Esta é uma das questões mais antigas que a ciência enfrenta. Este ano, meu colega Woody Sullivan e eu publicamos um artigo na Astrobiologia no qual apresentamos novos resultados que, em minha opinião, lançam uma nova luz sobre esse problema. Um mês atrás, com base em nossos resultados, escrevi um artigo popular para o New York Times com a manchete provocativa "Sim, existem alienígenas." O artigo gerou um certo buzz e uma série de respostas. Alguém concordou, alguém discutiu, e alguém até me pediu para lidar com o problema dos OVNIs (desculpe, mas isso não é meu).
Agora, gostaria de falar novamente sobre nossas descobertas e explicar com mais detalhes seu significado e limites. É especialmente importante para mim responder a dois excelentes artigos polêmicos publicados por Ross Andersen no Atlantic e Ethan Siegel na Forbes. Nem Andersen nem Siegel concordam com meus argumentos - e ambos conseguiram encontrar boas objeções a eles. Em essência, o principal na ciência (não estou falando sobre negadores do aquecimento global) é a discussão. Ambos os meus oponentes são muito bons em escrever, e seu ceticismo me fez refletir mais sobre nossas ideias com o co-autor. Ao todo, foi bastante útil.
Vou fazer uma reserva imediatamente. O artigo saiu muito longo, pois tive que prestar atenção ao pano de fundo - mas sem isso, o significado dos meus argumentos poderia simplesmente se perder. Aqueles familiarizados com a equação de Drake e sua história podem pular a próxima seção.
Histórico do problema
Em 1961, o astrônomo Frank Drake organizou uma conferência sobre as possibilidades de comunicação interestelar. Drake decidiu começar com uma pergunta simples: quantas civilizações extraterrestres existem na galáxia (vamos chamá-las de exocivilizações)? Para facilitar a discussão, Drake identificou sete parâmetros, cada um correspondendo a um aspecto do problema, e os incluiu como fatores na equação para o número total de exocivilizações (N) existentes. A equação de Drake é assim.
R * nele é o número de estrelas formadas por ano em nossa galáxia; fp é a fração de estrelas com planetas; ne é o número médio de planetas para cada estrela localizada na chamada zona habitável (ou seja, tendo condições favoráveis para a origem da vida); fl é a fração de planetas em que ocorre vida; fi é a proporção de planetas habitados nos quais surge a inteligência; fс é a proporção de planetas nos quais civilizações tecnológicas avançadas se desenvolvem. O último (e mais problemático!) Fator é L, o tempo médio de vida de uma civilização tecnológica.
A equação de Drake é considerada uma das principais ferramentas para estudar a questão da vida no universo. Nos últimos 50 anos, ele tem servido como um ponto de referência para os astrônomos que lidam com esse problema.
Deve-se notar que em 1961, quando Drake estava compilando sua equação, pelo menos algo se sabia apenas sobre o primeiro fator - o número de estrelas formadas por ano. Todos os outros parâmetros eram desconhecidos. Isso significa que, por muito tempo, os cientistas que usam a equação de Drake podem apenas especular sobre seus valores. Os otimistas escolheram opções que levam a valores N altos, os pessimistas escolheram opções que levam a valores baixos. Era uma questão de gosto.
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No entanto, uma revolução exoplanetária ocorreu. Nos últimos 20 anos, as descobertas astronômicas mudaram a maneira como pensamos sobre os planetas orbitando outras estrelas. Ao longo do caminho, os valores dos próximos dois termos da equação de Drake (fp e ne) foram determinados. Descobriu-se que existem planetas por toda parte. Quase todas as estrelas do céu têm pelo menos um planeta.
Novas ideias
Woody e eu decidimos aproveitar esse salto gigante e fazer algo que, pelo que sabemos, ninguém fez até agora - digamos, com base em novas evidências, algo mais definitivo sobre exocivilizações.
Para isso, mudamos a questão-chave. Clássico "Quantas exocivilizações existem agora?" substituímos por "Quantas exocivilizações já ocorreram?" Essa abordagem nos permitiu ignorar o fator L, o tempo de vida, e também repensar as três probabilidades desconhecidas associadas à vida (fl, fi e fc). Em vez de examiná-los separadamente, nós os combinamos. Isso significava que estávamos interessados em tudo juntos - todo o processo, desde o surgimento da vida até a criação de uma civilização avançada. Chamamos nosso novo fator de "probabilidade biotécnica" - fbt. Na verdade, estamos falando sobre o produto das mesmas três incógnitas da equação de Drake. Na linguagem da matemática, isso se parece com fbt = fl * fi * fс.
Essa maneira de olhar para o problema - usando novos dados de exoplanetas e transformando a fórmula - fornece uma restrição empírica sobre uma questão que a equação de Drake geralmente não enfoca. Aqui está a pergunta:
Qual é a probabilidade biotécnica de um planeta ser a única civilização que já existiu na história do universo?
Levando em consideração os dados sobre exoplanetas, obtivemos o resultado: 10-22 ou um em dez bilhões de trilhões. Chamamos essa figura de “linha do pessimismo”. Pode ser interpretado de diferentes maneiras.
Primeiro, imagine muitos, muitos planetas na zona habitável - isto é, planetas cujas órbitas permitem a existência de água líquida. De acordo com nossas descobertas, a humanidade só será única se, para encontrar a exocivilização, você tiver que pesquisar dez bilhões de trilhões de planetas.
Em segundo lugar, você precisa entender que antes de nós ninguém poderia dizer o que a palavra "pessimismo" significa neste caso. O fbt deve ser considerado "pessimista" no nível de um para um milhão ou para um bilhão? Antes de nosso artigo ser publicado, não havia um limite claro além do qual os valores das variáveis relacionadas à vida da equação de Drake significariam que estamos, no sentido pleno da palavra, sozinhos neste mundo. No entanto, Woody e eu descobrimos que se a natureza, em sua infinita sabedoria, escolheu um valor inferior a um em dez bilhões de trilhões, seremos a única civilização na história do universo. Mas se ela escolheu um valor superior a dez bilhões de trilhões, então vida, inteligência e civilização já existiam antes de nós.
Crítica
Um em cada dez bilhões de trilhões é muito pouco. Como escrevi no New York Times, com base nisso, pode-se presumir que ex-civilizações provavelmente existiram antes de nós - e pode ter havido muitas delas. Achei essa conclusão a mais lógica.
No entanto, nem todos concordaram comigo. Uma das objeções fundamentais levantadas por meus oponentes foi que, embora 10-22 não seja realmente suficiente, isso não prova a existência de exocivilizações. Em particular, Andersen não gostou particularmente da frase: "… [C] o calor do pessimismo necessário para duvidar da existência de uma civilização extraterrestre avançada em um momento ou outro é contrário ao bom senso."
Nisso eu tenho que concordar com a crítica. Eu não deveria ter falado sobre as discrepâncias com o bom senso. Apesar de a “linha pessimista” ser muito baixa, é bastante aceitável supor que somos um fenômeno único na história do universo. Na verdade, o único julgamento empiricamente válido que Woody e eu temos o direito de fazer é o seguinte: podemos dizer com certeza onde cai a linha do pessimismo (um em dez bilhões de trilhões). Dados os dados disponíveis, é bem possível formular uma teoria racional afirmando que o valor real da probabilidade biotécnica é inferior a 10-22.
No entanto, Andersen, Siegel e eu discordamos sobre como interpretar nosso resultado. Em primeiro lugar, discordo que a ideia de probabilidade biotécnica de alguma forma obscurece o fato de que todas as variáveis relacionadas à vida na equação de Drake podem, teoricamente, ser extremamente pequenas. O artigo da Atlantic era intitulado (embora esteja longe de ser certo que Andersen tenha algo a ver com esse título) "Jogos matemáticos não transformam os alienígenas em realidade". Isso realmente me fez rir, porque não há "jogos matemáticos" em nosso trabalho.
Embora inicialmente nos propuséssemos uma tarefa mais difícil, no final tudo ficou mais fácil. Simplesmente levamos em consideração o número de planetas na zona habitável do universo observável. Deve-se notar que nosso “traço pessimista” não ignora possíveis pequenos valores de variáveis individuais. Levamos todos eles em consideração.
É assim que funciona.
Em primeiro lugar, suponha que consideremos a probabilidade de nascimento de vida no planeta na zona habitável igual a um em um milhão (fl = 10-6), a probabilidade de nascimento da inteligência - também igual a um em um milhão (fi = 10-6) e a probabilidade de criar este inteligente a vida de uma civilização tecnológica é exatamente a mesma (ft = 10-6). Isso significa uma probabilidade biotecnológica de um em um milhão de trilhões (10-6 * 10-6 * 10-6 = 10-18). Como você pode ver, sem truques. Assim, quaisquer argumentos sobre a baixa probabilidade do surgimento da vida ou do desenvolvimento da razão ou da criação da civilização perdem o sentido - tudo isso já está incluído no conceito de probabilidade biotécnica.
Observe que os valores das variáveis fornecidas no parágrafo acima significariam que houve 10.000 exocivilizações na história do universo.
Além disso, embora certamente ainda tenhamos dados suficientes para traçar o limite do pessimismo, a própria história de controvérsia em torno da equação de Drake nos fornece uma riqueza de material que nos permite pensar mais profundamente sobre nossos resultados. Embora muitos tenham argumentado que as exocivilizações devem ser raras, quase nunca explicaram diretamente o que “raro” significa neste contexto. Ao mesmo tempo, se você olhar mais de perto, muitas vezes aqueles que falavam sobre raridade realmente significavam uma frequência várias ordens de magnitude superior a 10-22 - nossa linha de pessimismo.
Isso é fácil de mostrar com um exemplo bem conhecido. Em 1983, o físico Brandon Carter apresentou um argumento extremamente engenhoso contra a exocivilização, baseado na evidência de que demorou para a inteligência surgir na Terra comparável à idade do Sol. Com base nesse fato, concluiu que, para criar inteligência, a evolução deu uma série de “etapas difíceis, cada uma das quais extremamente improvável.
Supondo que houvesse dez dessas "etapas" evolutivas, ele calculou que a probabilidade total de ocorrência de exocivilização é de 10-20. Em sua opinião, essa conclusão é "mais do que suficiente para garantir que nosso nível de desenvolvimento seja único para o universo observacional".
No entanto, não é! Nosso "traço pessimista" sugere que o cálculo de Carter deixa espaço para centenas de exocivilizações. Carter pensou que ele estava assumindo uma postura hiperpessimista, mas na realidade ele se revelou um otimista. Também deve ser observado que os pesquisadores modernos acreditam que houve apenas cinco "etapas difíceis" (se houver). Levando em consideração os outros números que Carter deu ao seu trabalho, neste caso, falaremos de uma probabilidade igual a 10-10. Combinado com nosso “traço de pessimismo”, isso significa a possível existência - em diferentes momentos - de um trilhão de exocivilizações. (Não vamos esquecer que autores como Mario Livio apresentam argumentos que solapam os próprios fundamentos da hipótese de Carter.)
