A EQUAÇÃO DE DRAKE - A Prova Matemática da Possibilidade da Vida Extraterrestre
Planetas fora do Sistema Solar
- Embora desde 1992 existam evidências gravitacionais (efeito Doppler nas linhas espectrais demonstrando movimento em torno do centro de massa) da existência de mais de quatrocentos planetas fora do Sistema Solar, em várias estrelas na nossa Galáxia, é muito difícil detectar os planetas diretamente porque a estrela em volta da qual o planeta orbita é muito mais brilhante que o planeta, ofuscando-o. Estes métodos indiretos, gravitacionais, só conseguem até agora detectar grandes planetas, tipo Júpiter ou Netuno, que não podem conter vida como a conhecemos, porque têm atmosferas imensas e de altíssima pressão sobre pequenos núcleos rochosos. Planetas pequenos, como a Terra, requerem precisão muito maior do que a atingível pelas observações atuais. Como os efeitos gravitacionais só indicam a massa e a distância do planeta à estrela, não podem detectar nenhum sinal de vida.
A EQUAÇÃO DE DRAKE
A estimativa do número N de civilizações na nossa Galáxia pode ser discutida com o auxílio da equação de Drake, proposta em 1961 pelo astrônomo Frank Donald Drake, diretor do projeto SETI: Idéias básicas:
Número de civilizações existentes na nossa Galáxia (N) = número de civilizações que podem ter surgido no tempo de vida da galáxia (vários fatores) × fraçao desse tempo que dura uma civilização (t/T) - 1959: Giuseppe Cocconi (1914-) & Philip Morrison (1915-2005) publicaram "Searching for extraterrestrial Communication (Nature, 184, 844)".
- 1960: Frank Drake (1930-) começou uma busca de sinais em Ceti e Eridani com o radiotelescopio de 25 m de Green Bank.
- 1961: 10 especialistas de diversas áreas (Frank Drake, Carl Sagan (1934-1996), Melvin Calvin (1911-) (Premio Nobel de Química de 1961), entre outros) se reúnem. Drake formula sua equação.
onde
fp é a fração provável de estrelas que tem planetas (menor que 0,4),
fv é a fração provável de planetas que abrigam vida,
fi é a fração provável de planetas que abrigam vida e desenvolveram formas de vida inteligente,
fc é a fração provável de planetas que abrigam vida inteligente e que desenvolveram civilizações tecnológicas com comunicação eletromagnética,
é a taxa de formação de estrelas na Galáxia, e Tt é o tempo provável de duração de uma civilização tecnológica. A única variável razoavelmente bem conhecida é:
Podemos fazer um cálculo otimista, supondo que a vida como a nossa pulula na Galáxia, assumindo
isto é, que o número de planetas com vida inteligente seria dado pelo número de novas estrelas vezes a duração de uma civilização tecnológica. Usando =3/ano, fp = 0,4, e Tt de um século, chega-se a N=120. Podemos estimar a distância média entre estas "civilizações", assumindo que estão distribuídas pela nossa Galáxia. Como nossa galáxia tem aproximadamente 100 000 anos-luz de diâmetro por 1000 anos-luz de espessura, o volume total da galáxia é da ordem de
e a distância média entre estas "civilizações" (
)
![d_C = [\frac{V_C}{4\pi}]^{1/3}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_t46IL5SFQGk8YhJt7BwOrx6c78UDEApQzHagujP5CN3--KVm_dLQkVPV5bA_tH78D1_rs7QeQhJ_lxSA4uImuia_o0uH8XOh_a5XY=s0-d)
onde
Se N=120, obtemos 
anos-luz. Num cálculo pessimista, o valor de N pode cair por uma fator de um milhão. Nesse caso, para haver uma única civilização tecnológica na galáxia além da nossa, ela precisaria durar no mínimo 300 mil anos. Não há no momento nenhum critério seguro que permita decidir por uma posição otimista ou pessimista. Conclui-se que, para se estabelecer uma comunicação por rádio de ida e volta, mesmo na hipótese otimista, a duração da civilização tecnológica não poderá ser menor que 12 mil anos. Caso contrário, a civilização interlocutora terá desaparecido antes de receber a resposta. Naturalmente existem mais de 100 bilhões de outras galáxias além da nossa, mais para estas o problema de distância é muito maior. Um cálculo ainda mais otimista utilizaria um tempo de vida das civilizações tecnológicas muito maior do que um século. Seja nT = número de planetas ou luas com condições parecidas com as da Terra,
1 bilhão de civilizações na nossa Galáxia podem e querem se comunicar!
O projeto Phoenix de procurar por emissão de rádio vindo de cerca de 800 estrelas parecidas com o Sol e a no máximo 200 anos-luz de distância, usando os maiores rádio telescópios do mundo durante os últimos 10 anos (1994 a 2004) chegou ao fim sem encontrar qualquer emissão equivalente ao transmissores de nossos radares militares.
O campo magnético dos planetas é importante para manter a atmosfera, pois a colisão das partículas ionizadas do vento estelar com a atmosfera do planeta erode a atmosfera rapidamente. Portanto a existência de campo magnético dos planetas é uma das condições para manter vida.
Um vírus (do latin virus=toxina, veneno) é um agente infeccioso submicroscópico incapaz de crescer ou se reproduzir fora de uma célula hospedeira e, portanto, não é um ser vivo.
Os seres vivos são atualmente divididos em cinco reinos: animais, plantas, fungos, protistas (protozoários monocelulares e alga) e moneras (eubactéria e cianobactéria) ou seis reinos: animais, plantas, fungos, protistas, eubactérias e archaebactérias.
N = fp
Tt,
Tt,isto é, que o número de planetas com vida inteligente seria dado pelo número de novas estrelas vezes a duração de uma civilização tecnológica. Usando
=3/ano, fp = 0,4, e Tt de um século, chega-se a N=120. Podemos estimar a distância média entre estas "civilizações", assumindo que estão distribuídas pela nossa Galáxia. Como nossa galáxia tem aproximadamente 100 000 anos-luz de diâmetro por 1000 anos-luz de espessura, o volume total da galáxia é da ordem dee a distância média entre estas "civilizações" (
)onde
anos-luz. Num cálculo pessimista, o valor de N pode cair por uma fator de um milhão. Nesse caso, para haver uma única civilização tecnológica na galáxia além da nossa, ela precisaria durar no mínimo 300 mil anos. Não há no momento nenhum critério seguro que permita decidir por uma posição otimista ou pessimista. Conclui-se que, para se estabelecer uma comunicação por rádio de ida e volta, mesmo na hipótese otimista, a duração da civilização tecnológica não poderá ser menor que 12 mil anos. Caso contrário, a civilização interlocutora terá desaparecido antes de receber a resposta. Naturalmente existem mais de 100 bilhões de outras galáxias além da nossa, mais para estas o problema de distância é muito maior. Um cálculo ainda mais otimista utilizaria um tempo de vida das civilizações tecnológicas muito maior do que um século. Seja nT = número de planetas ou luas com condições parecidas com as da Terra,| R* | fp | fv | nT | fi | fc | Tt | N | |
| hipótese muito otimista | 20 | 0,6 | 2 | 1 | 1 | 1 | 109 | ~109 |
| hipótese pessimista | 2 | 0,1 | 0,1 | 10-3 | 10-6 | 10-3 | 102 | ~10-12 |
| Valores de Drake | 10 | 0,5 | 2 | 1 | 0,01 | 0,01 | 10000 | 100 |
- Hipótese muito otimista: N = 109
1 bilhão de civilizações na nossa Galáxia podem e querem se comunicar!
- Hipótese pessimista: N = 10-12
- Número de civilizações capazes de comunicação atualmente presentes na galáxia:
N = 25000
- Já que não podemos viajar até as estrelas, qual seria a maneira de detectar sinal de vida em um planeta? Considerando que a água é um solvente ideal para as reações químicas complexas que levam á vida, e que seus dois constituintes, hidrogênio e oxigênio são abundantes em toda a Galáxia, consideramos que água líquida na superfície e, portanto, calor adequado, é um bom indicador da possibilidade de vida. Outros dois indicadores são a detecção de oxigênio e de dióxido de carbono. Oxigênio é um elemento que rapidamente se combina com outros elementos, de modo que é difícil acumular oxigênio na atmosfera de um planeta, sem um mecanismo de constante geração. Um mecanismo de geração de oxigênio é através de plantas, que consomem água, nitrogênio e dióxido de carbono como nutrientes, e eliminam oxigênio. O dióxido de carbono (CO2) é um produto de vida animal na Terra. Mas estas evidências não serão indicações de vida inteligente, já que na Terra foram necessários 4,5 bilhões de anos para a vida inteligente evoluir, mas somente 1 bilhão para a vida microscópica iniciar.
- O escritor Amir D. Aczel propôs a unidade de distância ano-jato, a distância que um avião a jato comercial, viajando a 1000 km/h, percorre em um ano, voando sem parar, e que corresponde a 8,766 milhões de quilômetros. Portanto a distância mínima entre a Terra e Marte, de 56 milhões de km, corresponde a 6,388 anos-jatos, isto é, levaria 6,388 anos para viajar em um avião comercial a Marte. Para chegar a estrela mais próxima, levar-se-ia 4,64 milhões de anos, viajando a 1000 km/h. Até o centro da nossa Galáxia, a Via Láctea, 30 bilhões de anos, mais do dobro da idade do Universo.
O projeto Phoenix de procurar por emissão de rádio vindo de cerca de 800 estrelas parecidas com o Sol e a no máximo 200 anos-luz de distância, usando os maiores rádio telescópios do mundo durante os últimos 10 anos (1994 a 2004) chegou ao fim sem encontrar qualquer emissão equivalente ao transmissores de nossos radares militares.
O campo magnético dos planetas é importante para manter a atmosfera, pois a colisão das partículas ionizadas do vento estelar com a atmosfera do planeta erode a atmosfera rapidamente. Portanto a existência de campo magnético dos planetas é uma das condições para manter vida.
Um vírus (do latin virus=toxina, veneno) é um agente infeccioso submicroscópico incapaz de crescer ou se reproduzir fora de uma célula hospedeira e, portanto, não é um ser vivo.
Os seres vivos são atualmente divididos em cinco reinos: animais, plantas, fungos, protistas (protozoários monocelulares e alga) e moneras (eubactéria e cianobactéria) ou seis reinos: animais, plantas, fungos, protistas, eubactérias e archaebactérias.
- Planetas fora do Sistema Solar
- Artigo do astrônomo Mario Livio, "How Rare Are Extraterrestrial Civilizations, and When Did They Emerge?" no The Astrophysical Journal, 511, 429-431, 1999 January 20
Os OVNIS não necessitam luzes para viagens espaciais, já que não há o que iluminar no espaço, e também não há notícias de "booms" devido às quebras da barreira de som quando altas velocidades são reportadas.
- Artigo do astrônomo Mario Livio, "How Rare Are Extraterrestrial Civilizations, and When Did They Emerge?" no The Astrophysical Journal, 511, 429-431, 1999 January 20
Summary: O ramo de exobiologia da NASA patrocinou um fórum público em Palo Alto, Califórnia, EUA, na terça, 26 de agosto de 2003, intitulado "The Drake Equation Revisited" ("A Equação de Drake Revisitada"). O fórum apresentou as questões sobre a estimativa das probabilidades de se encontrar vida inteligente no Universo. Aqui está a primeira de uma série de apresentações.
A Equação de Drake Revisitada: Parte I Tradutor: Bruno Martini
A Equação de Drake
Revisitada: Parte I
A equação de Drake foi desenvolvida como um meio de prever a probabilidade de detectar outras civilizações inteligentes na nossa galáxia. No fórum da NASA, Frank Drake , que formulou a equação há 42 anos, moderou um debate entre o paleontólogo Peter Ward , co-autor do livro Rare Earth (Terra Rara) e o astrônomo David Grinspoon , autor do livro lançamento Lonely Planets : The Natural Philosophy of Alien Life (Planetas Solitários: A Filosofia Natural da Vida Alienígena)
Nesta parte da série, o Dr. Drake explica a história e o conteúdo de sua famosa equação. O Dr. Drake é diretor do Center for the Study of Life in the Universe (Centro para Estudo da Vida no Universo) no SETI Institute (Instituto SETI) em Mountain View, Califórnia, EUA. Ele também ocupa a cadeira emérita do conselho do Instituto SETI de curadores e professores eméritos de astronomia e astrofísica naUniversity of California (Universidade da Califórnia) em Santa Cruz.
As partes subsequentes irão incluir os comentários feitos pelos Drs. Ward e Grispoon e um período de perguntas e respostas que seguiu aos comentários de abertura. Partes 2 * 3 * 4 * 5
Frank Drake.
Crédito: Exploratorium
Frank Drake: É um prazer e uma honra estar com todos vocês exobiólogos esta noite. Quando eu comecei neste jogo, não haviam exobiólogos. Então, só de ver vocês todos aí fora é um grande progresso.
Eu quero começar dando a vocês um pouco da história e uma breve descrição da equação. Isto tudo começou logo depois de eu conduzir a primeira busca por sinais de rádio de inteligências extraterrestres noNational Radio Astronomy Observatory (Observatório Nacional de Radioastronomia) em National Radio Astronomy Observatory Green Bank. Foi em 1960. Naquela mesma época, um artigo bastante seminal foi publicado por Phillip Morrison e Giuseppe Cocconi , apontando o que eu já havia percebido e isto foi que nós tínhamos a capacidade de detectar sinais racionais de tecnologia inteligente através das distâncias que separam as estrelas.
Isto de uma forma abriu a porta para a detecção de vida, neste caso específico, vida inteligente, além da Terra. Uma incrível nova janela de possibilidades foi aberta, que foi lentamente reconhecida com o tempo e claro, hoje é amplamente reconhecida. Ela é expressa pelo enorme crescimento no campo da astrobiologia.
Brevemente depois disto, a National Academy of Sciences (Academia Nacional de Ciências dos EUA) queria convocar um pequeno encontro para examinar toda esta questão e propor para onde nós deveríamos ir a partir dali. Eles me pediram para fazer isto, de fato, há uns 42 anos eu apadrinhei a primeira tal reunião em Green Bank, EUA. Eu fui todo o comitê científico e organizador local, mas não foi uma tarefa pesada, pois eu convidei cada pessoa no mundo que nós sabíamos que estava interessada em trabalhar neste assunto – todas as doze. E todos os doze apareceram.
Como eu planejei a reunião, eu percebi uns dias depois que nós precisávamos de uma pauta. E então eu escrevi todas as coisas que se precisaria saber para prever quão difícil será detectar vida extraterrestre. E olhando para eles, ficou muito evidente que se você multiplicasse todos eles juntos, você obteria um número, N, que é o número de civilizações detectáveis na nossa galáxia. Isto é claro, foi visando a busca por rádio e não por formas de vida primordiais ou primitivas.
Bem, qual é a equação? Ela resume nossa compreensão da evolução da nossa galáxia e do nosso Sistema Solar. Nós sabemos que nossa galáxia tem uns 14 bilhões de anos e que as estrelas foram criadas em praticamente uma taxa constante. E desde muito cedo que estas novas estrelas se formaram, elas têm sido acompanhadas de sistemas planetários – pelo menos em alguns casos.
Philip Morrison.
Crédito: planetary.org
Então, toda a equação é baseada em uma contínua produção de novos sistemas planetários e assim, presumivelmente vida, vida inteligente e vida usando tecnologia. E aquilo nos diz, é claro, que o número de civilizações detectáveis será proporcional à taxa de formação de estrelas, que nós escrevemos como R*, porque quanto mais estrelas houver, mais civilizações eventualmente haverá. Esta foi uma fácil.
Nós sabemos por muito tempo que umas 20 novas estrelas são produzidas por ano na nossa galáxia e este tem sido o caso por muitos bilhões de anos. Mas ao longo do tempo, nós ficamos um pouco mais sofisticados em definir o que este fator significa. Vinte estrelas por ano são produzidas, mas nós percebemos que nem todas elas poderiam produzir uma espécie inteligente. Algumas queimam núcleos de hidrogênio extremamente rápido, em literalmente milhões de anos – sem tempo para evoluir espécies inteligentes.
Se nós tirarmos todas estas, as estrelas de queima rápida, ficamos com 19 estrelas por ano. Destas, cerca de quatro são como o Sol. Então quatro por ano é o número certo para R*? Está é ainda uma das grandes perguntas em astrobiologia e uma das mais desafiantes.
O que são as outras 15? Elas são todas estrelas anãs vermelhas bem pequenas, estrelas conhecidas como anãs M para os astrônomos. Por um longo tempo nós acreditávamos que elas não podiam ser residências de vida inteligente, porque na verdade elas deveriam ter sistemas planetários (no entanto, nenhuma foi detectada ainda), mas mesmo se houvessem planetas lá, eles seriam tão próximos de sua estrela que, assim como nossa Lua mantém uma face virada para a Terra, eles manteriam uma face voltada para sua estrela. E nós pensamos que isto iria criar uma situação onde, no lado escuro destes planetas seria tão frio que a atmosfera seria eliminada. Não haveria atmosfera e consequentemente sem possibilidade da vida surgir.
Bem, agora que a crença foi desafiada e foi mostrado que com uma atmosfera particularmente massiva esta eliminação da atmosfera não ocorreria. Então, talvez as estrelas M e seus planetas, afinal, sejam a morada de vida.
Então qual é o R*? Bem, talvez seja 4 e talvez 19 estrelas por ano.
Uma estrela anã vermelha.
Crédito: NASA
Se multiplicarmos pela fração dessas estrelas que possuem planetas, fp, nós obtemos a taxa de produção de novos sistemas planetários por ano. Então qual é? Bem, por um longo tempo nós não tivemos nada além de teorias para seguir. Nós acreditamos que talvez 50 por cento das estrelas têm planetas. Isto foi baseado no fato que metade das estrelas são sistemas binários e a outra metade deve ter alguma outra coisa, algo pequeno, um planeta.
É claro, uma das grandes descobertas do último século, que apenas foi concluída há uns três anos atrás, foi a detecção de outros sistemas planetários. Esta é uma das mais incríveis descobertas na história da ciência. Nós sabemos de mais de 100 de tais sistemas. A maioria deles possui o que você pode chamar de “Júpiteres gigantes” neles, não planetas apropriados à vida conforme a Terra. Mas nós sabemos que isto é a ponta do iceberg, porque este é o único tipo de planetas que nós podemos detectar. Aproximadamente 5 por cento das estrelas possuem tais planetas. O que as outras 95 possuem? Talvez, planetas como a Terra, ou apropriados à vida. Nós também nos perguntamos se estes planetas gigantes possuem satélites habitáveis.
Em qualquer caso, o detector primário destas estrelas, Geoff Marcy na UC Berkeley (Universidade da Califórnia em Berkeley), estimou que cerca de 50 por cento das estrelas possuem sistemas planetários.
Se nós multiplicarmos isto pelo próximo fator, que é notado como ne, o número de planetas na ecosfera, um termo que nós não usamos mais – hoje o chamamos de zona habitável contínua – nós obtemos a taxa de produção de possíveis planetas portadores de vida. Este é um assunto complexo, muito mais complexo do que foi inicialmente imaginado. Antigamente se pensava que o planeta tinha de estar a certa distância de sua estrela para que água líquida pudesse existir. Nem tão perto, nem tão longe. Tinha de ser Cachinhos Dourados para gerar vida.
Agora nós percebemos que a natureza do planeta pode afetar enormemente a distância que ele pode estar de uma estrela e ainda ser habitável. Um excelente exemplo é Europa, que está bem distante, onde fica muito, muito frio na sua superfície e ainda há uma potencial biosfera naquele objeto. Uma profunda atmosfera, através do efeito estufa também pode fazer um planeta distante de sua estrela ainda ser habitável. Então, novamente este é um fator que nós não sabemos muito bem.
O próximo fator, fl, é a fração de planetas potencialmente habitáveis que de fato gera vida. Este parece que sabemos algo a respeito porque os químicos encontraram uma diversidade de caminhos para as origens da vida. A vida parece inevitável em qualquer planeta com características adequadas. E quais são elas? Elas parecem ser bem simples: água líquida, moléculas orgânicas e uma fonte de energia.
Apesar de sua área de superfície ser bem fria, há ainda uma biosfera potencial em Europa.
Crédito: NASA
A verdadeira questão não é se a vida surge, mas como isto realmente acontece. O consenso atual é que a vida surge em um corpo d’água, possivelmente em uma pequena e morna poça de Darwin, ou nas fumarolas nos oceanos profundos, na espuma das ondas do mar – todos estes foram sugeridos – ou em padrões moleculares de minerais de argila. Pensamos que esta fração é próxima de um.
Nossa próxima fração, fi, é aquela que descreve qual a fração de sistemas com seres vivos que dá origem a uma espécie inteligente. Esta fração tenta dar uma resposta para a questão: a evolução converge ou diverge? Há muita evidência para a convergência da inteligência, incluindo o crescimento do tamanho do cérebro visto no registro fóssil, mas será um cérebro inteligente realmente dependente de coisas que nós não estamos certos a respeito? Por exemplo, ela requer a evolução de um meio sofisticado de comunicação, uma das situações de possíveis condições que podem limitar a freqüência com a qual a inteligência surge? Esta é uma grande incógnita.
A próxima, fc, é a fração de civilizações inteligentes que dão origem à tecnologia que nós podemos detectar, ou que poderia se comunicar – é o que o “c” significa. Parece que fcdeveria ser próximo de um. Uma vez que se tenha inteligência suficiente em uma criatura cuja anatomia permita o uso de ferramentas, deve haver tecnologia. A tecnologia, de fato se desenvolveu em humanos em muitos lugares na Terra independentemente.
Os principais direcionadores são bem óbvios. Os direcionadores foram prover comida, levando ao desenvolvimento da agricultura e as ferramentas da agricultura; prover a habilidade de viver em regiões inabitáveis de outra forma, tais como as regiões árticas, polares e é claro para o desenvolvimento de armas.
Neste ponto, você multiplica isto tudo e obtém a taxa de produção de civilizações detectáveis na galáxia. Agora nós não acreditamos, sendo conservativos, que elas permaneçam detectáveis para sempre. Talvez elas destruam a si mesmas através da loucura nuclear ou através da destruição de seu ambiente. Talvez elas sofram uma catástrofe cósmica, como o evento K/T (o impacto de um asteroide que levou os dinossauros à extinção).
Uma concepção artística de um impacto de asteroide com a Terra.
Crédito: NASA
Mais provavelmente, pelo menos para os otimistas como eu, elas surjam em cena, se tornem detectáveis e depois desapareçam porque se tornam mais sofisticadas tecnologicamente. Elas param de liberar energia no espaço. Atualmente nós somos bastante detectáveis, primariamente através de nossas transmissões de televisão. Mas nós vemos a televisão mudando para via cabo e especialmente a transmissão direta para casa da televisão via satélite.
Isto é aterrorizador para pessoas como eu. O transmissor de televisão comum pelo ar transmite um milhão de watts. Isto faz um sinal bastante detectável. Os transmissores que transmitem televisão para aquelas pequenas antenas nas casas das pessoas apenas transmitem 10 watts, muito menos que um milhão e fazem um sinal que é totalmente indetectável a distâncias interestelares.
Então, nós temos que nos preocupar. Civilizações podem estar florescendo com uma tremenda qualidade de vida e ainda serem bem difíceis de detectar. E nós devemos contar com isto para dizer, certo, elas existem, mas elas duram apenas uma limitada quantidade de tempo, que nós chamamos de L, a longevidade.
OL é dominado pelas civilizações com Ls muito altos, porque L é o tempo de vida médio de uma civilização. Apenas como um exemplo numérico, dadas 100 civilizações, se 99 são detectáveis por apenas 100 anos e 1 é detectável por um bilhão de anos, então acontece do L ser 10 milhões de anos. E então, o L pode ser maior que o que nossos pensamentos intuitivos podem ser.
Então esta é a equação. Mas antes de seguirmos, eu irei oferecer alguns comentários que são evidentes, mas por algum motivo não são realmente vistos. Um deles é que cada fator na equação aparece à primeira potência. Não há exponenciais, sem potências, sem leis de potência, sem logaritmos. Cada um é igualmente importante. E na mesma linha, o erro no resultado geral é controlado pelas maiores incertezas, que são provavelmente fi e L. Em terceiro, as incertezas crescem à medida que vamos da esquerda para a direita da equação, dos fatores astronômicos e químicos para os sociais.
E finalmente, nos perguntamos se precisaríamos de alguns outros fatores. Eu recebo cartas toda semana sugerindo isto. Particularmente que precisamos de um fator para a ignorância dos políticos. No entanto, todos os outros até agora propostos estão inclusos no âmbito dos tradicionais. Mas o futuro pode muito bem revelar a necessidade de uma equação maior.
This story was originally published in English.
Fonte: Google/Wikipedia
