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La curiosità del mese

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C’è nessuno là fuori?

La curiosità del mese di novembre 2015 a cura di Gabriele Ghisellini


Fig. 1 - La nebulosa di Orione, una nursery cosmica, dove si stanno formando stelle proprio ora, e presumibilmente anche pianeti ...
Fig. 1 - La nebulosa di Orione, una nursery cosmica, dove si stanno formando stelle proprio ora, e presumibilmente anche pianeti ...

L’Universo è grande, grande in un un modo difficile da immaginare.
Ci sono più di 100 miliardi di stelle nella nostra Galassia, e si stima che nell’Universo che riusciamo ad osservare ci siano circa 100 miliardi di galassie come la nostra.
E quindi ci sono almeno diecimila miliardi di miliardi di stelle nell’Universo visibile.
Questi numeri "astronomici" fanno nascere in ognuno di noi la domanda: ma possibile che non esistano altre civiltà intelligenti, oltre alla nostra, nell’Universo? O addirittura nella nostra Galassia?
Per tanto tempo l’umanità è riuscita solo a fare affermazioni categoriche, con motivazioni che non avevano nulla a che fare con la razionalità scientifica, e molto a che fare con dogmi di fede.
Da una parte e dall’altra: credere letteralmente alla Bibbia, e affermare che la vita è solo qui, sulla Terra, o al contrario giurare di aver visto UFO e alieni è quasi sempre una questione di fede irrazionale ...
Nel 1961, invece, Frank Drake diede una prima stima razionale di quante potessero essere le civiltà di esseri intelligenti in grado di comunicare, presenti adesso nella nostra Galassia, la Via Lattea.
Chiamiamo tale numero con la lettera N.
Drake pensò che N doveva dipendere da quante stelle avevano dei pianeti, e quanti di questi potevano ospitare forme di vita. Di queste ultime solo alcune hanno sviluppato forme di vita intelligente, fino ad arrivare alla capacità di comunicare con altri pianeti.
Allora si può stimare N come il prodotto di un po’ di fattori:
N = R x Fp x Ne x Fl x Fi x Fc x T
dove:

  • R è il numero medio di stelle che si formano ogni anno nella Via Lattea
  • Fp è la frazione di stelle che possiedono pianeti (Fplanets)
  • Ne è il numero medio di pianeti per sistema planetario adatti ad ospitare forme di vita (Nearth)
  • Fl è la frazione di questi pianeti su cui la vita si è effettivamente sviluppata (Flife)
  • Fi è la frazione dei pianeti Fl su cui si sono evoluti esseri intelligenti (Fintelligence)
  • Fc è la frazione di civiltà extraterrestre in grado di comunicare (Fcommunication)
  • T è la stima della durata di queste civiltà evolute.
Fig. 2 - Il censimento dei pianeti extra-solari scoperti negli ultimi anni. Si noti il contributo del satellite Kepler, che da solo ha circa triplicato il loro numero.
Fig. 2 - Il censimento dei pianeti extra-solari scoperti negli ultimi anni. Si noti il contributo del satellite Kepler, che da solo ha circa triplicato il loro numero.

È un procedimento "a cascata": si parte da quanti pianeti ci sono per arrivare a stimare quanti di questi ospitino forme di vita non solo intelligenti, ma che addirittura abbiano sviluppato una tecnologia sufficientemente avanzata per poter comunicare con esseri in altri pianeti.
E sappiamo già che N non può essere minore di uno, dato che l’uomo sulla Terra soddisfa tutti i requisiti.
Quindi, anche se crediamo che in una galassia come la nostra c’è in media una sola civiltà evoluta, beh, ci sarebbero circa cento miliardi di civiltà come la nostra nell’intero Universo.
Può sembrare strano che nella formula compaia il tasso annuo di formazione stellare R.
Per capire perchè, dobbiamo associarlo all’ultimo termine, cioè a quanto dura una civiltà evoluta.

Fig. 3 - La nostra Galassia, la Via Lattea, e la posizione del sistema solare. Siamo in periferia, vicino al braccio di Orione.
Fig. 3 - La nostra Galassia, la Via Lattea, e la posizione del sistema solare. Siamo in periferia, vicino al braccio di Orione.

Supponiamo che nella nostra galassia si formino, in media, circa 7 stelle all’anno (che è il valore effettivamente stimato). Supponiamo, per semplicità, che tutte queste stelle ospitino una civiltà evoluta, che in media dura 100mila anni. Se voglio sapere quante ce ne sono, oggi, o in qualsiasi altro tempo, devo moltiplicare 7 per 100mila anni.
Ottengo quindi che ci dovrebbero essere 700mila civiltà che riescono a comunicare con noi, nella Via Lattea. Ovviamente abbiamo supposto che tutte le stelle abbiano un pianeta adatto, mentre dobbiamo tener conto degli altri fattori. Quindi 700mila è un limite superiore.
Ai tempi di Drake non si sapeva ancora dell’esistenza di pianeti extra-solari, pianeti che orbitano intorno ad altre stelle. A maggior ragione, non si sapeva neanche che è molto probabile che ogni stella non abbia solo un pianeta che le giri intorno, ma un sistema di pianeti, proprio come il sistema Solare.
Oggi sappiamo che il numero di pianeti di sicuro supera il numero di stelle.
Ne abbiamo scoperti direttamente più di un migliaio, e quindi possiamo cominciare a stimare qualcuno dei fattori della formula di Drake basandoci su dati reali (e non solamente facendo supposizioni). Dobbiamo anche tenere conto che le tecnologie che stiamo usando, ancora limitate, spesso non permettono di rivelare i pianeti piccoli come la Terra, e quindi le nostre sono stime fatte per difetto.
Da quello che sappiamo possiamo dire che tutte le stelle (o almeno la metà) possiedono dei sistemi planetari (quindi Fp =0.5), e che almeno il 10 per cento (frazione Ne = 0.1) possiede un pianeta adatto ad ospitare la vita, cioè alla giusta distanza dalla propria stella per permettere la formazione di acqua liquida.
Ma essere alla distanza giusta dalla propria stella non basta per sviluppare la vita.
Prendiamo la nostra Luna, per esempio. Anche la Luna, come la Terra, è alla distanza giusta dal Sole per permettere l’esistenza di acqua liquida (in teoria), ma sulla Luna la vita non c’è. Quindi il termine Fl , che misura la frazione dei pianeti potenzialmenti adatti che effettivamente ospita forme di vita, è il più incerto. In futuro potremo stimarlo meglio, per ora assumiamo Fl = 0.1.
Anche il fattore Fi che misura la frazione dei pianeti con vita che hanno sviluppato forme intelligenti è controverso, ma possiamo fare alcune considerazioni. Basandoci sull’evoluzione naturale, e applicandola anche alle altre forme di vita, possiamo supporre che il cammino della vita da forme semplici verso forme più complesse sia inesorabile, e che quindi l’apparizione di forme di vita sempre più intelligenti sia assicurato. Quindi possiamo supporre che Fi sia uguale a uno, a meno che qualche cataclisma non estingua tutte le forme di vita prima che possano sviluppare l’intelligenza. Per prudenza assumiamo quindi Fi =0.1. Per ultimo dobbiamo considerare la "voglia" di questi alieni di comunicare. Anche qui possiamo invocare l’evoluzione naturale, e considerare che la comunicazione tra individui sia un elemento di grande vantaggio per una specie, perchè la rende capace di affrontare meglio le avversitÀ. Quindi direi che Fc =1.

Fig. 4 - Un'immagine del film Contact, tratto dal romanzo di Carl Sagan, in cui l'attrice Jody Foster scopre dei segnali provenienti da un'altra civilta' tramite una schiera di radio-telescopi (nello sfondo).
Fig. 4 - Un’immagine del film Contact, tratto dal romanzo di Carl Sagan, in cui l’attrice Jody Foster scopre dei segnali provenienti da un’altra civiltà tramite una schiera di radio-telescopi (nello sfondo).

Bene, che cosa viene, per N?
Quante sono, oggi, le civiltà extraterrestri in grado di comunicare con noi?
Basta moltiplicare i vari termini. Riassumianoli:

  • R = 7 (stelle che si formano ogni anno nella Via Lattea)
  • Fp = 0.5 (la frazione di stelle che possiedono pianeti)
  • Ne = 0.1 (numero medio di pianeti per sistema planetario adatto ad ospitare forme di vita)
  • Fl = 0.1 (frazione di questi pianeti su cui la vita si è effettivamente sviluppata)
  • Fi = 0.1 (frazione dei pianeti Fl su cui si sono evoluti esseri intelligenti)
  • Fc = 1 (la frazione di civiltà extraterrestri in grado di comunicare)
  • T = 100mila (durata in anni di queste civiltà evolute)

Quindi N = R x Fp x Ne x Fl x Fi x Fc x T = 350 civiltà in grado di comunicare con noi, esistenti adesso in tutta la Via Lattea.
Sono tante? Sono poche? Innanzitutto ricordiamoci che questa =è solo una stima, che ha le sue incertezze maggiori nei fattori Fl e T.
Però la ricerca va avanti veloce, e nei prossimi 10 o 20 anni, con le nuove missioni spaziali e telescopi a terra già in fase di progettazione potremo conoscere quanti pianeti extrasolari hanno un’atmosfera compatibile con la vita, e così raffinare le nostre stime.
Per finire possiamo chiederci quale dovrebbe essere la distanza della civiltà aliena più vicina.
Anche questa è una stima, fatta supponendo che tutti i sistemi siano distribuiti omogeneamentenella Via Lattea.
Se questo è vero possiamo dividere il volume della Via Lattea per 350, per ottenere il volumetto occupato da ogni civiltà aliena, in media. Attenzione che dobbiamo trattare dei numeri grandi ... Il volume della nostra galassia è di circa 12mila miliardi di anni luce cubi, e quindi ogni civiltà ne occuperebbe un trecentocinquantesimo, cioè 33 miliardi di anni luce cubi.
Cioè un cubo il cui lato misura 3200 anni luce. Questa è la distanza media che separa una civiltà evoluta da un’altra, e quindi è anche la distanza dai nostri vicini.
Una distanza grande, che potrebbe spiegare perchè non ne abbiamo ancora fatto conoscenza ...

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