Equação de Drake

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Astronomia
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A fronteira final
O abismo olha de volta

O Equação de Drake é uma formulação famosa para calcular (ou mais precisamente, adivinhação ) o número de inteligentes extraterrestre civilizações com as quais podemos nos comunicar em nossa própria galáxia, a Via Láctea, em um momento específico.

Conteúdo

História

Frank Drake formulou a equação no famoso Green Bank de 1961DEFINIRreunião, supostamente pouco antes de fazer seu discurso e como pouco mais do que algo para escrever no quadro; Carl sagan mais tarde popularizou e refinou-o, adicionando variáveis ​​para outros componentes vitais de uma vida saudável e sistema de suporte de tecnologia.

A própria equação

A equação de Drake é a seguinte:

N = R ^ { ast} vezes f_p vezes n_e vezes f_l vezes f_i vezes f_c vezes L
  • N : O número de civilizações com as quais podemos nos comunicar.
  • R * : A taxa média de formação de estrelas em nossa galáxia.
  • fp : A fração de estrelas que, após a formação, possuem 1 ou mais planetas.
  • né : O número médio de planetas quepossopotencialmente desenvolver vida, por estrela que tem 1 ou mais planetas.
  • fℓ : A fração de planetas que realmenteFazdesenvolver vida.
  • feu : A fração de planetas em desenvolvimento de vida que realmenteFazdesenvolver vida inteligente.
  • fc : A fração de civilizações que desenvolve uma tecnologia que libera no espaço sinais detectáveis ​​de sua existência.
  • eu : O período de tempo em que essas civilizações liberam sinais detectáveis ​​no espaço.

Embora a Equação de Drake possa parecer longa e assustadora, pode-se ver que ela simplesmente começa com o número de estrelas e, em seguida, define a fração que dará um passo na direção certa para a vida, começando com o número que ainda tem planetas para a vida para se formar (ignoramos a possibilidade de que vida contatável possa se formar ou existir nas estrelas) e terminando com a probabilidade de que desenvolverão tecnologia e permanecerão por aí. Embora a equação de Drake não incluatodopossíveis variáveis, é geralmente aceito como uma ferramenta útil, embora não oficial, para o campo da exobiologia. Algumas variáveis, como a taxa de formação de estrelas, são conhecidas ou podem ser calculadas; outros, como o número de planetas e o número que pode suportar vida, são atualmente desconhecidos, mas podem ser obtidos. Os valores restantes são os mais controversos e realmente, o palpite de qualquer um é tão bom quanto o de qualquer outra pessoa com relação a eles. Vida pode ser muito fácil de começar, mas difícil de chegar ao estágio 'avançado', ou pode ser inevitável que o inteligenteespéciessurgirá assim que a vida começar - a resposta para isso é completamente desconhecida. Adivinhar esses valores permite que o número de civilizações seja estimado, de modo que os números variam muito, dependendo da probabilidade de um indivíduo pensar que cada componente é. Dado o número de estrelas na galáxia (e em todo o universo), mesmo números muito conservadores para os valores desconhecidos dão um grande número de civilizações que poderiam ser contatadas.

Limites da equação

A equação tem uma grande suposição.

Onde a Equação de Drake é limitada, é devido a ela fazer várias suposições sobre a vida e o universo em geral.

A vida como a conhecemos

A equação é restrita à vida 'como a conhecemos', pois os fatores envolvidos implicam que os planetas para a vida evoluir devem ser semelhantes à Terra. Isso ignora a possibilidade de formas de vida muito mais exóticas, como a vida evoluindo na atmosfera de gigantes gasosos ou por aberturas térmicas em luas congeladas, já que temos um termo para detectar planetas semelhantes à Terra emzonas habitáveis. Isso pode ser tornado mais geral perguntando 'qual é a fração de planetas com ambientes que podem formar vida', mas isso é mais difícil de refinar dada nossa capacidade atual de detectarexoplanetas. A próxima suposição é que a vida deve evoluir em um planeta, ignorando a conjectura de que a vida poderia se formar a partir das reações de quark super-rápidas dentro de uma estrela de nêutrons, ou nuvens de gás sencientes tendo pensamentos emergentes por períodos de milhões de anos.



Portanto, essas suposições são principalmente válidas para fins práticos, particularmente quando se trata de realmente detectar esta vida. As formas exóticas de vida são de interesse para ficção científica autores, mas do ponto de vista prático existem limitações quanto à observação dessas civilizações e qual a relevância que elas teriam para nós. A vida subaquática ou gasosa provavelmente não seria capaz de desenvolver tecnologia de comunicação, e a vida exótica mencionada dentro das estrelas de nêutrons - hipoteticamente - evoluiria e morreria em um piscar de olhos, tornando a detecção completamente impossível.

Aplicando a equação

A Equação de Drake é essencialmente um modelo para o número de civilizações que podemos detectar, tomando em variáveis ​​que afetariam esse número e representando-o como uma equação. A aplicação da equação é relativamente direta. Começando com o número de estrelas (que é cerca de 100-400 bilhões , assuma o limite inferior para esta ilustração), cada termo subsequente é uma fração que reduz esse número até o valor final deN. Por exemplo, se alguém pensa que 50% das estrelas terão planetas, isso leva a 50 bilhões . Se você acha que apenas 10% deles serão capazes de sustentar a vida, o número cai para 5 bilhões . Se apenas uma pequena fração, 1%, realmente desenvolve vida, você começa 50 milhões planetas com vida. Os demais fatores são sobre como esta vida se desenvolve e evolui . Portanto, se apenas 10% dos planetas com vida desenvolvem vida inteligente e apenas 10% desses desenvolvem tecnologia de comunicação, então vemos 500.000 civilizações. O fator final na longevidade de uma civilização é difícil de pensar, mas é essencialmente 'quantas dessas civilizações sobreviverão tempo suficiente para que possamos vê-lasagora? ' 10%? 1%? Mesmo essas pequenas figuras levam a várias centenas, senão vários milhares de civilizações observáveis ​​em apenasnossogaláxia. Dado que há mais galáxias no universo do que estrelas na galáxia, aplicar a equação de Drake a todo o universo faz a vida parecer muito comum, ainda mais, as estimativas mais conservadoras para cada termo individual.

Valor dos termos

Cada termo da equação está aberto a um debate animado devido às inúmeras incógnitas e à velocidade com que a pesquisa está gerando dados para fornecer valores mais informados para esses termos. Como tecnologia e conhecimento do universo aumenta, os palpites podem ficar mais informados e os valores aplicados podem ser mais representativos da realidade. Os primeiros dois termos, por exemplo, - a taxa de formação de estrelas e o número de planetas - são dois que estão se tornando mais claros com pesquisas adicionais; a descoberta de numerososexoplanetasnos últimos anos indica que este pode ser um número muito favorável. Atualmente, entretanto, as variáveis ​​são todas de uma natureza que não pode ser determinada com precisão. O número de planetas capazes de hospedar vida (pelo menos 'como a conhecemos') é desconhecido, pois a tecnologia tende a descobrir exoplanetas que não são adequados para a vida - ou seja, grandes planetas, como gigantes gasosos, que orbitam muito perto de seus estrelas. Os outros termos, envolvendo a formação da vida e o desenvolvimento da vida inteligente, ainda são questões amplamente abertas. Por um lado, não observamos nenhum sinal de vida inteligente, indicando que ela é rara - mas, por outro lado (embora este seja um raciocínio um tanto atrevido), o único planeta de que estamos cientes que produziu vida, também produziu vida inteligente, uma taxa de sucesso de 100% para feu e fc .

Apesar das incógnitas selvagens, mesmo a estimativa mais conservadora produz uma grande probabilidade de outra sociedade tecnológica dentro de nossa galáxia, dado o número de estrelas. Estimativas baixas colocam o número de civilizações detectáveis ​​em nossa própria galáxia em milhares, mas elas se espalhariam tão pouco que a comunicação e a interação ativas seriam difíceis, senão impossíveis.

Com os termos relativos ao desenvolvimento da vida sendo quase inteiramente conjecturais, possivelmente o fator mais interessante é 'L', o tempo que uma civilização pode gastar indicando sua presença. Isso pode ser inferido olhando não para as estrelas, mas para nós mesmos; quanto mais tempo a humanidade conseguenãoaniquilando-seecontinuando a transmitir sinais detectáveis, mais tempo podemos adivinhar que outras civilizações farão o mesmo. Os desenvolvimentos atuais em tecnologia de comunicação fizeram com que esse componente da equação de Drake fosse o mais contestado.

Dependência da comunicação de resíduos

É provável que civilizações altamente avançadas simplesmente 'desapareçam' à medida que o lixo observável que geram é reduzido a zero. Isso é levado em consideração na parte final da equação de Drake, que é a 'longevidade' de uma civilização. Originalmente, pensava-se que esse fator representava a quantidade de tempo que uma civilização levou para se destruir - tornando-se inobservável devido à extinção - mas desenvolvimentos recentes na tecnologia de comunicação da Terra levaram ao desaparecimento dos sinais de transmissão.

Além de tentar encontrar sinais intencionais que são transmitidos paraespaço, como a mensagem de Arecibo, a observação de vida alienígena também depende de transmissão 'acidental', ou seja, transmissões que não sãopretendidopara enviar mensagens a outros planetas, mas irradiar de um planeta natal alienígena de qualquer maneira. Isso varia de simples comunicações a transmissões de TV, que na Terra têm energia suficiente para viajar para outras estrelas e, potencialmente, ser recebidas com alguma clareza. No entanto, esses meios de comunicação podem cessar em favor de métodos de comunicação mais eficientes. Isso pode ser visto no desenvolvimento de humano tecnologia; como televisão a cabo e oInternetestão substituindo estações de transmissão de alta potência para TV erádio. As comunicações por satélite (como os sinais de GPS), embora ainda irradiando para o espaço, são altamente direcionais e têm uma potência muito menor do que os sinais de transmissão de TV que dominaram o século XX. O rádio, em si, é um meio ineficiente de comunicação - como umespéciescresce, sua eficiência aumenta (ou pelo menostem queaumento), o que significa que o rádio é um método que teria de ser abandonado para apoiar uma civilização grande e avançada. Aumentos na eficiência energética também podem fazer com que as civilizações se tornem efetivamente invisíveis em todos os comprimentos de onda.

Outro fator é a lei do inverso do quadrado, onde a intensidade é inversamente proporcional ao quadrado da distância da fonte. Seth Shostak do Instituto SETI já havia apontado que não podíamos nem mesmo detectar nossos sinais de rádio com nosso equipamento atual na estrela mais próxima, Proxima Centauri, a 4,2 anos-luz de distância. Pior, 'Por causa dessa lei do inverso do quadrado, todos os nossos sinais de rádio terrestre se tornam indistinguíveis do ruído de fundo por volta de alguns anos-luz da Terra. Para uma civilização a apenas algumas centenas de anos-luz de distância, tentar ouvir nossas transmissões seria como tentar detectar a pequena ondulação de um seixo jogado no oceano Pacífico na costa da Califórnia - do Japão. '

No entanto, sistemas mais especializados (e poderosos), como radar de aeroporto e radares militares da Guerra Fria, seriam detectáveis ​​a 50 a centenas de anos-luz de distância. Mas isso é simplesmente a capacidade de detectar esses sinais, qualquer sinal de inteligência nesses sinais se degrada mais rápido; a antena de rádio Evpatoria de 70 metros na Crimeia poderia enviar um sinal que seria detectável a 648 anos-luz ... mas perderia qualquer mensagem coerente em 20 anos-luz.

Paradoxo de Fermi

Se aceitarmos a equação de Drake (ou uma versão modificada) como verdadeira, então o Paradoxo de Fermi resultados. O paradoxo é a aparente contradição entre altas estimativas da probabilidade da existência de extraterrestre civilizações e a falta de evidências ou contato com tais civilizações. O paradoxo leva o nome defísicoEnrico Fermi, que o apresentou em discussões informais durante os anos 1950.

Uma paráfrase sucinta pode ser onde está todo mundo? Pelo que podemos dizer a partir de nosso conjunto limitado de dados (temos apenas um caso documentado do surgimento da inteligência e da civilização), a vida inteligente no universo deveria ser relativamente comum. O paradoxo de Fermi é uma questão em aberto, um convite para refletir sobre qual suposição particular que estamos fazendo que levou a não haver evidência aparente de inteligência extraterrestre.

Dadas mesmo estimativas conservadoras para os componentes da equação de Drake, ainda é possível chegar a números muito grandes para o número de civilizações inteligentes na galáxia, daí as razões que muitos cientistas consideramexobiologiaum assunto razoavelmente respeitável para ponderar em vez de abertamentecharlatanismo. No entanto, ainda não háempíricoevidência de vida ou inteligência extraterrestre. Essencialmente, um ou mais componentes da equação de Drake têm um valor muito menor do que até mesmo nossas estimativas mais conservadoras, ou existem alguns fatores ausentes. Nos anos mais recentes, o foco tem sido no componente final da equação de Drake: o da longevidade das civilizações e sua capacidade de serem observadas.

Existem várias resoluções possíveis para o paradoxo de Fermi com base em olhar para os componentes da equação de Drake e descobrir a plausibilidade de cada um, indicando o que é e o que não é particularmente provável:

É raro a vida evoluir

É difícil avaliar a plausibilidade disso até que saibamos mais sobre oorigem da vida. Mas, falando do Copernicano princípio, não há nada na composição física ou química da Terra ou do sistema solar que sugira extrema raridade. Mesmo que apenas um em um bilhão de sistemas estelares possua planetas semelhantes à Terra, ainda são centenas de bilhões de fontes potenciais de vida que poderíamos reconhecer como tais.

É possível que haja algo na Terra que tenha facilitado o surgimento da vida. A formação da Lua parece ter deixado uma concentração um pouco maior de elementos mais pesados, o que pode ter ajudado. Ou a presença de uma lua tão grande pode ter ajudado a estabilizar a rotação do planeta e / ou reduzido a incidência de impactos de asteróides, qualquer um dos quais iria melhorar a habitabilidade do planeta.

É raro a inteligência evoluir

Novamente, indo pelo que sabemos sobre a Terra, e assumindo em geral que a Terra não está em nenhum tipo de posição cosmicamente privilegiada, esta raridade proposta é difícil de explicar, mas impossível decidir de qualquer maneira até que tenhamos mais evidências. Em geral, quanto mais de perto os examinamos, mais encontramos evidências intrigantes de inteligência em muitos animais. Dados os milhões de anos potenciais para uma escala de tempo evolutiva, não é irracional afirmar que, onde quer que a vida evolua,algointeligente deve aparecer mais cedo ou mais tarde.

É raro que seres inteligentes alcancem um nível de tecnologia suficiente para comunicar sua presença

No caso da Terra, nossas transmissões de rádio nos tornaram visíveis para qualquer pessoa que possa ter se interessado nas últimas décadas - mas a mudança para internet com fio, satélites direcionais e transceptores de micro-ondas de curto alcance para telefones celulares está diminuindo isso rapidamente. Outra possibilidade é que civilizações alienígenas desenvolvam meios de comunicação que são tão eficientes quanto os nossos ou mais, mas muito menos detectáveis. No entanto - como com oDEFINIRprograma - as espécies sempre poderiamdeliberadamenteanunciar-se. Mesmo se a maioria das espécies não o fizer, estatisticamente falando, devemos ser capazes de encontrar sinais daqueles que o fazem.

Seres inteligentes são vulneráveis ​​à (auto) destruição

A inteligência normalmente evolui antes dos traços psicológicos necessários para usar essa inteligência de maneira sã. Os humanos conceberam armas nucleares, radiológicas, químicas e biológicas de destruição em massa, mas não progrediram muito psicologicamente desde a era de matar uns aos outros com pedras e lanças. Talvez o período durante o qual uma inteligência pode sobreviver sem ser destruída, seja por si mesma ou algum tipo de catástrofe natural, seja pequeno demais para permitir o contato.

Níveis suficientes de tecnologia não duram para sempre

As chamadas 'hipóteses Olduvaicas': há um limite rígido para a extensão do progresso tecnológico, e uma vez que todos os recursos cruciais disponíveis (a saber: petróleo) são todos usados, a tecnologia eventualmente regride (violentamente ou não), até que estejamos atirando pedras novamente. Embora seja principalmente besteira, tem alguns pontos interessantes.

A evidência já está lá, mas não podemos detectá-la

As possibilidades variam de um conspiração do governo reter o contato com mensagens / mídias que são literalmente muito 'estranhas' para que as percebamos. (por exemplo.Nossa própria era de bombear grandes quantidades de áudio e vídeo AM facilmente decodificados pode durar apenas cerca de cem anos, conforme a transmissão muda para a codificação digital com o espectro de frequência do ruído branco, se você não souber o que está codificado nele. Outros incluem que eles não transmitiram nas frequências onde procuramos, nãotransmitidomas enviaram, em vez disso, transmissões altamente focadas (e muito menos caras em termos energéticos, mas muito mais difíceis de detectar) para onde quisessem e, mais especulativamente, que não pudemos detectar suas transmissões porque não usaram ondas de rádio (ou seja, lasers e até mesmo outros métodos como neutrinos ou coisas como buracos de minhoca (assumindo o últimoexistia e poderia ser usado para esse fim, isso é))

Só não somos interessantes o suficiente para contatar

Provavelmente não deveríamos descartar este - quanto mais exploramos o cosmos, mais as pretensões humanas de singularidade e importância tendemos a eliminar. Mas - se a inteligência extraterrestre está em toda parte, o mais provável é que1aspecto dele entrará em contato conosco - mesmo que seja um ladino ou um renegado. Alternativamente, se a inteligência for uma raridade extrema, faz ainda mais sentido tentar entrar em contato com outra pessoa. Claro, aliéa possibilidade de estarmos sendo guiados cuidadosamente por alguma inteligência avançada indetectável, mas se for esse o caso não está claro como devemos estar modificando nosso comportamento ou que devemos parar de procurar outra pessoa.

Talvez estejamos só mais cedo para a festa

Demorou cerca de metade do período de tempo habitável estimado da Terra para os humanos evoluírem. Em uma escala universal, estimamos que estejamos relativamente no início da estrutura de tempo possível do universo (a Terra tendo 4,54 bilhões de anos em um universo que tem 'apenas' 13,75 ± 0,11 bilhões de anos). É inteiramente possível que sejamos uma das primeiras inteligências a evoluir e, portanto, todos os outros que existem estão simplesmente em cones de luz que não se cruzam atualmente. Uma explicação para isso pode ser que o universo mais jovem era menor e mais lotado, e que as explosões de raios gama freqüentemente esterilizavam planetas habitáveis.

Os humanos evoluíram de uma espécie exclusivamente social

Outras espécies inteligentes podem não ter a mesma motivação para se comunicar que os humanos, ou ter um sistema natural de comunicação que elimina a necessidade de tecnologia de rádio. Ou frequentemente ultrapassou a tecnologia de transmissão anterior por outros motivos.

Ótimo filtro

O Grande Filtro descreve a possível improbabilidade de civilizado avançado a vida (além da nossa própria questionável) sendo predominante em nossa galáxia e no universo em geral. É um candidato principal como uma resolução para o Paradoxo de Fermi, que pergunta por que não recebemos sinais de rádio de civilizações interestelares, embora muitos pareçam existir de acordo com algumas estimativas. A maioria das esperanças otimistas de um universo próspero baseia-se na Equação de Drake, que produz estimativas muito positivas. O Grande Filtro pode ser visto como a antítese pessimista da Equação de Drake.

Formulado por Robin Hanson , a premissa inicial do Grande Filtro pode ser resumida inadequadamente pelos seguintes pontos:

  • A vida avançará naturalmente, por meio de 'etapas' significativas, até o ponto em que a viagem interestelar e a colonização galáctica sejam inevitáveis.
  • No contexto de nossa civilização, qualquer etapa pode estar no passado, como a explosão pré-cambriana ou o desenvolvimento de grandes cérebros e mãos.
  • Também pode haver obstáculos futuros - 'etapas' que ainda encontraremos - para os avanços tecnológicos que precisam ser superados sem efetuar a aniquilação da própria civilização (estou olhando paravocêsTerra - Atenciosamente, O Universo).
  • Para qualquer civilização suficientemente avançada, e que se danem a eficiência do combustível, tais civilizações terão desenvolvido o grunhido para se propelirem perto da velocidade da luz.
  • Tal civilização irá, portanto, colonizar uma galáxia próxima velocidade da luz e, se não por eles mesmos no início, pelo uso de drones para preparar o caminho.

As conclusões são descritas nos seguintes pontos preguiçosos:

  • Nossas antenas de rádio nem ouvem um pio de alienígena Carl Sagans muito menos uma blitzkrieg (fortuita) no Capitólio por uma gigantesca tampa de lata de lixo. Isso sugere que a colonização galáctica nunca aconteceu (embora o antropomórfico a suposição de que a tecnologia de comunicação de uma forma de vida totalmente alienígena seguiria em linhas basicamente equivalentes à nossa é um salto em si.)
  • As civilizações extraterrestres podem ter chegado tão longe quanto nós em termos de tecnologia, mas nunca foram além, o que é uma má notícia para nós. A tecnologia deles evolui até o nosso ponto, mas eles inevitavelmente voltam à idade da pedra ou pior.
  • As civilizações extraterrestres podem nunca ter surgido devido ao fracasso em alcançar uma das várias 'etapas' exigidas da vida unicelular simples aos colonos galácticos e nós somos os sortudos ... até agora (veja o ponto anterior). Isso está intimamente relacionado à hipótese da 'Terra rara'.
  • Mesmo que os drones alienígenas do mal não tenham percebido nosso abundante sistema solar, deve haver muitas evidências espectroscópicas de atividade industrial em escala estelar que é necessária para a colonização interestelar. (No momento, isso seria um pouco difícil de entender, presente ou não, devido às maneiras como exoplanetas são detectados, mas a próxima tecnologia como a FINALMENTE o telescópio deve permitir observar esses planetas mais diretamente.)

Naturalmente, como a Equação de Drake, todo o conceito se baseia em suposições aninhadas.

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