Nonostante decenni di studi, non abbiamo evidenze dell’esistenza di vita nel sistema solare, o sui pianeti extrasolari. La situazione potrebbe cambiare nel prossimo decennio con le osservazioni del telescopio James Webb, o della missione ARIEL (Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey) il progetto di un telescopio spaziale per lo studio di pianeti extrasolari, con le loro condizioni fisiche e composizioni chimiche, che dovrebbe essere lanciata nel 2029. Sarà molto improbabile che novità arrivino dai progetti SETI, OSETI, e METI, per tutte le ragioni discusse nel capitolo precedente. Quindi la domanda: siamo soli rimane tutt’ora in piedi? Ovviamente si, ma ci sono degli studi che hanno dato una risposta probabilistica alla domanda cercando di superare i limiti sulle conoscenze dei parametri dell’equazione di Drake. Tornando all’equazione di Drake abbiamo tre parametri astrofisici oggi abbastanza ben misurati ( \(\mathrm{R}^{\ast}\,\mathrm{f}_{\mathrm{p}}\,\mathrm{n}_{\mathrm{e}}\) ). I fattori \(\mathrm{f}_{\mathrm{l}}\) , \(\mathrm{f}_{\mathrm{i}}\) , ed \(\mathrm{f}_{\mathrm{c}}\) che hanno a che fare con la nascita della vita, dell’intelligenza e della tecnologia non sono noti, come la durata della civiltà, il fattore  \(\mathrm{L}\) . Nel 2016, Adam Frank e Woodruff Sullivan pubblicarono un articolo su Astrobiology, rivedendo l’equazione di Drake alla luce delle scoperte di Kepler. I due scienziati hanno riformulato la domanda di partenza, in modo tale da non essere interessati alla durata media di una civiltà, il fattore  \(\mathrm{L}\) , o se questa civiltà esista ancora in modo da poterne ricevere i possibili messaggi inviati. Questa loro scelta discosta il loro studio dalla formulazione dell’equazione di Drake che si propone di calcolare il numero di specie tecnologiche esistenti. La domanda che ci si pone è quindi: quali sono le probabilità che la nostra sia l’unica civiltà tecnologicamente avanzata mai esistita? Questo cambio di prospettiva riduce i termini di incertezza presenti nell’equazione di Drake. Ora come già detto, i 3 parametri astrofisici sono ben stimati, nell’equazione rimangono i tre termini \(\mathrm{f}_{\mathrm{l}}\) , \(\mathrm{f}_{\mathrm{i}}\) , ed \(\mathrm{f}_{\mathrm{c}}\) . Eliminando il fattore  \(\mathrm{L}\) , e tenendo conto di tutto l’Universo, non solo la nostra galassia, l’equazione di Drake si trasforma nel prodotto dei fattori \(\mathrm{N}=(\mathrm{N}_{\ast}\,\mathrm{f}_{\mathrm{p}}\,\mathrm{n}_{\mathrm{e}})\,(\mathrm{f}_{\mathrm{l}}\,\mathrm{f}_{\mathrm{i}}\,\mathrm{f}_{\mathrm{c}})=\mathrm{N}_{\mathrm{astrofisica}}\,\mathrm{f}_{\mathrm{bt}}\) . In altri termini il numero di civiltà esistite in una qualsiasi epoca nell’Universo sono dati dal prodotto dei fattori astrofisici, \(\mathrm{N}_{\mathrm{astrofisica}}\) , con \(\mathrm{N}_{\ast}\) il numero totale di stelle nell’Universo che è dell’ordine di \(2\times 10^{22}\) , \(\mathrm{f}_{\mathrm{p}}\) circa 1 ed \(\mathrm{n}_{\mathrm{e}}\) circa 0,2, come nel Cap. 10, e da \(\mathrm{f}_{\mathrm{bt}}\) che raccoglie i fattori relativi alla nascita della vita, dell’intelligenza e della tecnologia. I due hanno lavorato in termini statistici ed hanno stimato il limite inferiore della probabilità che si siano evolute una o più civiltà tecnologiche in qualche posto e tempo nell’Universo osservabile. In termini di probabilità, se \(\mathrm{N}\) fosse uguale a 0,01, questo significherebbe che se la storia dell’Universo fosse ripetuta 100 volte apparirebbe solo una civiltà tecnologica. L’importante risultato che hanno ottenuto è che a meno che le probabilità che si sia sviluppata una civiltà aliena su un pianeta abitabile non siano inferiori a uno su un milione di miliardi di miliardi, \(10^{-24}\) (ossia 0,000000000000000000000001), che è un numero veramente piccolo, gli umani non sono la prima forma di vita tecnologicamente evoluta ad aver abitato l’Universo osservabile. Ripetendo i calcoli per una galassia come la nostra si ottiene che la probabilità è pari a \(1{,}7\times 10^{-11}\) , ossia siamo sicuri che una specie tecnologica si è sviluppata nella storia della nostra galassia se la probabilità che appaia una specie tecnologica su un pianeta abitabile è maggiore di 1 su 60 miliardi. In passato usando l’equazione di Drake, sono state formulate ipotesi più o meno pessimistiche sulla formazione di civiltà su altri pianeti. Una delle più negative di tutte sostiene che la probabilità che si formi una civiltà sono di 1 su 10 miliardi per ogni pianeta. Tenendo conto di questa stima pessimistica e del risultato di Frank e Woodruff per l’intero Universo, nella storia dell’Universo sarebbero esistite trilioni di civiltà tecnologiche. Ovviamente lo studio non si riferisce al solo passato ma vale per epoche future, e quindi ci dobbiamo aspettare che sono esistite civiltà prima di noi e ne esisteranno dopo di noi. Prima di Frank e Woodruff, Amir D. Aczel, alcuni anni dopo la scoperta del primo pianeta extrasolare, pubblicò un libro Probability 1, nel quale calcolava la probabilità di esistenza di un pianeta con la vita nell’Universo usando la statistica. A differenza di Frank e Woodruff, Aczel voleva rispondere alla domanda: siamo soli? non se in tutta la storia dell’Universo siano esistite civiltà. Assunse nell’equazione di Drake \(\mathrm{f}_{\mathrm{p}}=0{,}5\) , oggi sappiamo che è circa 1, e suppose che nei pianeti extrasolari allora noti (solo 9) ce ne fosse almeno uno nella zona abitabile. Assunse che la probabilità che abbia origine la vita sia molto bassa: 1 su \(10^{12}\) , che il numero delle stelle nella nostra galassia sia 300 miliardi, che esistano 100 miliardi di galassie, e che il numero di stelle nell’universo sia dell’ordine di \(3\times 10^{22}\) ed usò una regola elementare di statistica, quella dell’unione di elementi indipendenti, per trovare la probabilità della vita intorno ad una stella nell’Universo, trovando che la probabilità è \(\mathrm{P}=1-(0{,}999999999999995)^{30\,000\,000\,000\,000\,000\,000\,000}\) , ossia una probabilità indistinguibile da 1, in altre parole il 100%. Si arriverebbe allo stesso risultato anche se nella nostra galassia ci fossero 10 miliardi di stelle ed esistessero un miliardo di galassie. Anche se la probabilità su un singolo pianeta è bassissima, la probabilità composta che la vita esista su almeno un pianeta aumenta costantemente a causa del gran numero di stelle e di pianeti. Un’altra cosa da aggiungere è che oggi sappiamo che il nostro Universo ha una geometria piatta, e che quindi potrebbe essere infinito e ciò aumenta ancora la probabilità. Nel 2020, un altro studio statistico di Amedeo Balbi e Claudio Grimaldi, valuta l’impatto di una scoperta di vita in un singolo pianeta sul numero di pianeti sui quali c’è vita. Secondo lo studio se si trovasse un pianeta con la vita, nella nostra galassia ce ne dovrebbero essere almeno 100 000. Per avere una conferma diretta di questi studi bisogna aspettare i prossimi decenni per studiare le atmosfere dei pianeti extrasolari abitabili. Questi studi potrebbero darci anche numeri più precisi usando ad esempio l’equazione di Seager. Come abbiamo visto, uno dei modi per superare i problemi dei parametri dell’equazione di Drake è l’equazione introdotta da Sara Seager. In quel caso bisogna conoscere il numero di pianeti con segni di vita rivelabili, bisogna conoscere il numero di stelle osservate, il numero di stelle stabili, la frazione di stelle con pianeti rocciosi nella zona abitabile, la frazione di quei pianeti che può essere osservata, la frazione con la presenza di vita, e la frazione sui quali la vita produce biofirme gassose rivelabili. L’equazione di Drake è stata rivista per concentrarsi semplicemente sulla presenza di qualsiasi forma di vita aliena rilevabile dalla Terra. L’equazione si concentra sulla ricerca di pianeti con gas biofirma, gas prodotti dalla vita che possono accumularsi nell’atmosfera di un pianeta a livelli che possono essere rilevati con telescopi spaziali remoti, invece di alieni dotati di tecnologia radio. In altri termini questa equazione con l’osservazione di potenti telescopi spaziali permettono di rivelare se su un pianeta esiste la vita. Riassumendo, rispetto ai tempi in cui Drake iniziò i suoi studi, oggi abbiamo tante altre informazioni sui parametri astrofisici che servono a dare la risposta alla domanda se nell’Universo c’è o c’è stata vita. Usando queste nuove conoscenze e la statistica possiamo dare una risposta alla nostra domanda e sembra proprio che nella storia dell’Universo ci siano state civiltà. Risposte alla nostra domanda usando metodi come il SETI, forse non ci saranno mai, ma fra un decennio o due con lo studio delle atmosfere dei pianeti extrasolari abitabili vicini, potremo dire con certezza se su di essi c’è la vita. Quindi la risposta alla domanda: ci sono state e ci saranno civiltà nel nostro Universo? è quasi sicuramente positiva. È però molto probabile che non avremo ne contatti diretti come nel film Contact o Incontri ravvicinati del terzo tipo, e neanche contatti indiretti con scambi di segnali elettromagnetici.

Non siamo soli

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发表日期：

2025年

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Antonino Del Popolo

摘要

Nonostante decenni di studi, non abbiamo evidenze dell’esistenza di vita nel sistema solare, o sui pianeti extrasolari. La situazione potrebbe cambiare nel prossimo decennio con le osservazioni del telescopio James Webb, o della missione ARIEL (Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey) il progetto di un telescopio spaziale per lo studio di pianeti extrasolari, con le loro condizioni fisiche e composizioni chimiche, che dovrebbe essere lanciata nel 2029. Sarà molto improbabile che novità arrivino dai progetti SETI, OSETI, e METI, per tutte le ragioni discusse nel capitolo precedente. Quindi la domanda: siamo soli rimane tutt’ora in piedi? Ovviamente si, ma ci sono degli studi che hanno dato una risposta probabilistica alla domanda cercando di superare i limiti sulle conoscenze dei parametri dell’equazione di Drake. Tornando all’equazione di Drake abbiamo tre parametri astrofisici oggi abbastanza ben misurati ( \(\mathrm{R}^{\ast}\,\mathrm{f}_{\mathrm{p}}\,\mathrm{n}_{\mathrm{e}}\) ). I fattori \(\mathrm{f}_{\mathrm{l}}\) , \(\mathrm{f}_{\mathrm{i}}\) , ed \(\mathrm{f}_{\mathrm{c}}\) che hanno a che fare con la nascita della vita, dell’intelligenza e della tecnologia non sono noti, come la durata della civiltà, il fattore \(\mathrm{L}\) . Nel 2016, Adam Frank e Woodruff Sullivan pubblicarono un articolo su Astrobiology, rivedendo l’equazione di Drake alla luce delle scoperte di Kepler. I due scienziati hanno riformulato la domanda di partenza, in modo tale da non essere interessati alla durata media di una civiltà, il fattore \(\mathrm{L}\) , o se questa civiltà esista ancora in modo da poterne ricevere i possibili messaggi inviati. Questa loro scelta discosta il loro studio dalla formulazione dell’equazione di Drake che si propone di calcolare il numero di specie tecnologiche esistenti. La domanda che ci si pone è quindi: quali sono le probabilità che la nostra sia l’unica civiltà tecnologicamente avanzata mai esistita? Questo cambio di prospettiva riduce i termini di incertezza presenti nell’equazione di Drake. Ora come già detto, i 3 parametri astrofisici sono ben stimati, nell’equazione rimangono i tre termini \(\mathrm{f}_{\mathrm{l}}\) , \(\mathrm{f}_{\mathrm{i}}\) , ed \(\mathrm{f}_{\mathrm{c}}\) . Eliminando il fattore \(\mathrm{L}\) , e tenendo conto di tutto l’Universo, non solo la nostra galassia, l’equazione di Drake si trasforma nel prodotto dei fattori \(\mathrm{N}=(\mathrm{N}_{\ast}\,\mathrm{f}_{\mathrm{p}}\,\mathrm{n}_{\mathrm{e}})\,(\mathrm{f}_{\mathrm{l}}\,\mathrm{f}_{\mathrm{i}}\,\mathrm{f}_{\mathrm{c}})=\mathrm{N}_{\mathrm{astrofisica}}\,\mathrm{f}_{\mathrm{bt}}\) . In altri termini il numero di civiltà esistite in una qualsiasi epoca nell’Universo sono dati dal prodotto dei fattori astrofisici, \(\mathrm{N}_{\mathrm{astrofisica}}\) , con \(\mathrm{N}_{\ast}\) il numero totale di stelle nell’Universo che è dell’ordine di \(2\times 10^{22}\) , \(\mathrm{f}_{\mathrm{p}}\) circa 1 ed \(\mathrm{n}_{\mathrm{e}}\) circa 0,2, come nel Cap. 10, e da \(\mathrm{f}_{\mathrm{bt}}\) che raccoglie i fattori relativi alla nascita della vita, dell’intelligenza e della tecnologia. I due hanno lavorato in termini statistici ed hanno stimato il limite inferiore della probabilità che si siano evolute una o più civiltà tecnologiche in qualche posto e tempo nell’Universo osservabile. In termini di probabilità, se \(\mathrm{N}\) fosse uguale a 0,01, questo significherebbe che se la storia dell’Universo fosse ripetuta 100 volte apparirebbe solo una civiltà tecnologica. L’importante risultato che hanno ottenuto è che a meno che le probabilità che si sia sviluppata una civiltà aliena su un pianeta abitabile non siano inferiori a uno su un milione di miliardi di miliardi, \(10^{-24}\) (ossia 0,000000000000000000000001), che è un numero veramente piccolo, gli umani non sono la prima forma di vita tecnologicamente evoluta ad aver abitato l’Universo osservabile. Ripetendo i calcoli per una galassia come la nostra si ottiene che la probabilità è pari a \(1{,}7\times 10^{-11}\) , ossia siamo sicuri che una specie tecnologica si è sviluppata nella storia della nostra galassia se la probabilità che appaia una specie tecnologica su un pianeta abitabile è maggiore di 1 su 60 miliardi. In passato usando l’equazione di Drake, sono state formulate ipotesi più o meno pessimistiche sulla formazione di civiltà su altri pianeti. Una delle più negative di tutte sostiene che la probabilità che si formi una civiltà sono di 1 su 10 miliardi per ogni pianeta. Tenendo conto di questa stima pessimistica e del risultato di Frank e Woodruff per l’intero Universo, nella storia dell’Universo sarebbero esistite trilioni di civiltà tecnologiche. Ovviamente lo studio non si riferisce al solo passato ma vale per epoche future, e quindi ci dobbiamo aspettare che sono esistite civiltà prima di noi e ne esisteranno dopo di noi. Prima di Frank e Woodruff, Amir D. Aczel, alcuni anni dopo la scoperta del primo pianeta extrasolare, pubblicò un libro Probability 1, nel quale calcolava la probabilità di esistenza di un pianeta con la vita nell’Universo usando la statistica. A differenza di Frank e Woodruff, Aczel voleva rispondere alla domanda: siamo soli? non se in tutta la storia dell’Universo siano esistite civiltà. Assunse nell’equazione di Drake \(\mathrm{f}_{\mathrm{p}}=0{,}5\) , oggi sappiamo che è circa 1, e suppose che nei pianeti extrasolari allora noti (solo 9) ce ne fosse almeno uno nella zona abitabile. Assunse che la probabilità che abbia origine la vita sia molto bassa: 1 su \(10^{12}\) , che il numero delle stelle nella nostra galassia sia 300 miliardi, che esistano 100 miliardi di galassie, e che il numero di stelle nell’universo sia dell’ordine di \(3\times 10^{22}\) ed usò una regola elementare di statistica, quella dell’unione di elementi indipendenti, per trovare la probabilità della vita intorno ad una stella nell’Universo, trovando che la probabilità è \(\mathrm{P}=1-(0{,}999999999999995)^{30\,000\,000\,000\,000\,000\,000\,000}\) , ossia una probabilità indistinguibile da 1, in altre parole il 100%. Si arriverebbe allo stesso risultato anche se nella nostra galassia ci fossero 10 miliardi di stelle ed esistessero un miliardo di galassie. Anche se la probabilità su un singolo pianeta è bassissima, la probabilità composta che la vita esista su almeno un pianeta aumenta costantemente a causa del gran numero di stelle e di pianeti. Un’altra cosa da aggiungere è che oggi sappiamo che il nostro Universo ha una geometria piatta, e che quindi potrebbe essere infinito e ciò aumenta ancora la probabilità. Nel 2020, un altro studio statistico di Amedeo Balbi e Claudio Grimaldi, valuta l’impatto di una scoperta di vita in un singolo pianeta sul numero di pianeti sui quali c’è vita. Secondo lo studio se si trovasse un pianeta con la vita, nella nostra galassia ce ne dovrebbero essere almeno 100 000. Per avere una conferma diretta di questi studi bisogna aspettare i prossimi decenni per studiare le atmosfere dei pianeti extrasolari abitabili. Questi studi potrebbero darci anche numeri più precisi usando ad esempio l’equazione di Seager. Come abbiamo visto, uno dei modi per superare i problemi dei parametri dell’equazione di Drake è l’equazione introdotta da Sara Seager. In quel caso bisogna conoscere il numero di pianeti con segni di vita rivelabili, bisogna conoscere il numero di stelle osservate, il numero di stelle stabili, la frazione di stelle con pianeti rocciosi nella zona abitabile, la frazione di quei pianeti che può essere osservata, la frazione con la presenza di vita, e la frazione sui quali la vita produce biofirme gassose rivelabili. L’equazione di Drake è stata rivista per concentrarsi semplicemente sulla presenza di qualsiasi forma di vita aliena rilevabile dalla Terra. L’equazione si concentra sulla ricerca di pianeti con gas biofirma, gas prodotti dalla vita che possono accumularsi nell’atmosfera di un pianeta a livelli che possono essere rilevati con telescopi spaziali remoti, invece di alieni dotati di tecnologia radio. In altri termini questa equazione con l’osservazione di potenti telescopi spaziali permettono di rivelare se su un pianeta esiste la vita. Riassumendo, rispetto ai tempi in cui Drake iniziò i suoi studi, oggi abbiamo tante altre informazioni sui parametri astrofisici che servono a dare la risposta alla domanda se nell’Universo c’è o c’è stata vita. Usando queste nuove conoscenze e la statistica possiamo dare una risposta alla nostra domanda e sembra proprio che nella storia dell’Universo ci siano state civiltà. Risposte alla nostra domanda usando metodi come il SETI, forse non ci saranno mai, ma fra un decennio o due con lo studio delle atmosfere dei pianeti extrasolari abitabili vicini, potremo dire con certezza se su di essi c’è la vita. Quindi la risposta alla domanda: ci sono state e ci saranno civiltà nel nostro Universo? è quasi sicuramente positiva. È però molto probabile che non avremo ne contatti diretti come nel film Contact o Incontri ravvicinati del terzo tipo, e neanche contatti indiretti con scambi di segnali elettromagnetici.