Nel 1977, il New York Times pubblicò un articolo intitolato “Seeking an End to Cosmic Lonelies”, descrivendo i tentativi dei fisici di catturare messaggi radio dagli alieni. L’iniziativa, nota come Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI), era ancora nelle sue fasi iniziali e i suoi sostenitori faticavano a convincere i colleghi e il Congresso che valeva la pena finanziare l’idea.
La ricerca per determinare se qualcuno o qualcosa esiste là fuori ha acquisito maggiore fondamento scientifico nel quasi mezzo secolo successivo alla pubblicazione di quell’articolo. A quel tempo, gli astronomi non avevano ancora trovato un solo pianeta al di fuori del nostro sistema solare. Ora sappiamo che la galassia è piena di una varietà di mondi. Un tempo gli oceani del nostro pianeta erano considerati eccezionali, mentre le prove attuali suggeriscono che diverse lune del sistema solare esterno ospitano acque sotterranee.
La nostra nozione della gamma di ambienti in cui potrebbe esistere la vita si è ampliata anche grazie alla scoperta di organismi estremofili sulla Terra che possono svilupparsi in luoghi molto più caldi, più salati, acidi e radioattivi di quanto precedentemente ritenuto possibile, comprese creature che vivono intorno alle bocche idrotermali sottomarine. .
Ora siamo più vicini che mai a sapere quanto siano comuni i mondi viventi come il nostro. Nuovi strumenti, tra cui l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale, possono aiutare gli scienziati a superare le loro nozioni preconcette su ciò che costituisce la vita. Gli strumenti futuri annuseranno le atmosfere di pianeti lontani ed esamineranno campioni del nostro sistema solare locale per vedere se contengono sostanze chimiche rivelatrici nelle giuste proporzioni affinché gli organismi possano prosperare.
“Penso che nel corso della nostra vita saremo in grado di farlo”, afferma Ravi Kopparapu, scienziato planetario presso il Goddard Space Flight Center della NASA nel Maryland. “Potremo sapere se c’è vita su altri pianeti”.
Sebbene gli esseri umani abbiano una lunga storia di speculazioni su mondi lontani, per gran parte di quel tempo le prove concrete erano scarse. I primi pianeti attorno ad altre stelle – noti come esopianeti – furono scoperti all’inizio degli anni ’90, ma ci volle fino al lancio del telescopio spaziale Kepler della NASA nel 2009 perché gli astronomi capissero quanto fossero comuni. Keplero monitorò attentamente centinaia di migliaia di stelle, cercando piccoli cali nella loro luminosità che potessero indicare pianeti che passavano davanti a loro. La missione ha contribuito ad aumentare il numero di esopianeti conosciuti da una manciata a più di 5.500.
Keplero è stato costruito per aiutare a determinare la prevalenza di pianeti simili alla Terra che orbitano attorno a stelle simili al Sole alla giusta distanza per avere acqua liquida sulla loro superficie (una regione spesso soprannominata la zona di Riccioli d’oro). Sebbene fino ad oggi nessun mondo extraterrestre sia stato un gemello perfetto del nostro, i ricercatori possono utilizzare la ricchezza delle scoperte per fare ipotesi plausibili su quanti potrebbero essercene. Le migliori stime attuali suggeriscono che tra il 10% e il 50% delle stelle simili al Sole hanno pianeti come il nostro, portando a numeri che fanno riflettere gli astronomi.
“Se è il 50%, è pazzesco, vero?” dice Jessie Christiansen, astrofisica del Caltech di Pasadena, in California. “Ci sono miliardi di stelle simili al Sole nella galassia, e se la metà di loro avesse pianeti simili alla Terra, potrebbero esserci miliardi di pianeti rocciosi abitabili”.
C’è qualcuno a casa?
Determinare se questi pianeti contengano effettivamente organismi non è un compito facile. I ricercatori devono catturare la debole luce di un esopianeta e dividerla nelle sue lunghezze d’onda costituenti, alla ricerca di tracce che indichino la presenza e la quantità di diversi tipi di sostanze chimiche. Sebbene gli astronomi vogliano concentrarsi su stelle simili al Sole, farlo è tecnicamente impegnativo. Il nuovo e potente telescopio spaziale James Webb (JWST) della NASA sta attualmente puntando il suo specchio da 6,5 metri e strumenti a infrarossi senza precedenti su mondi attorno a stelle più piccole, più fredde e più rosse del nostro Sole, conosciute come nane M. Questi luoghi possono essere abitabili, ma finora, nessuno è sicuro.
Affinché esista acqua liquida sulla loro superficie, i pianeti attorno ai nani M dovrebbero orbitare vicino alle loro stelle, che tendono ad essere più attive del Sole, emettendo violente esplosioni che potrebbero rimuovere i gas atmosferici e probabilmente lasciare la terra come una corteccia secca. . JWST sta indagando su Trappist-1, una nana M a 40 anni luce di distanza, con sette piccoli mondi rocciosi, quattro dei quali sono alla distanza giusta per avere potenzialmente acqua liquida. È già stato dimostrato che i due esopianeti più vicini sono privi di atmosfera, ma gli scienziati attendono con impazienza i risultati delle osservazioni JWST dei prossimi tre. Vogliono sapere se anche chi è al di fuori della zona abitabile può avere atmosfere.
C’è un interesse speciale nella ricerca di altri pianeti attorno alle stelle nane M, perché sono molto più comuni delle stelle delle dimensioni del Sole. “Se scoprono di avere un’atmosfera, l’abitabilità della galassia aumenterà di cento volte”. dice Christiansen.
Quando troveremo un pianeta che somiglia molto alla Terra, inizieremo a cercare segni chimici di vita sulla sua superficie. JWST non è abbastanza sensibile per farlo, ma i futuri strumenti terrestri come l’Extremely Large Telescope, il Giant Magellan Telescope e il Thirty Meter Telescope – che dovrebbero iniziare a raccogliere dati negli anni ’30 – potrebbero scoprire i componenti chimici dei vicini Mondi simili alla Terra. Le informazioni su obiettivi più distanti dovranno attendere la prossima missione di punta pianificata dalla NASA, l’Osservatorio spaziale Habitable Worlds, il cui lancio è previsto per la fine degli anni ’30 o l’inizio degli anni 2040. Il telescopio utilizzerà l’ombra di una stella esterna o uno strumento chiamato a coronografo per bloccare la luce brillante di una stella e focalizzare la luce planetaria più fioca e le sue possibili impronte molecolari.
Quali sostanze chimiche particolari gli astronomi dovrebbero cercare è ancora oggetto di dibattito. Idealmente, vogliono trovare quelle che sono note come biofirme: molecole come acqua, metano e anidride carbonica presenti in quantità simili a quelle trovate sulla Terra. Ciò che ciò significa in pratica non è sempre chiaro, poiché il nostro pianeta ha attraversato molti periodi in cui conteneva la vita, ma la quantità di diverse sostanze chimiche variava notevolmente.
“Vuoi che rilevi una Terra arcaica, come 2 o 3 miliardi di anni fa?” chiede Kopparapu. “O nel Neoproterozoico, dove c’era una Terra palla di neve? Oppure vuoi rilevare la Terra attuale, dove c’è molto ossigeno, ozono, acqua e CO2 liberi?”
Recentemente, c’è stato molto entusiasmo quando JWST ha rilevato il dimetilsolfuro, una molecola che nel nostro mondo è prodotta solo da esseri viventi, su un pianeta extrasolare quasi nove volte più grande della Terra, situato a 120 anni luce di distanza. I risultati, ancora da confermare, evidenziano la complessità di tali metodi. Se il dimetilsolfuro è effettivamente presente nell’atmosfera del pianeta, anche la luce stellare dovrebbe scomporlo per formare etano, una molecola che deve ancora essere vista. “Nessun singolo gas è una firma biologica”, afferma Kopparapu. “Devi vedere una combinazione di loro.” L’anno scorso, lui e altri membri della comunità hanno pubblicato un rapporto sottolineando che qualsiasi scoperta specifica deve essere collocata nel contesto dell’ambiente stellare e planetario, poiché potrebbero esserci molti risultati che apparentemente indicano la vita ma che hanno spiegazioni alternative.
Cosa conta come vita?
Questo problema – come distinguere definitivamente tra vita e non vita – è perenne, sia che riguardi pianeti lontani o anche fenomeni qui sulla Terra. I ricercatori potrebbero presto essere aiutati da tecniche algoritmiche in grado di rivelare associazioni troppo complesse per essere comprese dal cervello umano. In recenti esperimenti, Robert Hazen e i suoi colleghi hanno prelevato 134 campioni viventi e non viventi (tra cui petrolio, meteoriti ricchi di carbonio, antichi fossili e una vespa volata nel laboratorio), li hanno vaporizzati e ne hanno spruzzato i costituenti chimici. Circa 500.000 attributi diversi sono stati identificati nella composizione molecolare di ciascun campione e analizzati attraverso un programma di apprendimento automatico.
“Quando guardiamo questi 500.000 attributi, ci sono modelli che sono unici per gli esseri viventi e modelli che sono unici per gli esseri non viventi”, afferma Hazen, mineralogista e astrobiologo presso la Carnegie Institution for Science.
Dopo che il software è stato addestrato sul 70% dei campioni, la tecnica è stata in grado di riconoscere con una precisione del 90% quale dei restanti campioni aveva un’origine biologica. Il dispositivo utilizzato per diffondere i componenti chimici dei campioni è lungo circa sette pollici, abbastanza piccolo da essere inviato in missione su mondi oceanici vicini come Europa su Giove o Encelado su Saturno. Il rover Perseverance della NASA ha portato uno strumento simile su Marte, quindi Hazen ritiene che l’algoritmo di apprendimento automatico del suo team potrebbe essere adattato per esaminare i suoi dati e cercare organismi passati o presenti lì. E poiché si basa sulle relazioni molecolari piuttosto che sul rilevamento di specifiche sostanze chimiche organiche, come il DNA o gli amminoacidi, che potrebbero non essere utilizzati in altre biosfere, il metodo potrebbe consentire agli scienziati di cercare una vita completamente diversa da quella che abbiamo sulla Terra.
Queste applicazioni di apprendimento automatico stanno cominciando a essere utilizzate anche nel SETI, che negli ultimi anni si è concentrato sulla ricerca di una serie più ampia di prove visibili dell’esistenza di specie extraterrestri. La maggior parte dei professionisti del settore è a conoscenza di queste tecnofirme, definite come “una firma tecnologica rilevabile a distanza che possiamo caratterizzare con strumentazione astronomica”, afferma Sofia Sheikh del SETI Institute. Potrebbe trattarsi di un segnale radio, ma altre prove potrebbero includere cose come impulsi laser ottici, giganteschi progetti di ingegneria spaziale, inquinamento atmosferico o persino sonde artificiali che raggiungono il nostro sistema solare.
Presso la Zwicky Transient Facility vicino a San Diego, in California, che scansiona continuamente l’intero cielo notturno alla ricerca di brevi lampi di luce provenienti da fonti sconosciute, gli ingegneri stanno insegnando all’intelligenza artificiale a identificare caratteristiche che non ci si aspetterebbe dai fenomeni naturali. “È qui che possiamo iniziare a porre domande”, afferma Ashish Mahabal, astronomo e scienziato dei dati al Caltech. Le risposte a queste domande potrebbero aiutare a rivelare nuovi eventi astronomici o, forse, una stella circondata da enormi pannelli solari che alimenta una società aliena affamata di energia.
I ricercatori del SETI sperano che, utilizzando questi strumenti, possano aiutare a superare alcuni dei loro pregiudizi antropocentrici. La maggior parte riconosce che le nostre aspettative sugli esseri ultraterreni sono limitate dalla nostra stessa esperienza. Ad esempio, la ricerca di segni di enormi pannelli solari alieni è spesso “basata sul presupposto che ci sarà sempre un fabbisogno esponenziale di energia”, afferma Sheikh.
A causa di tutte le strade attualmente esplorate, molti scienziati ritengono che le risposte alle nostre domande sulla vita extraterrestre non siano lontane. Eppure, in definitiva, la questione della nostra solitudine cosmica è filosofica.
Per gran parte della storia umana, non abbiamo creduto di essere soli. Riempiamo i cieli di dei, mostri e creature mitiche. Fu solo nell’era moderna che la nostra specie cominciò a preoccuparsi del suo posto nell’universo. Ma indipendentemente dal fatto che qualche altra parte dell’universo ospiti o meno la vita, il cosmo è la nostra casa. Possiamo scegliere di stare da soli o abbracciare la bellezza e la meraviglia intorno a noi.
( fonte: MIT Technology Review )
