Existe vida inteligente no Universo? E se sim, quão comum ela é? Ou talvez a pergunta devesse ser: quais são as chances de que aqueles envolvidos na Busca por inteligência extraterrestre (SETI) irá encontrá-lo algum dia? Por décadas, cientistas têm debatido acaloradamente esse tópico, e não falta tinta sobre o assunto. Dos muitos artigos e estudos que foram escritos sobre o assunto, dois campos principais surgiram: aqueles que acreditam que a vida é comum em nossa galáxia (também conhecidos como Otimistas do SETI) e aqueles que sustentam que a inteligência extraterrestre é rara ou inexistente (Pessimistas do SETI).
Em um artigo recenteDavid Kipping (o próprio Prof. “Cool Worlds”) e Geraint Lewis examinaram este debate mais de perto e ofereceram uma nova abordagem baseada numa forma de análise de probabilidade conhecida como O experimento de Jayne. Ao aplicar esse método à astrobiologia e à Equação de Drake, eles concluíram que a existência de vida inteligente em nossa galáxia pode ser uma proposição de “tudo ou nada”. Para citar o falecido e grande cientista e autor de ficção científica Arthur C. Clarke: “Existem duas possibilidades: ou estamos sozinhos no Universo, ou não estamos. Ambas são igualmente aterrorizantes.”
David Kipping é professor associado de astronomia na Universidade de Columbia e bolsista Carl Sagan na Observatório da Faculdade de Harvard. Ele também é o Investigador Principal do Laboratório de Mundos Legais na Columbia, que se dedica ao estudo e caracterização de sistemas de exoplanetas. Geraldo Lewis é professor de astrofísica na Instituto de Astronomia de Sydneyparte de Escola de Física da Universidade de Sydney. O artigo deles, “Os otimistas do SETI têm um problema de ajuste fino?” apareceu recentemente online e está sendo revisado para publicação no Revista Internacional de Astrobiologia.
A equação de Drake
Em 1961, o famoso astrônomo Frank Drake sediou a primeira reunião do SETI no Observatório Greenbank, na Virgínia Ocidental. Em preparação para o evento, ele criou uma equação resumindo os desafios que os pesquisadores do SETI enfrentaram. Isso veio a ser conhecido como a Equação de Drake e é expressa matematicamente como:
N = R* × fp × ne × fl × fi × fc × L
Onde:
- N é o número de civilizações comunicativas atualmente ativas em nossa galáxia.
- R* é a taxa na qual as estrelas se formam em nossa galáxia.
- fp é a fração de estrelas com planetas.
- ne é o número de planetas que podem potencialmente hospedar vida, por estrela que possui planetas.
- fl é a fração dos itens acima que realmente desenvolvem vida de qualquer tipo.
- fi é a fração dos itens acima que desenvolvem vida inteligente.
- fc é a fração dos itens acima que desenvolve a capacidade de comunicação interestelar.
- L é o período de tempo em que tais civilizações comunicativas estão ativas.
A Equação de Drake não foi planejada para estimar o número de civilizações extraterrestres (ETCs) em nossa galáxia, mas para estimular o diálogo sobre o SETI. Desde que Drake a formulou pela primeira vez, a equação tem sido sujeita a críticas, adições e revisões e tem sido frequentemente deturpada no processo. Como o Prof. Kipping explicou ao Universe Today por e-mail, parte do problema é como os valores são frequentemente aplicados arbitrariamente aos parâmetros:
“Como não conhecemos a maioria dos parâmetros, isso é apenas pura especulação, e deve ser rotulado como tal. Outro ponto frequentemente esquecido é que ele representa o número médio de civilizações e, portanto, um valor esperado de alguma distribuição subjacente. Hoje em dia, tornou-se um pouco um esporte criticar a equação de Drake. Certamente, qualquer um que a use como uma calculadora deve ser criticado de forma justa, mas a ideia básica não está errada. Deve haver algum número de civilizações por aí, e poderíamos, em princípio, coletar parâmetros relevantes para calculá-lo. Os problemas surgem na formulação exata, quais parâmetros incluir, o que eles realmente significam e como lidar com nuances como variabilidade temporal.”
O experimento de Jayne
Edwin Jaynes (1922-1998) foi o Distinguished Professor of Physics Wayman Crow na Washington University em St. Louis. Em 1968, ele imaginou um experimento onde uma pessoa em um laboratório é apresentada a um jarro contendo um composto desconhecido e não rotulado (químico X). Ao longo de uma bancada de laboratório, há um grande número de béqueres cheios de água, e o experimento é testar com que frequência o químico X se dissolverá dentro deles. Jaynes argumentou que se deve esperar que o composto se dissolva em quase todos os casos ou quase nunca.
Quando plotada em um gráfico, a distribuição de probabilidade teria o formato de uma tigela, com valores chegando a 0 e 1. Como Kipping explicou em mais detalhes:
“Jaynes imaginou uma série do que chamamos de experimentos de Bernoulli – isto é, experimentos que retornam respostas sim/não. Eles poderiam ser qualquer coisa, mas, como exemplo, ele imaginou dissolver um produto químico desconhecido em uma série de béqueres contendo água e então perguntar – qual fração deles se dissolveria? Outro cientista, o lendário John Haldane, já havia sugerido que uma resposta de ~50% era improvável a priori. Deve-se esperar que quase todos eles se dissolvam ou quase nenhum.
“Jaynes provou rigorosamente isso e foi pioneiro em muitas das ferramentas de inferência bayesiana objetiva. Podemos igualmente substituir o experimento de Bernoulli em consideração para outras questões, como qual fração de estrelas se tornará um buraco negro? Antes de obter quaisquer observações, uma resposta de ~50% seria surpreendente, implicando que a distribuição de massas estelares é finamente equilibrada de modo que metade está acima do limite de massa crítica e metade abaixo. Na realidade, a resposta é uma em mil, o que está de acordo com a posição de Jayne.”
Por suas imensas contribuições ao campo da estatística, Jaynes é creditado como um dos fundadores do “Bayesianismo Objetivo”. Embora seu experimento não tenha sido pretendido como tal, Kipping e Lewis viram sua potencial aplicação na astrobiologia.
Tudo ou nada?
Em seu artigo seminal de 1983, “O Grande Silêncio – a Controvérsia Sobre a Vida Inteligente Extraterrestre,” David Brin abordou o debate em andamento sobre a existência de vida extraterrestre. A partir disso, ele discerniu a presença de dois campos quando se tratava do debate: “Otimistas de Contato” e “Pessimistas de Contato” – ou como Kipping e Lewis se referem a eles em seu artigo, “Otimistas do SETI” e “Pessimistas do SETI” – aqueles que acreditam que há civilizações em nossa galáxia com as quais a humanidade pode fazer contato e aqueles que acreditam que isso é inútil, já que a humanidade está sozinha no Universo.
Quando o Experimento de Jaynes é aplicado à questão da vida inteligente em nossa galáxia, deveríamos esperar que ela fosse muito comum ou muito rara. No meio, onde a distribuição de probabilidade é mais fraca (ou seja, a vida extraterrestre é semicomum), é onde o “problema do ajuste fino” emerge. No contexto da cosmologia e astrobiologia, o ajuste fino se refere à proposição de que as condições para a vida podem ocorrer somente quando certas constantes universais estão dentro de uma faixa muito estreita de valores.
Se qualquer uma dessas constantes fundamentais fosse ligeiramente diferente, o Universo não seria propício ao desenvolvimento da matéria, estruturas em larga escala ou vida como a conhecemos. Como Kipping explicou, isso apresenta um problema para os otimistas do SETI:
“Ao contrário do exemplo do buraco negro que dei a você antes, não há limites inferiores para esse problema. Com buracos negros, sabemos a menor e a maior massa estelar permitida pela astrofísica e são apenas algumas ordens de magnitude. O limite do buraco negro deve estar em algum lugar nessa faixa bastante estreita. Quando se trata de alienígenas, a probabilidade de inteligência pode ser de 1% ou 0,000….00001% (adicione quantos zeros quiser).
“Com uma gama tão vasta de possibilidades, os otimistas do SETI têm que acreditar na visão um tanto artificial de que o valor % não é tão alto que não veríamos ninguém ainda, mas certamente muito mais alto do que o abismo profundo de probabilidades baixas que são plausíveis. Assim, eles têm um problema de ajuste fino essencialmente, precisando que a porcentagem viva em um corredor bastante estreito.”
Se nossa galáxia estivesse cheia de civilizações extraterrestres, certamente haveria sinais inegáveis que teríamos notado — ou seja, sinais de rádio, megaestruturas, Bandas Clarke e outras “tecnoassinaturas”. Se isso está começando a soar familiar, é porque esse argumento é o cerne do Paradoxo de Fermi (sobre o qual escrevemos uma série inteira!). Como tal, pode-se interpretar o argumento de Kipping e Lewis como um exemplo de Pessimismo SETI. Felizmente, a história não termina aí.
Um Novo Formalismo
Diante desse resultado, Kipping e Lewis tentaram elaborar um novo formalismo para a Equação de Drake que considera apenas dois processos: a taxa de natalidade e a taxa de mortalidade das civilizações. Quando isso é feito, todos os parâmetros da equação (exceto eua duração da vida das civilizações) se resumem a um único parâmetro: a taxa de natalidade e mortalidade das civilizações (rc). Ou como pareceria matematicamente: NãoC = rc x euC. Disse Kipping:
“Na equação de Drake padrão, frequentemente ficamos presos discutindo sobre quais parâmetros incluir (deve haver uma fração para a probabilidade de a vida se desenvolver em vida multicelular, por exemplo). Mas é completamente inegável que todas as civilizações devem ter um começo e um fim, na verdade, podemos até mesmo definir a taxa de mortalidade como zero, o que corresponde a vidas infinitas se assim desejarmos nesta estrutura. Em um sistema ecológico, como uma placa de Petri, por exemplo, há uma população máxima possível bem definida que chamamos de capacidade de suporte. Então, atualizamos a versão nascimento-morte da equação de Drake para levar em conta essa nuance.”
Neste caso, a distribuição de probabilidades tornou-se em forma de S (veja a imagem acima), mas o resultado final ainda era o mesmo: ou a galáxia está lotada ou vazia. Uma maneira de contornar isso é a ideia de que a humanidade poderia estar viva durante um período em que ETCs surgiram e estão começando a se expandir por toda a galáxia e, portanto, ainda não foram notados por nossos instrumentos. No entanto, como Kipping e Lewis mostraram, isso também sofre do problema de ajuste fino, pois a biologia indica que o crescimento populacional é um fenômeno acelerado.
“Veja, as fases de expansão galáctica devem ser relativamente rápidas em uma escala de tempo cósmica; na verdade, realmente como um piscar de olhos”, disse Kipping. “Então é improvável que você viva durante tal fase; é mais provável que você viva quando a galáxia estiver essencialmente vazia antes que isso aconteça ou depois que acontecer (o que, na verdade, é indiscutivelmente impossível, já que seu planeta é colonizado). Mais uma vez, o Paradoxo de Fermi levanta sua cabeça, onde a maior probabilidade é que a humanidade esteja sozinha, tenha chegado cedo à festa ou seja uma das poucas civilizações atualmente existentes na Via Láctea.
Esperança para o SETI?
Mas antes que você pense que tudo isso é uma má notícia, Kipping e Lewis enfatizam que o SETI é um experimento importante e vital que merece recursos dedicados. “Embora as chances de sucesso pareçam pequenas, tal sucesso representaria, sem dúvida, a descoberta científica mais impactante da história humana”, eles concluem. Eles também sugerem várias razões para permanecer esperançoso, que incluem a hipótese de “Grabby Aliens” de Hanson, que afirma que a humanidade está no ponto médio da curva em forma de S e que encontraremos um ETI em algumas centenas de milhões de anos.
Enquanto isso, Kipping também sugere que o SETI poderia se beneficiar ao lançar uma rede mais ampla. Se, como seu estudo sugere, civilizações avançadas são muito raras (ou inexistentes) em nossa galáxia, então deveríamos procurar fontes extragalácticas. “Acho que minha saída favorita é que nossa galáxia é apenas anormalmente silenciosa, a maioria está ocupada e cheia, mas somos os primeiros na Via Láctea”, ele acrescentou. “Isso parece improvável, mas talvez nascer em uma galáxia ocupada seja impossível, já que o espaço habitável já foi engolido. Isso sugere que deveríamos dar mais ênfase ao SETI extragaláctico como nossa melhor chance.”
Leitura adicional: arXiv
