servono per impostare una ricerca. Ma senza verifiche sperimentali restano quello che sono: cioè solo delle ipotesi.
Ma allora come si fa a verificare se esistono delle civiltà extra terrestri?
C’è, per ora, un solo metodo sperimentale possibile: quello di mettersi in ascolto dello spazio con dei radiotelescopi e cercare di captare dei segnali radio.

[*]
L’analisi delle probabilità di Isaac Asimov da “Civiltà extraterrestri” (Extraterrestrial Civilizations), 1979

Nella nostra Galassia Via Lattea ci sarebbero
300.000.000.000: stelle
280.000.000.000: sistemi planetari
75.000.000.000: sistemi planetari che girano attorno a stelle simili al Sole
52.000.000.000: stelle simili al Sole che hanno un’ecosfera utile
5.200.000.000: stelle simili al Sole, popolazione I, 2a generazione, con ecosfera utile
2.600.000.000: stelle simili al Sole, popolazione I, 2a generazione, con un’ecosfera utile al cui interno giri un pianeta
1.300.000.000: stelle simili al Sole, popolazione I, 2a generazione, con un’ecosfera utile al cui interno giri un pianeta simile alla Terra
650.000.000: numero di pianeti abitabili
600.000.000: numero di pianeti abitabili che hanno generato la vita
433.000.000: numero di pianeti abitabili che hanno generato una vita multicellulare
416.000.000: numero di pianeti abitabili che hanno generato una ricca vita terrestre
390.000.000: numero di pianeti che hanno sviluppato una civiltà tecnologica
530.000: numero di pianeti in cui è in essere oggi una civiltà tecnologica

— ### Aggiornamento del 4 giugno 2024 ### —

Oggi vengo in possesso delle immagini del nostro nuovo occhio nel cielo: Euclid.
Vedo degli splendidi risultati, come questa immagine ripresa nell’ammasso di galassie Abell 2390. La quale rivela oltre 50.000 galassie e l’evidente effetto di lente gravitazionale prodotto dalla materia (visibile e oscura) presente all’interno dell’ammasso, che da’ luogo agli archetti luminosi visibili nella zona centrale. Alcuni di questi archi sono in realtà assi diversi della stessa galassia di sfondo, la cui luce è stata deflessa dalla presenza dell’ammasso. Con questo tipo di dati, gli scienziati di Euclid potranno studiare come la massa tipica e il numero degli ammassi di galassie evolvono nel tempo, ottenendo informazioni sull’evoluzione dell’Universo nel suo complesso.

Ora, tornando al soggetto di questo post, il conto presente qui sopra è pressoché da rifare rispetto all’immagine delle 500 galassie dell’Ultra Deep Field, ripresa dal telescopio spaziale Hubble. Qui abbiamo 50 mila galassie nella stessa area di spazio: “un granello di pepe tra la punta delle dita a braccio teso verso lo spazio”.

Ma facciamo pure i conti della serva, moltiplichiamo semplicemente per 50 mila i numeri sopra ottenuti dell’Equazione di Drake. Dirompente! Booom!
Certo, le distanze sono improponibili, non basterebbero 100 vite umane per raggiungere la stella abitabile più vicina con le tecnologie odierne.

Non ci resta che sognare dietro a quel “granello di pepe” le 26.500.000.000 civiltà che ci stanno probabilmente aspettando. Ma anche essendo ulteriormente pessimisti e portando a uno l’ipotizzabile realtà, beh: “non siamo di certo soli dietro quel granello di pepe, chissà in tutto il resto del cielo…”

— ### Fine aggiornamento del 4 giugno 2024 ### —

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