Non siamo soli nell’universo

C’è vita su altri pianeti? Esistono gli alieni? E che forma potrebbe avere la vita aliena? Tutti ci siamo fatti almeno una volta queste domande. L’idea che esistano altri pianeti abitati, e che magari possiamo avere l’avventura di incontrare i nostri coinquilini dell’universo ha sempre stimolato la fantasia di scrittori e scienziati.

Il cinema poi ha immaginato tutte le possibili varianti del nostro rapporto con gli extraterrestri: dall’approccio catastrofista de “la guerra dei mondi” o di “independence day, in cui cattivissimi esseri provenienti da una civiltà molto più avanzata della nostra cercano di distruggerci, a quello pieno di buoni sentimenti di “E.T. L’extraterrestre” o di “incontri ravvicinati del terzo tipo” in cui al contrario l’amore universale trionfa.

Ma quasi sempre il pensiero dell’esistenza degli “altri” è stato trattato come un divertissement letterario o cinematografico, un genere, la fantascienza, in cui il termine fanta- è lì proprio ad indicarci che si tratta appunto solo di fantasia, di invenzioni. Niente a che vedere con la realtà. E anche la scienza, quella ufficiale, ha sempre considerato gli studi su questo argomento come una branca marginale, più appannaggio di personaggi estrosi e originali, che di seri ricercatori. Su questo punto fa eccezione l’impegno che la Nasa sta mettendo nello sviluppare esperimenti per cercare segni di vita su Marte, ma l’impressione è che sia più un escamotage per tenere viva l’immaginazione dell’opinione pubblica che serve a giustificare gli enormi investimenti che si stanno facendo, e che si dovranno fare, per preparare una prossima missione umana.

C’è poi il fatto che spesso i media suggeriscono analogie tra le ricerche sulla vita aliena e le visionarie ipotesi sulla presenza degli UFO tra noi, le teorie complottiste sui supposti misteri dell’Area 51 (la segretissima base dell’aeronautica americana, all’interno della quale secondo alcuni, avvenne nel 1946 un incontro con gli alieni), o le sciocchezze sui cerchi nel grano, con il risultato di fare gran confusione e fare apparire poco serio tutto il campo di ricerca.

Invece la domanda sull’esistenza di altri mondi è estremamente grave ed importante, ed è una delle più affascinanti che possiamo farci.

L’uomo non è al centro dell’universo

L’idea che l’uomo sia solo nell’universo fa parte di tutto quell’insieme di pregiudizi che ci portiamo dietro da quando la nostra specie ha aperto gli occhi sul mondo. In fondo abbiamo fermamente creduto per molti secoli che tutto l’universo girasse intorno alla nostra piccola Terra. Gli astronomi dell’antichità, fino alla fine del medio evo, si sono inventati i meccanismi più strani per spiegare come facessero il sole e i pianeti a girarci intorno. L’ipotesi più accreditata era che ruotassero su delle enormi invisibili sfere, e che le stelle non fossero altro che delle luci accese su una sfera più lontana. Pensavamo insomma che tutta questa meraviglia fosse stata creata apposta per noi, come un bellissimo scenario pensato solo per il nostro diletto.

In realtà già alcuni astronomi pitagorici nel IV e III secolo AC., tra cui Aristarco di Samo, avevano teorizzato che non fosse la Terra ma il Sole ad essere al centro dell’Universo, ma poi Tolomeo nel II secolo A.C. ribadì con fermezza la teoria geocentrica, e la Chiesa la fece propria, con la convinzione che Dio doveva aver messo l’Uomo, e quindi la sua casa, al centro del proprio progetto creatore.

Ci vollero altri settecento anni prima che Copernico elaborasse la sua visione del cosmo, con tutti i corpi celesti a ruotare intorno al Sole, e Galileo Galilei la confermasse, finendo per questo la sua vita agli arresti domiciliari nella sua villa di Arcetri, a seguito di una condanna all’ergastolo per eresia.

Da Galileo in poi, il metodo scientifico ha aperto all’umanità un’autostrada che ci ha permesso di scoprire molte cose nuove sul mondo, e la teoria della centralità dell’uomo e della Terra nella creazione è andata gradualmente a perdere pezzi. Non solo si è arrivati a confermare che la Terra ruota insieme ad altri pianeti e corpi celesti intorno al Sole, ma si è scoperto che lo stesso Sole non è altro che una delle innumerevoli stelle che ruotano intorno al centro di una enorme galassia. E che a sua volta questa non è che una di miliardi di altre. Insomma, il nostro piccolo pianeta, da fulcro dell’universo è stato declassato a minuscolo granello di polvere, tutto sommato insignificante, in un immenso Universo, governato da leggi a noi ancora in gran parte incomprensibili.

Da questa parabola dovremmo aver imparato ad abbassare le arie e a ridimensionare il nostro ruolo nella creazione. Invece molti ancora non riescono a dubitare dell’unicità dell’uomo. Ma se ormai ci siamo dovuti rassegnare al fatto che siamo solo gli abitanti di un piccolo e periferico ammasso di materia circondato da un mondo incommensurabile, cosa mai dovrebbe farci pensare che solo qui, solo in questo granello di roccia, sia successo qualcosa di così straordinario come la nascita della vita? Perché proprio solo qui? Siamo davvero ancora convinti che un Dio abbia voluto privilegiare proprio questo pianetucolo? Siamo davvero ancora così arroganti e supponenti, come lo furono i membri della Santa Inquisizione che condannarono Galileo?

L’equazione di Drake: perché è certo che non siamo soli.

Certo, dal momento che per ora l’unico pianeta abitato che conosciamo è il nostro, non possiamo che fare delle ipotesi, nessuna delle quali può essere confutata o confermata con certezza. Ci sono però diversi uomini di pensiero che hanno provato ad elaborare criteri di valutazione rigorosi che possano aiutarci a dipanare questa matassa. Tra gli scienziati più noti che si siano cimentati con questo calcolo possiamo citare Carl Sagan e Isaac Asimov. Ma uno dei casi più interessanti è sicuramente quello dell’astrofisico statunitense Frank Drake, che nel 1961 elaborò quella che è nota appunto come equazione di Drake, o formula di Green Bank. Lo scopo della sua formula matematica era quello di fornire una base statistica ragionevole per calcolare quante civiltà extraterrestri ci possiamo aspettare che esistano nella nostra galassia. In particolare Drake si proponeva di stimare il numero delle civiltà in grado di comunicare attraverso lo spazio, escludendo quindi eventuali forme di vita basilari, o civiltà non ancora evolute allo stadio tecnologico. Inoltre a Drake interessava valutare quante civiltà potessero esistere contemporaneamente alla nostra, senza considerare quelle che si fossero sviluppate nel passato e ora fossero scomparse.
L’equazione di Drake partiva dal dato relativo al numero di stelle che compongono la nostra galassia (che con un’ampiezza di circa 100 mila anni luce, comprende circa trecento miliardi di stelle). Applicando poi una serie di variabili, arrivò ad indicare in 10 il numero di pianeti abitati da civiltà intelligenti. Il numero indicato da Drake però può subire delle variazioni drastiche a seconda che si considerino le variabili da lui utilizzate in modo più o meno ottimistico: secondo le stime dei più ottimisti il risultato dell’equazione porterebbe a stimare ben 600 mila pianeti abitati da civiltà avanzate. Le stime più pessimistiche riducono invece il numero a solo 0,0000001 pianeti. In pratica i più pessimisti ritengono che ci sia una probabilità su 10 milioni che esista un pianeta abitato da una civiltà evoluta in una galassia come la nostra. Se questo fosse vero la stessa esistenza della vita intelligente sulla terra sarebbe davvero un incredibile caso fortunato.

Ma ricordiamo che il calcolo di Drake era riferito solo alla nostra galassia. Proviamo ora ad estendere la stima a tutto il resto dell’universo: supponiamo pure che i pessimisti abbiano ragione, e che quindi in ogni galassia ci sia una sola possibilità su dieci milioni di trovare un pianeta abitato da vita intelligente. consideriamo quindi il numero di galassie presenti nell’universo: fino a qualche anno fa si ipotizzava che il loro numero si aggirasse intorno ai 200 miliardi. Studi più recenti hanno portato ad ipotizzare che questo numero debba essere moltiplicato per 10, ma per cautela noi utilizzeremo ancora il numero più basso. Applicando quindi il fattore di probabilità calcolato dai pessimisti, otterremmo come risultato che nell’intero universo dovrebbero esistere in questo momento circa 20 mila civiltà aliene evolute.

Il principio di mediocrità, e l’ipotesi di rarità della Terra

La fondamentale differenza nell’approccio applicato dagli scienziati “pessimisti” rispetto agli “ottimisti” riguarda la probabilità che la vita si possa sviluppare autonomamente in determinate condizioni. Carl Sagan, insieme alla maggior parte degli scienziati, era convinto che valesse in questo senso una legge definita come “principio di mediocrità“. Tale principio, inserendosi nella visione Copernicana della natura, consiste nell’affermare che non esista alcuna ragione di credere che la Terra e l’umanità rappresentino un evento speciale su scala cosmologica. Qualunque evento o fenomeno osservato può per definizione riprodursi o essersi riprodotto più volte nell’universo. La vita sulla Terra non rappresenterebbe quindi un evento particolare e irripetibile (non vi sarebbe in realtà alcuna ragione logica per sostenere ciò). Gli scienziati pessimisti in realtà non si oppongono sostanzialmente a questo principio, ma introducono un’ipotesi detta “di rarità della Terra“. Secondo questa corrente di pensiero la nascita della vita non sarebbe comunque un evento particolare ed irripetibile, ma sarebbe possibile solo al verificarsi di una tale serie di coincidenze e condizioni casuali da renderlo altamente improbabile (da qui la stima così bassa sopra citata).

Purtroppo, non esistendo la possibilità di avere controprove, le due posizioni esposte restano nel campo delle opinioni. Tuttavia, come abbiamo visto, anche considerando più credibile l’ipotesi di rarità della Terra, si arriva comunque ad ipotizzare quantomeno l’esistenza di alcune migliaia di altre civiltà che proprio ora popolano l’universo. Il solo principio che permetterebbe di credere la civiltà umana sia l’unica esistente, sarebbe il pregiudizio religioso, secondo cui la nostra esistenza sia stata decisa arbitrariamente da un Dio, che abbia scelto proprio noi e solo noi. Ma seguendo questa strada si ricadrebbe nella stessa categoria di pensiero che guidava la Chiesa del ‘600 e la Santa Inquisizione, le quali rifiutavano per principio di affrontare la realtà e di riconoscerla.

Il paradosso di Fermi

“Se l’universo pullula di civiltà sviluppate, dove sono tutti?”. La tradizione attribuisce al fisico italiano Enrico Fermi questa domanda, che pare sia stata rivolta durante un pranzo alla mensa dei laboratori di Los Alamos, a un suo collega che entusiasticamente sosteneva l’esistenza di altri mondi abitati. Che sia stata o meno pronunciata in quella situazione, questa domanda che è poi diventata famosa proprio come “paradosso di Fermi“, verte su un punto effettivamente controverso: come è possibile che nessuno si sia mai fatto vivo, che nessun segnale di alcun tipo, volontariamente inviato o meno, ci sia mai giunto da nessuna parte del cosmo, se esistono davvero altre civiltà?

In realtà questa domanda pone una questione diversa da quella che abbiamo affrontato finora, cioè quella della comunicazione: se da un lato è praticamente certo che esistano altri pianeti abitati, l’ipotesi di incontrare gli alieni, o anche solo di entrare in contatto con loro a distanza, o provarne l’esistenza ha invece  un grado di probabilità più limitato.

Se diamo credito alla posizione più pessimista, quella che ipotizza qualche migliaio di mondi civilizzati, dobbiamo concludere che gli eventuali pianeti abitati siano tutti in altre galassie, a distanze talmente elevate che nessun segnale riconoscibile potrebbe mai raggiungerci. La galassia più vicina è quella di Andromeda, e si trova a 2,5 milioni di anni luce da noi.  Ma la maggior parte delle galassie si trovano a centinaia di milioni o addirittura miliardi di anni luce di distanza. Nessun segnale generato da un pianeta così lontano potrebbe avere la potenza e la definizione sufficienti ad attraversare gli immensi spazi intergalattici. La possibilità poi che qualcuno possa superare fisicamente quelle distanze per venire a raggiungerci non è nemmeno da prendere in considerazione (e comunque in ogni caso dovrebbe prima in qualche modo individuarci).

Naturalmente le probabilità di un contatto sarebbero maggiori se gli altri mondi fossero nella nostra galassia. Anche in questo caso però ci confronteremmo comunque con enormi distanze: la stella più vicina al nostro sistema solare è Proxima Centauri. Si trova a circa 4,5 anni luce da noi, una distanza minuscola per le dimensioni del cosmo, ma pur sempre considerevole (parliamo di 40 mila miliardi di chilometri). Raggiungere questa stella, con le tecnologie di cui disponiamo oggi, richiederebbe circa 100 mila anni, e anche ipotizzando uno sviluppo tecnologico che ci permettesse di viaggiare a velocità enormemente più elevate, è probabile che ci vorranno comunque secoli, o nel migliore dei casi decenni. E si tratta della stella più vicina a noi. Possiamo anche supporre che qualche altra civiltà abbia raggiunto uno stadio tecnologico tale da permettere viaggi spaziali a velocità elevatissime. Dobbiamo però ricordare che la teoria della relatività ristretta definisce la velocità della luce come una costante e la indica come limite massimo teorico raggiungibile dalle particelle non dotate di massa (come ad esempio i fotoni), mentre è un limite non raggiungibile dai corpi dotati di massa. Questo significa che non è plausibile immaginare mezzi di trasporto in grado di viaggiare a velocità molto prossime a quella della luce (per quanto avanzata sia la tecnologia). La conseguenza è  che probabilmente sia noi, sia qualunque altra civiltà non potremo impiegare meno di alcune centinaia di migliaia d’anni ad attraversare la nostra galassia.

Per quanto riguarda segnali radio o altri messaggi trasmessi volontariamente o meno, non è per nulla facile captarli: a parte che non sapendo da quale punto possano provenire dobbiamo scandagliare costantemente tutto il cielo (e in realtà lo stiamo facendo attraverso il programma SETI, di cui parleremo più avanti). Inoltre per essere in grado di coglierli dobbiamo individuare la frequenza giusta, senza avere la minima idea però di come possano essere modulati. Dovremmo essere anche in grado di distinguerli dal rumore di fondo, e se i segnali provenissero da stelle distanti un centinaio di anni luce o più sarebbero molto indeboliti e distorti, fino a risultare indistinguibili. Potrebbe poi essere benissimo che un’altra civiltà non trasmetta volutamente alcun segnale, e non abbia nessuna intenzione di rendere nota la propria presenza. Oppure potrebbe essere che non siamo in grado di captare i segnali emessi da altri pianeti: noi supponiamo che chiunque voglia trasmettere messaggi utilizzi onde elettromagnetiche, ma non è escluso che possano essere utilizzate altre forme di comunicazione basate su principi differenti che noi oggi non dominiamo (potrebbero essere le onde gravitazionali, o la correlazione quantistica, o chissà che altro).

Un altro problema riguarda il tempo: Non sappiamo quanto possa durare una civiltà tecnologica: l’unico caso che conosciamo è il nostro, e per ora è da meno di cento anni che siamo in grado di inviare segnali radio, e solo da una sessantina che siamo riusciti a mettere il naso fuori dall’atmosfera del nostro pianeta. Se pensiamo che l’età dell’universo è di circa 14 miliardi di anni, la probabilità di azzeccare la contemporaneità con altre civiltà è piuttosto contenuta.

I nostri messaggi verso gli extraterrestri: le sonde Pioneer

Da quando sono state attivate le radiocomunicazioni a microonde, cioè più o meno da quando esistono le trasmissioni televisive, i nostri segnali si stanno diffondendo nello spazio in tutte le direzioni. Si tratta di un segnale involontario, ma potrebbe, se intercettato e decodificato, dimostrare la nostra esistenza a qualcun altro. Tenuto conto della velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche questi segnali hanno raggiunto oggi una distanza di circa 70 anni luce.

Un messaggio che invece volontariamente è stato inviato nello spazio è la placca delle due sonde Pioneer 10 e Pioneer 11. Queste due sonde sono state lanciate nel 1972 e nel 1973 con l’intento di studiare i pianeti più lontani del nostro sistema solare, di esplorarne i confini e infine di lasciarlo per perdersi nello spazio interstellare. Il nome dato a queste sonde “Pioniere” non è casuale, perché sarebbero state i primi oggetti inviati dall’uomo ad uscire dal confine del sistema solare. All’avvicinarsi del lancio del Pioneer 10, avvenuto nel marzo del 1972, la NASA chiese a Carl Sagan di realizzare un messaggio che potesse essere applicato alla sonda, e che rappresentasse le informazioni più importanti sull’uomo e sulla Terra, in modo che se mai, in un futuro anche lontanissimo, la sonda fosse stata intercettata da qualcuno, questi avrebbe saputo della nostra esistenza, e se fosse stato in grado di decifrare il messaggio, anche della nostra posizione. La placca rappresenta l’immagine di un uomo e di una donna, posti davanti all sagoma della navicella (dando così un riferimento diretto per valutarne l’altezza). La parte difficile era individuare un linguaggio che potesse essere decifrato per comunicare altre informazioni: Sagan scelse di utilizzare come unità logica delle informazioni la transizione iperfine per inversione di spin dell’idrogeno (che è l’elemento più comune presente nell’universo). Lo spin up e lo spin down, descritti nel simbolo in alto a destra nella placca, rappresentano i due elementi di bit 1 e bit 0 delle informazioni contenute nel messaggio.

La sonda Pioneer 10 ha trasmesso  informazioni per trent’anni, fino al 2003 quando la sua batteria si è definitivamente esaurita. Ci ha permesso vedere da vicino Giove, inviandoci immagini con dettagli incredibili, e poi è stata lanciata nello spazio interstellare attraversando il campo gravitazionale di Giove e raggiungendo la velocità di fuga dal sistema solare. Al momento si trova a circa 17 miliardi di chilometri da noi,  ora è in viaggio verso la stella Aldebaran, dove si suppone arriverà tra circa 2 milioni di anni.

Il SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence)

Il SETI è un progetto attivo dagli anni ’70 del secolo scorso, e ideato da Frank Drake (lo stesso dell’equazione), il cui scopo è di ricercare attivamente e in modo continuo eventuali segnali di vita intelligente provenienti da altri pianeti. L’idea era nata già negli anni cinquanta, quando alcuni fisici avevano suggerito di mettersi in ascolto attraverso radiotelescopi e in particolare individuando alcune frequenze (quelle tra 1 e 10 GHz) come quelle più adatte.

Il progetto SETI è una organizzazione senza fini di lucro, che utilizza numerosi radiotelescopi, tra i quali il più grande e più famoso è quello di Arecibo nell’isola di Porto Rico, che è il più grande radiotelescopio al mondo. SETI si occupa di cercare segnali solo all’interno della nostra galassia. Scandagliare in modo sistematico il cielo, considerato che la nostra galassia come abbiamo detto, comprende circa trecento miliardi di stelle, è un lavoro lunghissimo. Il problema poi è cercare di individuare le frequenze corrette e distinguere gli eventuali segnali ricevuti dal rumore di fondo. Ma un altro problema non meno importante riguarda la capacità di calcolo necessaria ad analizzare e decifrare l’enorme quantità di dati che vengono registrati dai radiotelescopi del SETI. Per questo SETI ha chiesto aiuto a sostenitori da tutto il mondo attraverso il progetto seti@home: consiste nella possibilità per chiunque di scaricare un software sul proprio computer, il quale procederà autonomamente a scaricare slot di dati prodotti da SETI, ad analizzarli utilizzando la capacità in eccesso della CPU (ad esempio i momenti in cui il computer è acceso ma non utilizzato) e a rinviarli a SETI. In questo modo, grazie alla partecipazione diffusa, si estende moltissimo la disponibilità di tempo macchina dedicato alle analisi. E poi chissà, potrebbe essere qualcuno di noi a decifrare sul proprio pc di casa il primo segnale alieno mai scoperto.

I pianeti candidati finora scoperti

A cadenza più o meno regolare i mezzi di comunicazione, telegiornali, giornali e siti web di varia natura, danno la notizia che “gli scienziati” avrebbero scoperto pianeti candidati ad ospitare una vita intelligente. Spesso l’entusiasmo con cui vengono raccontate queste notizie non è giustificato, ma l’ipotesi di aver individuato un pianeta gemello della Terra piace ai giornalisti che così riescono ad ottenere un po’ di attenzione dai loro lettori. Un caso famoso, tra i tanti, fu quello di Gliese 581g, un pianeta che venne scoperto nel 2010 e che orbiterebbe intorno alla stella nana rossa Gliese 581 a “soli” 20 milioni di anni luce da noi. Alcuni, non si sa bene su quale base, si spinsero a sostenere che quel pianeta ospitasse vita aliena al 100%. Peccato che poi quattro anni dopo, ricerche più approfondite abbiano messo in dubbio persino l’esistenza del pianeta la cui individuazione sarebbe stata dovuta a una distorsione dei segnali causata da proprietà della stella Gliese.

Non dimentichiamo che il pianeta sul quale sono state destinate più risorse dedicate a cercare prove di vita, presente o passata, è  il più vicino a noi, cioè Marte. La ragione principale di questo interesse è proprio il fatto che sia così vicino, e tutto sommato raggiungibile (infatti numerose sonde sono già atterrate sul pianeta). Non si parla in questo caso di vita intelligente, quanto di forme primitive, quali batteri o muffe. Anche la scoperta di un semplice batterio alieno sarebbe una scoperta strabiliante che sconvolgerebbe definitivamente il nostro antropocentrismo. Purtroppo al momento, al di là di ipotesi fantasiose, nessun segno reale di vita, presente o passata, è mai stato individuato dalle diverse sonde che sono atterrate sul pianeta rosso.

L’università di Puerto Rico ad Arecibo tiene un catalogo, costantemente aggiornato con tutti gli esopianeti scoperti classificati secondo le loro caratteristiche rispetto a un Earth Similarity Index (Indice di similarità con la terra), che tiene conto di diverse variabili tra cui la classe planetaria, la distanza dalla stella, la categoria di stella, la fascia di abitabilità. Ad ogni pianeta vengono assegnati alcuni punteggi di similarità, per definire se possano, e in che misura, essere candidati ad avere sviluppato la vita.

I pianeti al momento iscritti in questo catalogo sono una cinquantina (in continuo aumento), e tra questi quello che finora ha evidenziato il più alto indice di similarità (pari a 0,83, dove 1 è la Terra) è Kepler 452b, un pianeta che orbita intorno a Kepler 452, una stella della costellazione del Cigno. La sua massa è un po’ più grande di quella della Terra, ma la sua distanza dalla stella intorno a cui orbita sarebbero tali da permettere condizioni simili a quelle che sperimentiamo qui.  In realtà però molti ritengono che le caratteristiche di quel tipo di stella (una nana gialla) non siano adatte, per via dell’energia e tipo di radiazioni emesse, a favorire la vita.

Le paure di Stephen Hawking

Il celebre astrofisico britannico è da sempre convinto dell’esistenza di civiltà aliene, e attivamente coinvolto in progetti di studio come il Breaktrhough Listen Project, un progetto volto a finanziare progetti di ricerca sul tema. Di recente ha anzi confermato che con l’andare degli  anni la sua convinzione sull’esistenza di vita aliena intelligente è andata sempre più aumentando.

Nel 2016 Hawking ha pubblicato un magnifico film, “Stephen Hawking’s Favourite Places“, che vi consigliamo sentitamente di vedere (purtroppo non ci risulta però  esista al momento un versione doppiata in italiano), in cui come un comandante a bordo di un’astronave immaginaria, attraversa l’universo spiegando e dando il suo punto di vista su tutte le scoperte più recenti e tutta la sua vita di studio.

Mentre la sua navicella passa accanto al pianeta Gliese 832c, uno degli esopianeti su cui si sono concentrate molte attenzioni dei ricercatori, e quello su cui Hawking stesso punta la sua scommessa per indicare il miglior candidato ad oggi conosciuto per la possibile presenza di vita, lo scienziato dice: “Un giorno potremmo ricevere un segnale da un pianeta come Gliese 832c, ma non dovremmo fidarci a rispondere“.

Hawking infatti, pur supportando la ricerca per scoprire se esistono altri mondi, sostiene da tempo che sia invece un errore cercare di comunicare con loro. Potrebbero essere miliardi di anni avanti a noi in termini di sviluppo, e non abbiamo alcuna idea di quali possano essere le loro intenzioni. Il rischio di esporci alla distruzione totale è, secondo Hawking, davvero elevato.