Civilizações extraterrestres: a equação de Drake está quebrada; veja como corrigi-la

Traduzido por Julio Batista
Original de Ethan Siegel para o Forbes

Em 1961, o cientista Frank Drake escreveu uma equação aparentemente simples para estimar o número de civilizações comunicamente ativas e tecnologicamente avançadas na Via Láctea. Dos primeiros princípios, não havia uma boa maneira de simplesmente estimar um número, mas Drake teve a brilhante ideia de anotar um grande número de parâmetros que poderiam ser estimados que então poderiam ser multiplicados. Se seus números fossem precisos, você chegaria a um valor exato para o número de civilizações tecnologicamente avançadas com as quais a humanidade poderia se comunicar, dentro de nossa própria galáxia, a qualquer momento. É uma ideia brilhante em conceito, mas que se tornou cada vez menos útil à medida que aprendemos mais sobre o nosso Universo. Como é hoje, a equação de Drake está quebrada, mas sabemos o suficiente sobre o Universo para construir uma estrutura ainda melhor.

A equação de Drake, para ser mais específico, dizia que o número de civilizações (N) que temos em qualquer momento dentro de nossa galáxia é igual ao produto de sete quantidades desconhecidas diferentes de astronomia, geologia, biologia e antropologia, cada uma das quais são construídas a partir do elemento anterior. Eles são:

1. R_∗, a taxa média de formação estelar,
2. f_p, a fração de estrelas com planetas,
3. n_e, número médio de estrelas com planetas que que poderiam suportar a vida,
4. f_l, a fração desses planetas que desenvolveram vida,
5. f_i, a fração de planetas com vida que desenvolveram vida inteligente,
6. f_c, a fração desses planetas com inteligência tecnologicamente comunicativa através do espaço interestelar, e
7. L, o período de tempo que tal civilização pode transmitir ou nos ouvir.

Multiplique todos esses números juntos, em teoria, e isso lhe dará o número de civilizações de radiodifusão tecnologicamente avançadas que temos na Via Láctea hoje.

Só que existem enormes problemas com esta configuração. Há uma série de suposições tácitas que simplesmente a equação escrita desta forma faz e simplesmente não refletem a realidade. Problemas para sua utilidade moderna incluem:

• O fato de que a equação foi escrita antes do Big Bang ter sido validado e o modelo de estado estacionário ter sido desfavorecido.
• A equação assume que apenas um planeta por sistema estelar poderia suportar a vida.
• Essa vida inteligente e tecnologicamente avançada nunca se espalhará para outros mundos.
• E essa transmissão e escuta de sinais de rádio é o método pelo qual uma espécie inteligente escolheria se comunicar através do espaço interestelar.

Essa última suposição, em particular, foi a motivação para a SETI – a busca por inteligência extraterrestre (com antenas de rádio), na sigla em inglês – que, é claro, não deu em nada.

Isso não significa, no entanto, que não existam outros mundos com vida inteligente! Apesar de nossas incertezas sobre o que está lá fora ou se/como eles podem tentar nos procurar ou entrar em contato, a possibilidade de extraterrestres inteligentes, comunicativos ou viajantes do espaço é de grande interesse não apenas para os cientistas, mas para toda a humanidade. Muitas das etapas da equação de Drake podem ser problemáticas e contêm a questão principal de que existem enormes incertezas associadas a elas: tão grandes que tornam qualquer conclusão sobre N, o número de civilizações em nossa galáxia, sem sentido. Mas agora é 2018 [N.T. a data que o artigo foi escrito] e há um grande número de coisas que sabemos sobre nossa galáxia e nosso Universo que não sabíamos em 1961. Aqui está uma abordagem melhor.

1) N_s: o número de estrelas em nossa galáxia. Por que estimar a taxa de formação de estrelas quando podemos simplesmente olhar para o número de estrelas que temos hoje? Sabemos quão grande é a nossa galáxia, quão espessa é, quão grande é a protuberância central e qual é a sua distribuição de massa. Com base no que podemos observar com levantamentos extremamente poderosos de todo o céu e dos feixes de raios (visto quando você olha para uma região estreita muito profundamente), podemos simplesmente afirmar que existem entre 200 e 400 bilhões de estrelas em nossa galáxia. Uma incerteza que é apenas um fator de 2 é muito boa e nos diz que temos um ponto de partida muito otimista: cada estrela tem uma chance de prosperar. Vamos escolher o número maior aqui.

2) f_p: a fração de estrelas com planetas. Esta é uma que podemos manter da equação original de Drake, mas depois do Kepler, ela não é tão interessante. Por que? Porque está perto de 100%! A fração de estrelas com planetas ao seu redor, com base no número de estrelas que pesquisamos e com o que aprendemos sobre elas, está em torno de pelo menos 80%. Dizer que “a fração de estrelas com planetas” é 1 é algo muito bom para os otimistas por aí.

3) f_H: fração de estrelas com condições adequadas de habitabilidade. Isso fica mais interessante agora! Das principais classes de estrelas, quantas delas têm mundos que poderiam suportar a vida? Uma estrela como o nosso Sol – com a massa, o raio e o tempo de vida do nosso Sol – poderia fazer isso, como evidenciado pela nossa existência. Mas e quanto a uma estrela mais massiva? Em algum momento, elas serão grandes o suficiente para queimar seu combustível muito rapidamente, e a vida inteligente nunca terá tempo de surgir.

Por outro lado, uma estrela de baixa massa pode ser muito instável, queimando e disparando rajadas energéticas na atmosfera de um planeta, ou com pouca luz ultravioleta suficiente para que a vida não possa surgir. Podemos também nos preocupar se há elementos pesados ​​suficientes para sustentar a vida em um mundo, ou se um determinado local na galáxia torna o ambiente muito caótico para a vida. Isso pode ser algo desconhecido, mas provavelmente podemos dizer com segurança que pelo menos um quarto, ou 25%, das estrelas em nossa galáxia podem ter um planeta potencialmente habitável.

4) n_p: o número de mundos em torno de estrelas habitáveis ​​com as condições adequadas para a vida. Isso é algo sobre o qual aprendemos muito com nossos estudos de exoplanetas, mas ainda restam grandes questões. O que torna um mundo habitável? No início do Sistema Solar, Vênus, Terra e Marte tinham condições de habitabilidade semelhantes. No Sistema Solar externo, mundos como Encélado e Europa, com oceanos abaixo da superfície, podem ter vida subaquática. Em sistemas com gigantes gasosos em locais semelhantes à Terra, grandes luas podem ver a vida surgir nelas. Embora as incertezas sejam muito grandes aqui, acho que é uma estimativa justa dizer que, das estrelas que podem ter um mundo potencialmente habitável, em média haverá um mundo que claramente tem a melhor chance de vida. Esse é o mundo em que estamos interessados, então diremos n_p = 1.

A propósito, neste ponto, podemos multiplicar esses primeiros quatro números para obter uma estimativa do número de mundos com boas chances de vida dentro de nossa galáxia: 100 bilhões. É um começo promissor.

5.) f_l: a fração desses mundos onde a vida surge. Este é um ótimo momento para andar no mesmo braco que Drake novamente, porque esta é uma das grandes questões desconhecidas na busca por vida além da Terra. De todos os mundos potencialmente habitáveis, quantos deles deram aquele primeiro passo incrível, onde a vida surge da não-vida? Ou, se a vida primitiva se originou no espaço interestelar, em quantos mundos a vida se instalou na superfície, nos oceanos ou na atmosfera? Nós nem sabemos a resposta para o nosso próprio Sistema Solar, onde é discutível que possamos ter até 8 outros mundos onde a vida surgiu em algum momento. A vida pode ser comum; com otimismo, pode ter 10% de chance dela surgir da não-vida. Ou, alternativamente, pode ser extremamente rara: uma chance em um milhão ou pior.

As incertezas aqui são enormes, e qualquer número que você escolher é tão pouco embasado quanto qualquer outro. Algum dia no futuro, no entanto, teremos a capacidade de realizar nossos primeiros testes. Quando nossa tecnologia de telescópio nos permitir determinar o conteúdo atmosférico dos mundos, podemos procurar a presença ou ausência de bioassinaturas como metano, oxigênio molecular e dióxido de carbono. Será uma evidência indireta, mas deve ser um passo incrível para inferir se os mundos têm vida ou não. Se dissermos que há uma chance de 1 em 10.000 de que um mundo potencialmente habitável tenha vida, um palpite tão bom quanto qualquer outro, isso significa que existem 10 milhões de mundos na Via Láctea onde existe vida.

6)  f_x: a fração de mundos com vida com organismos complexos e diferenciados. Definir a vida como “inteligente” ou não é, na melhor das hipóteses, uma perspectiva nebulosa, pois mesmo os principais cientistas ainda discutem sobre a classificação de golfinhos, grandes primatas, polvos e muitos outros organismos como inteligentes ou não. O que ninguém vai discutir, no entanto, é se um organismo é complexo e diferenciado: com diferentes partes do corpo com diferentes funções e estruturas, em um arranjo multicelular macroscópico. Demorou bilhões de anos para a vida prosperar na Terra até que evoluísse o primeiro organismo multicelular, e então mais centenas de milhões de anos até desenvolvesse gênero na reprodução; sem ambos, seria impossível superar a vida unicelular competitiva, pois elas evoluiriam mais do que as formas maiores de vida.

Mais uma vez, a Terra é nosso único laboratório para isso, mas sejamos otimistas na ausência de evidências e assumamos que há uma chance de 1 em 1.000 de que um mundo que começa com uma cadeia de vida primitiva, replicante e codificadora de informações possa levar a algo como a explosão cambriana. Isso nos dá 10.000 mundos na Via Láctea repletos de formas de vida diversas, multicelulares e altamente diferenciadas. Dada a distância entre as estrelas, isso significa que provavelmente existe outro planeta onde isso ocorreu a apenas algumas centenas de anos-luz de distância.

7.) f_t: a fração de mundos que atualmente abrigam uma civilização cientificamente/tecnologicamente avançada. Esta é uma pergunta superior àquelas feitas pela equação de Drake. Quem se importa se esta é a primeira ou a décima vez que uma civilização tecnologicamente avançada surgiu? Quem se importa se eles estão usando ondas de rádio? Quem se importa se eles se matam ou se extinguem, ou se têm ambições espaciais ou não? A grande questão é se existem extraterrestres que são inteligentes da mesma forma que nós, e isso significa científica e tecnologicamente avançados.

Não há evidências disso em nenhum outro lugar além da Terra, é claro, o que significa que há uma enorme gama de possibilidades. Pode ser fácil, como 1% deles chegar nesse ponto, ou pode ser uma coincidência estranha que a humanidade tenha surgido, e as chances podem ser de uma em um bilhão. Aqui na Terra, já se passaram cerca de 500 milhões de anos desde a explosão Cambriana, e só tivemos uma espécie tecnologicamente avançada no planeta há menos de 1.000 anos. Supondo que a humanidade dure mais alguns milhares neste status tecnológico, isso significa que a Terra terá gasto 1 em 100.000 de nosso tempo com organismos complexos e diferenciados em um estado tecnologicamente avançado.

Mesmo com 10.000 desses mundos na Via Láctea, há apenas aproximadamente 10% de chance, sob essas estimativas, que outra civilização cientificamente/tecnologicamente avançada exista ao mesmo tempo que nós.

Mas, com tudo isso dito, são esses três últimos números —  f_l, f_x e f_t — que têm incertezas tão grandes que tornam as estimativas precisas uma impossibilidade no momento.

Saber quantos mundos existem na Via Láctea com vida neles, e encontrar pelo menos um, teria implicações tremendas para nossa existência e para a compreensão de nosso lugar no Universo. Dar o próximo passo e aprender que existem organismos complexos, diferenciados e grandes em um mundo, como temos com os reinos fúngico, animal e vegetal na Terra, revolucionaria o que é possível. E, finalmente, a chance que teríamos de ter comunicação, visitação e troca de conhecimento com uma espécie alienígena avançada científica ou tecnologicamente alteraria para sempre o curso da humanidade. Tudo é possível, mas há muito mais que precisamos saber se quisermos descobrir. Devemos dar estes passos; as recompensas são grandes demais se houver uma chance de obter essas respostas.