Nel corso della storia umana, ogni volta che abbiamo guardato in alto, verso la volta celeste scintillante di pianeti, stelle, la Via Lattea e altro ancora, non abbiamo potuto fare a meno di chiederci cosa potrebbe esserci là fuori. Ci sono altre stelle come il Sole, altri mondi come la Terra e altri esseri viventi, intelligenti e consapevoli di sé, forse non così diversi dagli umani, in questo vasto Universo in cui abitiamo? Man mano che l’astronomia e l’astrofisica si sono sviluppate come scienze nel corso dei secoli e dei millenni, la nostra conoscenza di ciò che è là fuori è aumentata enormemente, ma la nostra meraviglia per la possibilità della vita oltre la Terra non è mai svanita.
Nel 1950, il famoso fisico Enrico Fermi si chiese ad alta voce: “Ma dove sono tutti?” Nel 2022, questa domanda – ormai nota come il Paradosso di Fermi – pesa ancora sulle nostre menti collettive senza una risposta definitiva. Ma meno di un decennio dopo che Fermi ha posto la sua domanda, lo scienziato Frank Drake decise di trasformare questa domanda da filosofica a scientifica. È diventato la prima persona a iniziare a cercare segnali di vita aliena tecnologicamente avanzata, ha aperto la strada alla ricerca dell’intelligenza extraterrestre (SETI), ha progettato il primo messaggio da trasmettere dall’umanità a qualsiasi alieno curioso che potrebbe essere in ascolto e ha presentato il primo metodo per stimare il numero di civiltà aliene intelligenti che potrebbero essere là fuori, in questo momento, con cui potremmo comunicare: l’equazione di Drake.
Il 2 settembre 2022, Frank Drake è morto all’età di 92 anni, dopo una gloriosa carriera che ha rivoluzionato il suo campo, ma con l’umanità che deve scoprire la vita oltre la Terra. La sua eredità rimarrà con noi per le generazioni a venire, e tutti lo dovremo ringraziare quando scopriremo la vita extraterrestre – o anche l’intelligenza extraterrestre.
Drake fu il primo a concepire le potenzialità della radioastronomia per le comunicazioni interstellari tra civiltà intelligenti.
Di tutti i segnali che si propagano nell’Universo, nessuno viaggia più veloce dei fotoni: le particelle prive di massa che compongono tutte le forme di luce nell’Universo. Viaggiando alla velocità della luce nel vuoto – e lo spazio interstellare/intergalattico è il miglior vuoto nell’Universo conosciuto – gli unici mezzi di comunicazione relativamente veloci sono le onde gravitazionali e i neutrini cosmici: entrambi molto più difficili da rilevare.
La luce arriva in molte lunghezze d’onda differenti; non solo la luce visibile che i nostri occhi sono ben adattati a vedere. Esistono lunghezze d’onda più brevi: luce ultravioletta, raggi X e raggi gamma, che possiedono tutte quantità maggiori di energia per fotone rispetto alla luce visibile. Sul lato della lunghezza d’onda più lunga, ci sono infrarossi, microonde e onde radio, con lunghezze d’onda più lunghe corrispondenti a energie per fotone più basse. Nel caso delle onde radio, puoi creare oltre un milione di fotoni in quella gamma di frequenza per la stessa quantità di energia che ti costerebbe creare un singolo fotone di luce visibile. È possibile codificare un’enorme quantità di informazioni nei segnali radio spendendo pochissima energia rispetto a qualsiasi altra opzione.
Sebbene i segnali radio naturali siano abbondanti in tutto l’Universo, Drake si è reso conto che una civiltà aliena tecnologicamente avanzata potrebbe creare deliberatamente un segnale inequivocabile per annunciare: “siamo qui e non siamo naturali“. Cose come modelli di pulsazioni matematicamente riconoscibili, segnali video o audio e altri tipi di informazioni codificate potrebbero essere ricavati da qualsiasi segnale radio ricevuto, limitato solo dall’immaginazione e dai limiti tecnologici della specie aliena che sceglie di fare una tale trasmissione.
Drake è stato il primo a raccomandare e condurre un’indagine sistematica di oggetti di interesse nel cielo, alla ricerca di segnali alieni intelligenti. Sebbene nel tempo siano emersi numerosi candidati, non ne rimane nessuno che non possa essere spiegato attraverso processi astrofisici naturali. Oggi, iniziative come la ricerca dell’intelligenza extraterrestre (SETI) continuano l’eredità di Drake, perlustrando l’intera suite di dati radio dalla galassia della Via Lattea e oltre alla ricerca di segnali che potrebbero emergere come creazioni deliberate e intelligenti.
Drake ha anche immaginato la possibilità che forse, dopo migliaia o milioni di anni, o anche periodi di tempo più lunghi trascorsi ad annunciare inutilmente la loro presenza all’Universo, gli alieni intelligenti all’interno della Via Lattea potrebbero aver semplicemente rinunciato a trasmettere. È anche possibile che la nostra civiltà terrestre sia la specie più esistente in questo momento. In tal caso, si rese conto, spetterebbe a noi essere i primi ad annunciare la nostra presenza agli altri: impegnandoci in uno sforzo noto come “SETI attivo” o METI: Messaging Extra-Terrestrial Intelligence.
Drake si rese conto che sarebbe stata necessaria un’incredibile quantità di energia, almeno rispetto alla potenza tipicamente utilizzata per le trasmissioni radio sulla Terra, per creare un messaggio che potesse essere ricevuto da una civiltà tecnologica attraverso la vasta distesa interstellare. Quando il telescopio di Arecibo a Porto Rico fu completato, Drake progettò quello che ora è noto come il messaggio di Arecibo: un semplice segnale contenente solo un paio di centinaia di byte di informazioni, ma di natura inconfondibilmente intelligente. Pieno di informazioni su chi, cosa e dove eravamo, insieme a un “codice di istruzioni” matematico per comprendere questo messaggio; è stata la prima volta che abbiamo trasmesso deliberatamente un messaggio destinato a un osservatore extraterrestre intelligente.
Ma probabilmente il contributo più duraturo che Drake abbia mai dato al campo della scienza è stato attraverso l’equazione che ora porta il suo nome: l’equazione di Drake. La domanda di Fermi: “Ma dove sono tutti?” porta con sé tre presupposti.
- Che gli alieni non sono e non sono mai stati presenti sulla Terra.
- Che se la vita intelligente è comune in tutta la galassia, allora dovrebbe essere solo questione di tempo prima che una civiltà avanzi tecnologicamente al punto di esplorare l’intera galassia e dovrebbe aver stabilito un “contatto” con noi a questo punto.
- E quindi, qualcosa non va, o almeno è sconcertante, riguardo al nostro modo di pensare e alle conclusioni che stiamo traendo.
Dov’era il difetto in questa argomentazione? La vita intelligente è forse estremamente rara? La vita potrebbe essere intelligente, ma le sfide dell’esplorazione interstellare sono semplicemente troppo grandi, indipendentemente dalla tecnologia, dati i vincoli imposti dalle leggi della fisica? Gli umani sono semplicemente troppo primitivi, troppo poco interessanti o troppo imperfetti perché qualcuno voglia entrare in contatto con noi? Sia prima che dopo Drake, idee come questa sono state presentate come possibili risoluzioni al Paradosso di Fermi.
L’approccio di Drake era rivoluzionario. Chiedere semplicemente “dove sono tutti gli alieni?” è troppo distaccato da qualcosa che possiamo sperare di misurare oggi, con la tecnologia attuale. Invece, Drake ha adottato l’approccio di suddividere una domanda così complessa in componenti più piccoli e più digeribili. Ognuna di queste domande più piccole potrebbe potenzialmente essere risolta in modo scientifico, ma ogni risposta ci avvicinerebbe all’obiettivo generale di comprendere quali dovrebbero essere le nostre aspettative per formulare una stima accurata del numero di civiltà che sono là fuori, giusto ora, per noi con cui comunicare.
La ripartizione di Drake affermava che se moltiplichiamo:
- il tasso di formazione stellare (numero di nuove stelle formate all’anno), che presumeva fosse costante,
- le frazioni di stelle, nel complesso, che possiedono pianeti,
- ill numero di pianeti simili alla Terra (cioè potenzialmente abitabili) attorno a ciascuna stella che possiede un pianeta,
- la frazione di quei pianeti dove la vita effettivamente sorge,
- la frazione di pianeti viventi dove sorge la vita intelligente,
- la frazione di pianeti dotati di vita intelligente che raggiungono il livello di tecnologia necessario per ricevere e inviare comunicazioni interstellari e che si impegnano in tale sforzo,
- la quantità di tempo in cui una tale civiltà esiste, in media, prima di estinguersi,
finiremmo con un numero che riflette quante civiltà intelligenti sono là fuori, in questo momento, con cui l’umanità può comunicare.
Il notevole progresso di questo approccio è facile da vedere. Sì, è vero che, in assenza di conoscenza di ognuno di questi termini, è impossibile fare una stima precisa e accurata di quante civiltà extraterrestri intelligenti siano là fuori. Ma suddividendo un problema grande e complesso in componenti più piccole e più digeribili, l’equazione di Drake ci ha fornito un modo sistematico per iniziare a indagare sui vari fattori che influenzano quante civiltà extraterrestri sono là fuori.
Ci dovrebbero essere, ad esempio, molti pianeti intorno alle stelle con condizioni che potrebbero averli portati a essere potenzialmente simili alla Terra: dove sono presenti gli ingredienti grezzi e le condizioni plausibili per l’emergere della vita, qualcosa che potremmo scoprire solo attraverso lo sforzo dell’astronomia. Dovrebbero esserci molti casi di pianeti abitati là fuori nella galassia e nell’Universo – dove la vita è emersa dalla non vita – indipendentemente da quanto sia diventata complessa, differenziata o intelligente. E anche se ci fossero solo poche civiltà intelligenti (forse anche solo una) in giro nella Via Lattea di oggi, potrebbero essercene state molte altre in passato, che si sono semplicemente estinte per cause naturali o per autodistruzione.
Certo, è facile evidenziare numerosi difetti e sviste nell’equazione di Drake data la comprensione odierna dell’Universo. Ad esempio, il tasso di formazione stellare cambia nel corso della storia dell’Universo, così come la frazione di stelle che si formano con pianeti intorno a loro; questo è inevitabile in un Universo che inizia con un caldo Big Bang una quantità limitata di tempo fa, ed è nato senza gli elementi pesanti necessari per formare pianeti rocciosi come la Terra o gli ingredienti grezzi per la vita.
Ma Drake non aveva modo di saperlo; quando formulò per la prima volta la sua equazione, le prove critiche a sostegno del caldo Big Bang come idea preferita per le nostre origini cosmiche – il Fondo cosmico a microonde – non erano ancora state scoperte. Oggi possiamo fare stime molto migliori del numero di pianeti potenzialmente simili alla Terra che sono là fuori, e possiamo essere più dettagliati al riguardo: quanti di loro sono attorno a stelle di ciascuna delle varie dimensioni, masse, vite e Metallicità (cioè, con frazioni specifiche di elementi pesanti rispetto alla quantità che abbiamo nel nostro Sistema Solare) in cui entrano stelle e sistemi stellari? Oggi questi numeri sono calcolabili.
L’idea e l’approccio raccomandato da Drake, tuttavia, sono durati, anche se alcune delle specifiche che ha avanzato da allora si sono evolute. Oggi, gli scienziati stanno adottando un triplice approccio nei loro tentativi di raggiungere l’unica pietra miliare che Drake ha sempre sognato che un giorno avremmo raggiunto ma che non è mai vissuto per vedere: la scoperta della vita aliena oltre la Terra.
- Esplorazione dei mondi nel nostro Sistema Solare. C’è vita dormiente o fossilizzata su un Marte un tempo bagnato? La vita esiste in alto nelle condizioni simili alla Terra che si trovano nei ponti nuvolosi di Venere? Potrebbe esserci vita intorno alle prese d’aria idrotermali sul fondo degli oceani sub-superficiali su lune come Europa o Encelado? Se la vita è comune nell’Universo, la “paleontologia interplanetaria” potrebbe portare alla sua scoperta.
- Ricerche di firme biologiche su esopianeti. Esistono firme visibili che la Terra è abitata. I continenti verdi e marroni con le stagioni; I livelli di CO2 aumentano e diminuiscono annualmente; la nostra atmosfera ricca di ossigeno è stata creata dalla vita; la presenza di clorofluorocarburi rivela la presenza dell’umanità. Con i progressi che si verificano nei campi astronomici della spettroscopia di transito e dell’imaging planetario diretto, questa è forse la nostra migliore speranza per trovare vita aliena nei prossimi decenni.
- Continua ricerca di intelligenza extraterrestre. Eppure, SETI potrebbe ancora avere successo. Se alieni intelligenti sono là fuori, sia tramite segnali radio che da qualsiasi altro metodo di comunicazione, rimaniamo aperti alla possibilità di trovare qualcosa di spettacolare fintanto che continuiamo a spingere i confini di come, dove e quando monitoriamo l’Universo.
Anche se non è ancora successo, le possibilità di successo sono in continuo aumento con ogni progresso scientifico e tecnologico che facciamo su ognuno di questi fronti.
Oggi, migliaia di scienziati in tutto il mondo sono attivi nella caccia alla vita extraterrestre e all’intelligenza extraterrestre. Anche se non possiamo sapere come o quando accadrà, in un futuro non troppo lontano verrà senza dubbio il giorno in cui scopriremo per la prima volta la presenza della vita oltre il pianeta Terra. Forse sarà primitiva e rara, trovato su un mondo o un frammento di un mondo qui nel nostro Sistema Solare. Forse ci saranno prove indirette schiaccianti provenienti da un esopianeta in orbita attorno a una stella a molti anni luce dalla nostra. O forse lo rileveremo perché guarderemo, ascolteremo o lanceremo un messaggio nell’Universo nel modo giusto e scopriremo che non siamo “soli” come forme di vita intelligenti e tecnologicamente avanzate, dopo tutto.
Una cosa, tuttavia, è certa: non dipendiamo più dalla possibilità che gli alieni vengano sulla Terra e ci annuncino la loro presenza per sperare di scoprirli. Invece, la ricerca della vita al di là del nostro pianeta, inclusa la vita intelligente, è ora saldamente uno sforzo scientifico e Frank Drake è stata la persona che ha avviato tutto. Possiamo onorare la sua eredità portando a compimento il suo sogno finale e continuare a cercare la risposta alla domanda esistenziale forse più grande di tutte: chi altro c’è là fuori nell’Universo?
