In un recente articolo, David Kipping e Geraint Lewis hanno esaminato questo dibattito e hanno offerto una nuova interpretazione basata su un tipo di analisi delle probabilità, nota come esperimento di Jayne. Applicando questo metodo all'astrobiologia e all'equazione di Drake, hanno concluso che l'esistenza di vita intelligente nella nostra galassia potrebbe essere una proposizione "tutto o niente". In pratica, sarebbe proprio come aveva dichiarato il grande scienziato e autore di fantascienza Arthur C. Clarke: "Esistono due possibilità: o siamo soli nell'Universo, o non lo siamo. Entrambe sono ugualmente terrificanti".
L'equazione di Drake
Nel 1961, il famoso astronomo Frank Drake organizzò il primo incontro SETI in assoluto presso l'Osservatorio Greenbank in West Virginia. Per l'occasione, creò un'equazione che riassumeva le sfide affrontate dai ricercatori SETI, che divenne nota come "equazione di Drake".
Questa è una formula matematica che concatena sette parametri per stimare il numero di comunità aliene nella nostra galassia, in grado di comunicare:
N = R* x fp x ne x fl x fi x fc x L
dove,
N= numero di razze aliene intelligenti comprese nella Via Lattea che potrebbero trasmettere dei segnali decifrabili dalla Terra
R* = Il tasso di formazione di stelle adatte allo sviluppo di vita intelligente
fp = La frazione di queste stelle dotate di sistemi planetari
ne = Il numero di pianeti per sistema solare che abbia un ambiente adatto alla vita
fl = La frazione di pianeti abitabili sui quali la vita compaia realmente
fi = La frazione di pianeti abitati dove emergano forme di vita intelligente
fc = La frazione di civiltà in grado di sviluppare una tecnologia per emettere segnali decifrabili nello spazio
L = Il periodo di tempo nel quale le civiltà presenti emettano segnali decifrabili nello spazio
Si tratta di una moltiplicazione di fattori di probabilità di cui, solo per i primi due è possibile dare una stima più accurata. Gli altri sono frutto di ipotesi e, cambiando i presupposti, anche i risultati possono essere molto diversi. Ma, dopotutto, l'equazione di Drake non aveva lo scopo di stimare il numero di civiltà extraterrestri nella nostra galassia ma di stimolare il dialogo sul SETI.
L'esperimento di Jayne
Edwin Jaynes (1922-1998) è stato il professore di fisica presso la Washington University di St. Louis. Nel 1968, immaginò un esperimento in cui un barattolo contenente un composto sconosciuto e non etichettato (sostanza chimica X) viene presentato a una persona in laboratorio. Lungo un banco, ci sono un gran numero di becher pieni d'acqua e l'esperimento consiste nel testare la frequenza con cui la sostanza chimica X si dissolve al loro interno. Jaynes sosteneva che ci si dovrebbe aspettare che il composto si dissolva quasi sempre o quasi mai. In questo modo, la distribuzione di probabilità sarebbe a forma di ciotola, con valori che raggiungono 0 e 1.
Crediti: D. Kipping & G. Lewis (2024).
Grazie ai suoi immensi contributi al campo della statistica, Jaynes è accreditato come uno dei fondatori del "bayesianismo oggettivo". Sebbene il suo esperimento non fosse concepito in tal senso, Kipping e Lewis ne hanno intravisto una potenziale applicazione in astrobiologia.
O tutto o niente
Applicando l'esperimento di Jaynes alla questione della vita intelligente nella nostra galassia, dovremmo aspettarci che sia molto comune o molto rara. Nel mezzo, dove la distribuzione di probabilità è più debole (vale a dire, la vita extraterrestre è semi-comune), è dove emerge il "problema della regolazione fine". Nel contesto della cosmologia e dell'astrobiologia, questa "messa a punto" si riferisce alla proposizione che le condizioni per la vita possono verificarsi solo quando certe costanti universali rientrano in un intervallo di valori molto ristretto. Se una qualsiasi di queste costanti fondamentali fosse leggermente diversa, l'Universo non sarebbe favorevole allo sviluppo della materia, delle strutture su larga scala o della vita come la conosciamo. Come ha spiegato Kipping, questo presenta un problema per i cosiddetti “SETI Optimists".
Kipping fa l'esempio dei buchi neri.
"Con i buchi neri, conosciamo la massa stellare più piccola e più grande consentita dall'astrofisica ed è solo di pochi ordini di grandezza. La soglia del buco nero deve essere in quell'intervallo abbastanza ristretto da qualche parte. Quando si tratta di alieni, la probabilità di intelligenza potrebbe essere dell'1% o dello 0,000... 00001% (aggiungi tutti gli zeri che vuoi)".
"Con una gamma così vasta di possibilità, gli ottimisti del SETI devono credere alla visione piuttosto artificiosa secondo cui il valore % non è così alto perché ancora non abbiamo visto nessuno ma certamente molto più alto del profondo abisso di basse probabilità plausibili. Quindi hanno essenzialmente un problema di messa a punto, avendo bisogno che la percentuale viva in un corridoio abbastanza stretto".
Se la nostra galassia fosse piena di civiltà extraterrestri, sicuramente ci sarebbero segnali innegabili che avremmo notato, vale a dire segnali radio, megastrutture e tecnofirme varie. E questo è l'argomento principale del noto paradosso di Fermi.
Kipping e Lewis
Di fronte a questi (piuttosto deludenti) presupposti, Kipping e Lewis hanno tentato di ideare un nuovo formalismo per l'equazione di Drake che considera solo due processi: il tasso di natalità e il tasso di mortalità delle civiltà. In questo modo, tutti i parametri nell'equazione (tranne L, la durata della vita delle civiltà) collassano in un singolo parametro: il tasso di natalità e mortalità delle civiltà (rc).
Nc = rc x Lc
Kipping ha spiegato: "Nell'equazione di Drake standard, spesso ci ritroviamo invischiati a discutere quali parametri includere (dovrebbe esserci una frazione per la probabilità che la vita si sviluppi in vita multicellulare, ad esempio). Ma è del tutto innegabile che ogni civiltà debba avere un inizio e una fine. In effetti, se lo desideriamo, possiamo persino impostare il tasso di mortalità a zero, il che corrisponde a vite infinite. In un sistema ecologico, come una piastra di Petri, ad esempio, c'è una popolazione massima possibile ben definita che chiamiamo capacità di carico. Abbiamo quindi aggiornato la versione nascita-morte dell'equazione di Drake per tenere conto di questa sfumatura".
Crediti: Kipping, D. & Lewis, G. (2024)
In questo caso, la distribuzione delle probabilità è diventata a forma di S (vedi immagine sopra) ma il risultato finale è rimasto lo stesso: o la galassia è affollata o vuota. Naturalmente, potrebbe essere che l'umanità stia vivendo durante un periodo in cui le civiltà extraterrestri sono emerse e stanno iniziando a espandersi, per cui non sono ancora state notate dai nostri strumenti. Tuttavia, "le fasi di espansione galattica dovrebbero essere relativamente rapide su una scala temporale cosmica; in effetti, come un battito di ciglia", ha affermato Kipping. "Quindi è improbabile che tu possa vivere durante una fase del genere; è più probabile che tu viva quando la galassia è essenzialmente vuota prima che ciò accada o dopo che è accaduto (il che, in effetti, è presumibilmente impossibile poiché il tuo pianeta è colonizzato). Ancora una volta, il paradosso di Fermi si ripresenta, dove la probabilità più forte è che l'umanità sia sola, in anticipo sulla festa, o una delle poche civiltà attualmente esistenti nella Via Lattea".
"Sebbene le probabilità di successo sembrino scarse, trovare un'altra civiltà rappresenterebbe senza dubbio la scoperta scientifica più impattante nella storia dell'umanità", incoraggiano i due ricercatori, nonostante le apparenti brutte notizie.
"Penso che la mia via d'uscita preferita sia che la nostra galassia è semplicemente insolitamente tranquilla, la maggior parte è impegnata e piena, ma noi siamo i primi nella Via Lattea", ha aggiunto Kipping. "Sembra improbabile ma forse nascere in una galassia affollata è impossibile, dato che lo spazio abitabile è già stato divorato. Ciò suggerisce che dovremmo porre maggiore enfasi sul SETI extragalattico come nostra migliore possibilità".
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