terça-feira, 24 de junho de 2014

Considerações e explicações sobre o famoso Paradoxo de Fermi...

Hoje vamos falar um pouco de astrofísica e da possibilidade teórica de vida fora do planeta Terra. Trata-se do chamado Paradoxo de Fermi, uma aparente contradição entre as altas estimativas de probabilidades de existência de civilizações extraterrenas e a falta de evidências para o contato direto com tais civilizações. É um assunto polêmico demais e um pouco complexo, portanto seremos superficiais e didáticos a fim de que todos possam entender os prós e contras desta teoria.


1. A idade do universo e seu vasto número de estrelas sugerem que, se a Terra é um planeta típico, então vida extraterrestre deveria ser comum. Discutindo essa ideia com colegas durante um almoço em 1950, o físico Enrico Fermi questionou por que, se um grande número de civilizações extraterrestres avançadas existem na galáxia Via Láctea, evidências como espaçonaves ou sondas não são vistas;

2. Houve tentativas de resolver o Paradoxo de Fermi tentando-se localizar evidências de civilizações extraterrestres, bem como propostas de que tal vida poderia existir sem o conhecimento humano. Argumentos contrários sugerem que a vida extraterrestre inteligente não existe, ou ocorre tão raramente que os humanos dificilmente farão contato com ela, principalmente por causa das distâncias dos possíveis planetas habitáveis;

3. O paradoxo de Fermi é um conflito entre um argumento de escala e probabilidade e a falta de evidências. Uma definição mais completa poderia ser apresentada como: (1) os aparentes tamanho e idade do universo sugerem que muitas civilizações extraterrestres tecnologicamente deveriam existir; (2) entretanto, esta hipótese parece inconsistente com a falta de evidência observacional para suportá-la;

4. O primeiro aspecto do Paradoxo, “o argumento de escala”, é uma função dos números envolvidos: há aproximadamente 200 a 400 bilhões de estrelas na Via Láctea e 70 sextilhões no universo visível. Mesmo que a vida inteligente ocorra em uma minúscula porcentagem de planetas, ainda haveria um grande número de civilizações existentes na Via Láctea. Este argumento também assume o princípio da mediocridade, que afirma que a Terra não é especial, mas simplesmente um planeta típico, submetido às mesmas leis, efeitos e resultados prováveis que qualquer outro planeta;

5. A segunda pedra angular do Paradoxo é uma resposta ao argumento de escala: dada a capacidade da vida inteligente de superar a escassez e sua tendência a colonizar novos habitats, parece provável que pelo menos algumas civilizações seriam tecnologicamente avançadas, procurariam por mais recursos no espaço e então colonizariam primeiro seu próprio sistema estelar e, posteriormente, os sistemas em seu entorno. Como não há provas conclusivas ou certificáveis da existência de outras formas de vida inteligente mesmo após 13,7 bilhões de anos de história do universo, várias hipóteses foram feitas na tentativa de explicar a questão;

6. O Paradoxo de Fermi pode ser argumentado de algumas formas. Uma delas é: “Por que não há presença de alienígenas nem de seus artefatos aqui?”, se viagem interestelar for possível então, mesmo com a tecnologia presente na Terra, seria preciso de 5 a 50 milhões de anos para colonizar a galáxia. Esta é uma quantidade de tempo relativamente pequena em uma escala geológica, ainda mais em uma escala cosmológica;

7. Já que há muitas estrelas mais velhas do que o Sol, ou já que vida inteligente poderia ter se desenvolvido mais cedo em outro lugar, alguém poderia se perguntar por que a galáxia ainda não foi colonizada. Mesmo que a colonização seja impraticável ou indesejável para todas as civilizações alienígenas, exploração em larga escala da galáxia ainda é possível; os meios de exploração e sondas teóricas são discutidos extensivamente abaixo. Entretanto, nenhum sinal de colonização ou exploração foi confirmado;

8. O argumento acima pode não ser verdadeiro para o universo como um todo já que o tempo de viagem pode explicar a falta de presença física na Terra de vida extraterrestre de galáxias distantes. Entretanto, a questão então se torna: “Por que nós não vemos nenhum sinal de vida extraterrestre inteligente?”. Já que uma civilização suficientemente avançada poderia ser potencialmente observada por uma significante fração do universo observável. Mesmo que tais civilizações sejam raras, o argumento da escala indica que elas deveriam existir em algum lugar em algum momento da história do universo;

9. Enquanto várias teorias e princípios estão relacionados com o Paradoxo de Fermi, o mais estreitamente relacionado é a Equação de Drake. A equação foi formulada em 1961, uma década após as objeções de Fermi, em uma tentativa de encontrar um jeito sistemático para avaliar as numerosas probabilidades envolvidas com a existência ou não de vida alienígena;

10. Uma outra objeção é a de que a forma da Equação de Drake assume que civilizações nascem e morrem dentro de seus sistemas estelares de origem. Se colonização interestelar é possível então esta suposição é inválida e as equações da dinâmica de populações seriam aplicáveis;


11. Um jeito óbvio de resolver o Paradoxo de Fermi seria encontrar evidência conclusiva de inteligência extraterrestre. Vários esforços para encontrar tais evidências foram feitos desde 1960. Como seres humanos ainda não possuem capacidade de viagem interestelar, tais buscas estão sendo realizadas remotamente a grandes distâncias e dependem da análise de evidências muito sutis. Isto limita as possíveis descobertas para civilizações que alteram seu ambiente de maneira detectável ou que produzem efeitos que podem ser observados à distância, como emissões de rádio. É improvável que civilizações não tecnológicas sejam detectadas da Terra em um futuro próximo;

12. Há dois modos pelos quais a astronomia pode encontrar evidências de uma civilização extraterrestre. Um é que astrônomos convencionais, estudando estrelas, planetas e galáxias, possam observar por acaso algum fenômeno que não pode ser explicado sem se supor uma civilização inteligente como fonte. Houve suspeitas do caso várias vezes. O outro modo pelo qual astronomia convencional pode resolver o Paradoxo de Fermi é através de uma busca especificamente dedicada a encontrar evidências de vida;

13. Tecnologia de rádio e a capacidade de construir um radiotelescópio são supostamente um avanço natural para espécies tecnológicas, teoricamente criando efeitos que podem ser detectados em distâncias interestelares. Observadores sensíveis do sistema solar, por exemplo, notariam ondas de rádio incomumente altas devido às transmissões de telecomunicações e televisão provenientes da Terra. Na ausência de uma causa natural aparente, observadores extraterrestres poderiam inferir a existência de uma civilização alienígena;

14. Detecção e classificação de exoplanetas surgiram devido a refinamentos recentes nas análises e instrumentos da astronomia convencional. Embora este seja um novo campo na astronomia – o primeiro artigo publicado afirmando a descoberta de um exoplaneta foi lançado em 1989 – é possível que planetas provavelmente aptos a suportar vida serão encontrados no futuro próximo;

15. Evidência direta para a existência de vida pode ser eventualmente observável, tal como a detecção de gases de assinatura biótica (como metano e oxigênio) – ou mesmo a poluição do ar industrial e uma civilização tecnologicamente avançada – na atmosfera de um exoplaneta através de análise espectroscópica. Com melhorias nas nossas capacidades observacionais pode ser possível detectar evidência direta como a que a humanidade produz;

16. A detecção e classificação de exoplanetas é uma sub-disciplina muito ativa da astronomia, com 424 exoplanetas sendo detectados entre 1988 e 2010, e a primeira descoberta de um planeta telúrico localizado dentro da zona habitável de uma estrela ocorrendo em 2007;

17. Como observado, dado o tamanho e idade do universo, e a relativa rapidez com a qual vida inteligente pode se dispersar, evidências de colonização alienígena podem ser possivelmente descobertas. Evidências de exploração sem a presença de vida extraterrestre, como sondas e dispositivos de coleta de dados, também podem esperar descoberta;

18. Outra possibilidade de contato com uma sonda alienígena – uma que procure ativamente por sinais de civilizações – seria a Sonda de Bracewell. Tal dispositivo seria uma sonda autônoma com o objetivo de procurar e se comunicar com civilizações alienígenas. Esta sonda foi proposta como alternativa a uma lenta comunicação à velocidade da luz entre civilizações muito distantes;

19. Desde a década de 50, exploração direta foi realizada em uma pequena fração do sistema solar e nenhuma evidência de que já tenha sido visitado por colonizadores ou sondas extraterrestres foi encontrada. Exploração detalhada de áreas do sistema solar onde recursos são abundantes, como asteroides, o cinturão de Kuiper, a nuvem de Oort e os sistemas de anéis planetários podem, teoricamente, ter maiores chances de encontrar evidências de exploração alienígena. Essas regiões, entretanto, são amplas e difíceis de investigar;

20. Mesmo que artefatos alienígenas sejam encontrados eles podem não ser reconhecidos como tal. Os produtos de uma mente alienígena e uma tecnologia alienígena avançada podem não ser perceptíveis ou reconhecidos como construções artificiais. Dispositivos exploratórios na forma de formas de vida transgênica através de biologia sintética provavelmente se desintegrariam após algum momento, deixando nenhuma evidência;


21. Em 1959, Freeman Dyson observou que civilizações humanas em desenvolvimento constantemente aumentam seu consumo de energia e, teoricamente, uma civilização de idade suficiente iria precisar de toda a energia produzida pela sua estrela. A Esfera de Dyson foi um experimento mental que ele supôs como uma possível solução: uma concha ou nuvem de objetos circulando uma estrela para captar o máximo possível de sua energia;

22. Tal feito da astroengenharia iria alterar drasticamente o espectro observável da estrela envolvida, mudando a sua linha de emissão normal de atmosfera estelar para a de um corpo negro, provavelmente com um pico no infravermelho. Dyson especulou que civilizações alienígenas avançadas poderiam ser encontradas examinando-se o espectro das estrelas, à procura de tal alteração;

23. Certos teóricos acreditam que a aparente ausência de evidência prova a ausência de extraterrestres e tentam explicar o porquê. Outros oferecem possíveis cenários em que o “silêncio” pode ser explicado sem descartar a possibilidade de vida extraterrestre, incluindo suposições sobre o comportamento e tecnologia alienígenas. Cada uma dessas explicações hipotéticas é essencialmente um argumento para a diminuição do valor de um ou mais termos da Equação de Drake;

24. Uma ideia possível é a de que a humanidade é a única (ou perto disso) da galáxia. Muitas teorias deste tipo foram propostas, explicando porque a vida inteligente pode ser rara ou de vida curta. As implicações dessas hipóteses são examinadas como o Grande Filtro;

25. Aqueles que acreditam que a vida extraterrestre inteligente não existe argumentam que as condições necessárias para a vida – ou pelo menos vida complexa – evoluir são raras, ou mesmo presentes apenas na Terra. Esta é conhecida como a Hipótese da Terra Rara, que tenta resolver o Paradoxo de Fermi rejeitando o princípio da mediocridade, e afirmando que a Terra não é típica, mas incomum ou até mesmo única;

26. Enquanto a ideia de que há uma única Terra tem sido historicamente aceita em discussões filosóficas e religiosas, a hipótese da Terra Rara utiliza argumentos estatísticos e quantificáveis para argumentar que vida multicelular é extremamente rara no universo, pois planetas parecidos com a Terra são extremamente raros e/ou muitas coincidências improváveis convergiram para tornar a vida complexa na Terra possível;

27. É possível que vida complexa evolua através de mecanismos diferentes daqueles encontrados especificamente na Terra, mas o fato de que durante a história da vida na Terra apenas uma espécie desenvolveu uma civilização capaz de viagens espaciais e tecnologia de rádio; ou mais basicamente, ideias abstratas tais como música, arte ou religião dá maior credibilidade à ideia de que civilizações tecnologicamente avançadas são raras no universo;

28. Geoffrey Miller sugeriu que a inteligência humana é o resultado de uma seleção sexual bem sucedida, que toma rumos imprevisíveis. Steven Pinker alerta que a ideia de que a evolução da vida (uma vez que tenha atingido uma certa complexidade mínima) é obrigada a produzir criaturas inteligentes, se baseia na falácia da “escada de evolução”;

29. Outra teoria deste tipo é a de que mesmo que as condições necessárias para a vida sejam comuns no universo, o fenômeno de formação da vida, um complexo conjunto de moléculas capazes de se reproduzir, de extrair componentes básicos do ambiente, e de obter energia em uma forma que possa ser utilizada para manter a reação, pode ser muito raro;

30. Também é possível que inteligência seja comum, mas não civilizações industriais. Por exemplo, a ascensão do industrialismo na Terra foi propiciada pela presença de fontes de energia convenientes, tais como os combustíveis fósseis. Se tais fontes de energia fossem raras ou não existentes em outros lugares, então seria ainda mais difícil para uma espécie inteligente avançar tecnologicamente até o ponto em que nós possamos nos comunicar com eles. Ou, em um planeta aquático, onde as criaturas inteligentes sejam parecidas com golfinhos, seria extremamente difícil acender fogo e forjar metais;


31. Outra possibilidade é a de que a Terra é o primeiro planeta na Via Láctea aonde uma civilização industrial surgiu. Entretanto, críticos notam que muitos planetas parecidos com a Terra foram criados bilhões de anos antes, então esta explicação requer rejeição ao princípio da mediocridade;

32. Civilizações tecnológicas geralmente, ou invariavelmente, destroem a si mesmas antes ou pouco depois de desenvolver tecnologias de rádio e viagem espacial. Possíveis meios de aniquilação incluem guerra nuclear, guerra biológica ou contaminação acidental, catástrofe nanotecnológica, experimentos de alta energia, uma super-inteligência mal programada ou uma catástrofe malthusiana após a deterioração da ecosfera de um planeta;

33. De fato, há argumentos probabilísticos que sugerem que a extinção humana pode ocorrer mais cedo do que tarde. Em 1966, Carl Sagan e Iosif Shklovskii propuseram que civilizações tecnológicas tendem a, ou se auto-destruírem um século após desenvolverem capacidade de comunicação interestelar, ou controlar suas tendências auto-destrutivas e sobreviver por bilhões de anos;

34. A partir de uma perspectiva darwinística, a auto-destruição seria um resultado paradoxal do sucesso evolucionário. A psicologia evolucionária que se desenvolveu durante a competição por recursos escassos pelo curso da evolução humana tornou as espécies agressivas e dirigidas pelo instinto. Estes fatores compelem a humanidade a consumir recursos, estender sua longevidade e a se reproduzir – em parte, os mesmos motivos que levaram ao desenvolvimento de sociedades tecnológicas;

35. Outra possibilidade é que uma espécie inteligente além de um certo ponto de capacidade técnica destruiria as outras espécies inteligentes que encontrasse, como é exemplificado pela proposta exterminação de neanderthais pelo homem primitivo. A ideia que alguém, ou alguma coisa, está destruindo vida inteligente no universo é bem explorada na ficção científica e a literatura científica;

36. Teorias deste tipo dizem que civilizações tecnológicas extraterrestres existem, mas os humanos não conseguem se comunicar com elas devido à restrições: problemas de escala ou de tecnologia; porque elas não querem se comunicar ou porque sua natureza é muito diferente da nossa para permitir qualquer comunicação significativa ou, talvez, mesmo para ser reconhecida como tecnologia;

37. Pode ser que civilizações alienígenas capazes tecnologicamente existam, mas estejam muito distantes uma da outra para qualquer comunicação significativa. Se duas civilizações estão separadas por vários anos-luz de distância, é possível que uma das, ou ambas as, culturas se tornem extintas antes que qualquer diálogo significativo seja estabelecido. Buscas humanas podem ser capazes de detectar sua existência, mas comunicação permanece impossível devido à distância;

38. O problema da distância é formado pelo fato que escalas de tempo propiciando uma janela de oportunidade para detecção ou contato podem ser muito pequenas. Civilizações avançadas podem surgir e desaparecer periodicamente por toda a galáxia, mas este pode ser um evento relativamente tão raro que as chances de duas ou mais civilizações existirem ao mesmo tempo são baixas;

39. Um argumento relacionado afirma que outras civilizações existem, e estão transmitindo e explorando, mas seus sinais e sondas simplesmente ainda não chegaram. Críticos, entretanto, afirmam que isto é improvável, já que necessitaria que o avanço da humanidade ocorresse em um ponto muito especial no tempo, enquanto a Via Láctea está em um estado de transição de vazia para cheia. Esta é apenas uma pequena fração do tempo de vida de uma galáxia e a probabilidade de que nós estejamos no meio desta transição é considerada baixa no paradoxo;

40. Muitas suposições sobre a habilidade de uma cultura alienígena de colonizar outras estrelas são baseadas na ideia de que a viagem interestelar é viável. Enquanto o entendimento atual das leis da física descarta a possibilidade de viagem mais rápida que a luz, não há nenhuma grande barreira teórica contra a construção de naves interestelares “lentas”. É possível, entretanto, que o conhecimento científico atual não seja capaz de calcular corretamente os custos e viabilidade de tal colonização interestelar;


41. Barreiras teóricas podem não ser ainda entendidas e os custos dos materiais e energia para tais empreendimentos podem ser tão altos que torna improvável que qualquer civilização possa se dispor a tentá-los. Mesmo que a viagem interestelar e colonização sejam possíveis, eles podem ser difíceis, levando a um modelo de colonização baseado na teoria da percolação. Esforços de colonização podem não ocorrer como uma corrida imparável, mas sim como uma tendência desigual para se expandir, com uma eventual desaceleração e finalização do esforço dado os enormes custos envolvidos e o fato que as colônias vão inevitavelmente desenvolver uma cultura e civilização própria;

42. Um argumento similar afirma que a viagem interestelar pode ser possível mas é muito mais cara do que comunicação interestelar. Além disso, para uma civilização avançada, a viagem poderia ser substituída por comunicação, através de upload de mente e outras tecnologias similares;

43. A primeira civilização pode ter explorado fisicamente ou colonizado a galáxia, mas civilizações posteriores acham que é mais barato, rápido e fácil viajar e conseguir informações contactando civilizações já existentes, ao invés de explorar fisicamente ou colonizar a galáxia eles próprios;

44. A capacidade da humanidade de detectar e compreender vida extraterrestre inteligente existiu por apenas um curto período de tempo, de 1937 em diante, se a invenção do radiotelescópio for considerada como a linha divisória – além disso, a espécie humana, Homo sapiens, é geologicamente recente. Todo o período da existência humana até hoje (em torno de 200 mil anos) é um período de tempo muito curto em uma escala cosmológica, enquanto que as transmissões de rádio só começaram a se propagar a partir de 1895;

45. Há um milhão de anos não havia nenhum Homo sapiens para um emissário alienígena encontrar e quanto mais atrás no tempo se considera, cada vez havia menos indicações de que vida inteligente se desenvolveria na Terra. Em um universo grande e já antigo, uma espécie alienígena poderia ter muitos planetas mais promissores para visitar e revisitar;

46. Outras teorias ainda dizem que a vida extraterrestre não pode ser encontrada devido a limitações em nossas tecnologias atuais e que, caso haja melhorias significativas nas mesmas, o trabalho seria facilitado;

47. Extraterrestres também poderiam usar frequências que cientistas pensem ser improváveis de carregar sinal, ou frequências que não consigam penetrar na nossa atmosfera, ou mesmo estratégias de modulação que não estão sendo pesquisadas. Os sinais poderiam estar em uma taxa de dados muito rápida para nossos aparelhos eletrônicos manipularem ou muito lentas para serem reconhecidas como tentativas de comunicação;

48. O maior problema é o tamanho da área que precisaria ser analisada (abrangendo todo o universo visível), a quantia limitada de recursos usados para buscas e a sensibilidade dos instrumentos modernos;

49. Para detectar civilizações alienígenas através de emissões de rádio, observadores da Terra precisam de aparelhos mais sensíveis ou a coincidência de alguns eventos casuais: que as emissões de rádio alienígenas sejam muito mais fortes que a nossa.