“Dove sono tutti quanti?“. Sono ormai settant’anni che questa domanda, nota come il paradosso di Fermi, formulata dal grande fisico Enrico Fermi continua a riecheggiare nelle menti di astrofisici, cosmologi e persone comuni.
Il primo a cercare di dare una risposta compiuta all’interrogativo di Fermi fu Frank Donald Drake: conosciuto come il “padre del SETI“, Drake è stato un membro del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) e pioniere nell’emergere della ricerca di intelligenza extraterrestre (SETI) come disciplina scientifica durante la seconda metà del 20° secolo. Oltre a montare quello che è considerato il primo esperimento SETI (Progetto Ozma), drake animò il tentativo più famoso di Messaging Extraterrestrial Intelligence (METI): il Messaggio di Arecibo. Ma, probabilmente, Drake è ricordato soprattutto per l’equazione che porta il suo nome, ovvero l’equazione di Drake.
Ne abbiamo già parlato altre volte, Drake presentò la sua famosa equazione nel 1961 in preparazione all’incontro SETI ospitato dall’NRAO presso l’Osservatorio Greenbank. Intesa come argomento probabilistico ed esperimento mentale, l’equazione riassume le sfide della comunicazione con l’intelligenza extraterrestre (ETI) nella nostra galassia. Come il paradosso di Fermi e la scala di Kardashev, questa equazione rimane ancora oggi fondamentale per gli sforzi del SETI.
L’equazione di Drake per calcolare il numero di civiltà della Via Lattea
Secondo l’equazione di Drake, il numero di civiltà della Via Lattea con cui l’umanità potrebbe comunicare (N) potrebbe essere calcolato moltiplicando il tasso di formazione stellare (R*), la frazione di stelle che hanno pianeti (fP), il numero medio di pianeti che potrebbero ospitare la vita (ne), la frazione di pianeti abitabili che sviluppano la vita (fe), la frazione di pianeti con vita in cui la vita sviluppa intelligenza (fi), la frazione di civiltà intelligenti che sviluppano tecnologie di trasmissione (fc), e il periodo di tempo medio durante il quale le civiltà possono comunicare (L).
Quest’ultimo parametro aveva implicazioni significative che andavano oltre il campo della ricerca SETI. Il parametro L incapsulava le crescenti paure esistenziali degli anni ’60, caratterizzati dal rischio di una guerra nucleare e dalla crescente consapevolezza ambientale. Suggerendo che le ETI hanno una finestra di comunicazione limitata, Drake ha effettivamente affermato che anche la civiltà umana ha una durata di vita limitata.
Si dice che Drake considerasse questo parametro la variabile più importante nella sua equazione, in parte perché è il più difficile da definire. Come disse in un’intervista al SETI Institute nel 2012: “L’accuratezza del suo risultato, che è una previsione del numero di civiltà rilevabili nella galassia, dipende in realtà dal fattore meno noto. E sfortunatamente, quello – ovvero la longevità delle civiltà in uno stato rilevabile – è ancora sconosciuto e lo sarà finché non rileveremo altre civiltà”.
Tuttavia, esistono diversi modi per interpretare il parametro L. Come dimostra la storia del SETI, le nostre speculazioni sulle civiltà extraterrestri riflettono il modo in cui vediamo noi stessi, le nostre paure esistenziali e le nostre previsioni sul nostro sviluppo futuro.
Il primo esperimento SETI
Nel 1960, Frank Drake e i suoi colleghi del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) condussero il Progetto Ozma, che è generalmente considerato il primo progetto SETI. Tra aprile e luglio 1960, usarono l’antenna dell’Osservatorio Green Bank per monitorare due stelle vicine simili al Sole – Tau Ceti ed Epsilon Eridani – per sei ore al giorno.
Sebbene il progetto Ozma sia generalmente considerato il primo progetto SETI, esistevano degli precedenti storici. Tra questi gli esperimenti dei primi pionieri della radio come Guglielmo Marconi, Thomas Edison e Nikolai Tesla.
Poi ci furono le osservazioni telescopiche di Marte di Percival Lowell tra la fine del XIX e l’inizio del XX secolo alla ricerca di “canali” e la campagna guidata dall’astronomo americano David Peck Todd e dall’Osservatorio navale statunitense nell’agosto del 1924 (“National Radio Silence Day“). Tuttavia, questi e altri esperimenti erano tutti diretti alla ricerca di intelligenze extraterrestri nel Sistema Solare (principalmente su Marte).
Il progetto Ozma è considerato il primo esperimento SETI perché ha cambiato il carattere del campo di studio. Come sostiene la storica della scienza Rebecca Charbonneau, Ozma si differenziò dagli studi precedenti e fu considerato il primo “vero” esperimento SETI. In breve, fu un cambiamento di pensiero, non di idee o di strumenti, cvenuto dalla Guerra Fredda e dai primi giorni della corsa allo spazio.
Paure esistenziali
Nel 1961, quando Drake divulgò la sua equazione, il mondo era impegnato nella guerra fredda, caratterizzata da due superpotenze che tenevano puntate armi nucleari l’una contro l’altra. Durante quest’epoca, le ansie per la potenziale caduta della civiltà raggiunsero proporzioni esistenziali. Anche se i timori di declino e collasso sociale non erano certo una novità, l’avvento delle armi nucleari portò questa ansia a livelli febbrili.
Allo stesso modo, queste stesse superpotenze erano bloccate in uno stato di competizione riguardo all’esplorazione spaziale. Oltre a dimostrare la superiorità della loro capacità industriale, gli Stati Uniti e l’URSS ritenevano che fosse una questione di prestigio nazionale “arrivare prima”. Questi sforzi incoraggiarono molti a pensare al futuro dell’umanità nello spazio e al potenziale di un primo contatto con altre civiltà.
Se seguiamo il Principio Copernicano (noto anche come Principio Cosmologico), dobbiamo presupporre che la civiltà come la conosciamo sia rappresentativa della norma. Quindi, anche se le specie extraterrestri potrebbero non assomigliare agli esseri umani sotto l’aspetto fisico, sarebbero vincolate dalle stesse leggi fisiche, pertanto, sarebbe lecito supporre che svilupperebbero tecnologie basate su principi simili che producono firme che potremmo riconoscere.
Tecnofirme
Per definizione, gli esperimenti SETI sono diretti alla ricerca di prove di attività tecnologica (ovvero “tecnofirme”). Ad oggi, la stragrande maggioranza degli esperimenti SETI ha cercato prove di segnali radio. Uno dei motivi è che i segnali radio si propagano bene nello spazio. Un altro motivo è che le trasmissioni radio sono una tecnologia collaudata e verificata nel tempo.
Supponendo che le stesse leggi fisiche vincolino tutta la vita nell’Universo, è logico che altre civiltà avanzate sfruttino le onde radio per comunicare. Tuttavia, gli scienziati hanno raccomandato ai ricercatori SETI di espandere i loro sforzi di ricerca considerando altre potenziali tecnofirme. Un buon esempio è il NASA Technosignature Report (“NASA and the Search for Technosignatures”), pubblicato nel 2018.
Oltre alle trasmissioni radio, il Rapporto suggerisce che le indagini future dovrebbero cercare di individuare anche trasmissioni laser, che potrebbero essere utilizzate per le comunicazioni ottiche o la propulsione a energia diretta. Si consiglia inoltre di cercare eventuali segni di sfere di Dyson o altre megastrutture, come indicato dalle firme termiche (“calore disperso”) o dall’improvvisa “scomparsa” delle stelle.
Altre proposte includono indicazioni di luci e calore artificiali, mega-costellazioni satellitari (ad esempio, le Bande di Clarke) e trasmissioni che si basano su neutrini, onde gravitazionali e altre particelle esotiche. Questo elenco crescente di potenziali tecnofirme o tecnomarcatori riflette i progressi tecnologici compiuti a partire dagli anni ’60.
Allo stesso modo, quelle che consideriamo le più grandi minacce alla nostra civiltà e al pianeta evolutesi negli ultimi sessant’anni hanno tenuto il passo con la nostra crescente consapevolezza della sovrappopolazione, del cambiamento climatico di origine antropica e delle minacce cosmologiche.
Se assumiamo che le civiltà extraterrestri (CTE) seguano modelli simili di sviluppo tecnologico, possiamo anche supporre che altre possibili civiltà avanzate potrebbero affrontare le stesse minacce esistenziali dell’umanità. Durante l’era della Guerra Fredda, il consenso era che la minaccia più grande fosse la prospettiva di una guerra nucleare.
Come abbiamo più volte sottolineato in altri articoli, la possibilità dell’autoannientamento pende ancora sulle nostre teste come una spada di Damocle ma, tutto sommato, i timori che il mondo possa finire con un olocausto nucleare sono in qualche modo diminuiti dall’era della “diplomazia atomica”.
Allo stesso tempo, sono emerse nuove ansie. Tra queste, ma non solo, guerra chimica e biologica, pandemie, terrorismo, cambiamenti climatici e una serie di altre calamità. La nostra conoscenza della documentazione geologica ha anche aumentato la nostra consapevolezza delle passate estinzioni di massa, alcune delle quali sono state ricondotte a impatti di asteroidi e lampi di raggi gamma (GRB).
Ma finora l’opinione diffusa è che il cambiamento climatico (a parte una possibile guerra nucleare) sia la più grande minaccia che l’umanità deve affrontare oggi.
Ciò ha dato origine al termine “Antropocene”, che gli scienziati hanno iniziato a utilizzare alla fine del XX secolo per descrivere l’attuale era geologica. Mentre le epoche precedenti erano caratterizzate da cambiamenti nel nostro clima attribuiti a cambiamenti nell’inclinazione dell’asse terrestre o guidati da forze geologiche, l’Antropocene riconosce che l’umanità attualmente ha il maggiore impatto sulla geologia e sugli ecosistemi della Terra.
Dall’inizio del 21° secolo, queste tendenze hanno continuato a progredire fino al punto in cui sono considerate la più grande minaccia esistenziale per l’umanità. Queste preoccupazioni si sono riflesse nelle proposte di ricerca sulle tecnofirme, che attualmente includono le “tecnofirme dell’inquinamento“, che derivano dal modo in cui le civiltà avanzate potrebbero aver cambiato il loro pianeta e il suo ambiente. Infatti, nella Sezione 5.1.2 (“Tecnofirme atmosferiche”) il NASA Technosignature Report affronta specificamente questi: “Uno dei modi più evidentemente artificiali con cui l’umanità ha alterato le caratteristiche osservabili della Terra è attraverso l’inquinamento atmosferico. Indipendentemente dal fatto che i costituenti artificiali di un’atmosfera siano presenti come sottoprodotti indesiderati dell’industria (letteralmente “inquinamento”) o come forma deliberata di geoingegneria, il rilevamento di tali composti potrebbe essere una delle firme tecnologiche più forti e ambigue di una specie legata al pianeta”.
Le firme tecnologiche dell’inquinamento proposte includono anidride carbonica, clorofluorocarburi (CFC), metano, luce artificiale e indicazioni di un effetto serra. Tuttavia, come la prospettiva di una guerra nucleare, queste tecnofirme proposte presuppongono che una civiltà avanzata si estinguerà a causa del progresso tecnologico. Ma, come teorizzato dagli scienziati da oltre un secolo, esiste un altro possibile risultato che potrebbe avere implicazioni per il SETI.
Transcensione
Dalla seconda metà del XX secolo è cresciuto un altro movimento altrettanto preoccupato per il futuro dell’umanità. Allo stesso modo, questo movimento ha riflesso una crescente consapevolezza di come l’influenza umana stesse iniziando a sostituire le forze naturali per il cambiamento. Invece di una possibile estinzione, però, questo movimento prevedeva un’esplosione dello sviluppo che avrebbe alterato il corso della storia in modi molto imprevedibili.
Questo movimento è conosciuto con diversi nomi, tra cui futurismo, transumanesimo, post-umanesimo, singolaritarismo e altri. Ciò che li unisce è la convinzione che il progresso tecnologico non sia un fenomeno lineare ma esponenziale. Con ogni nuova svolta tecnologica, il tempo necessario per produrre quella successiva si riduce. Questo è ciò che Ray Kurzweil chiama “Legge dei rendimenti accelerati”.
Un altro elemento comune è la previsione che, nel prossimo futuro, lo sviluppo tecnologico raggiungerà un punto in cui gli sviluppi in campi come la nanotecnologia, la robotica, l’intelligenza artificiale, l’informatica e la biotecnologia convergeranno per creare una “singolarità tecnologica” . Questo nome è ispirato al concetto di singolarità gravitazionale, che gli scienziati pensano si trovi al centro dei buchi neri.
All’interno di questa regione, la materia, l’energia e le leggi fondamentali della fisica si scompongono e diventano indistinguibili. Poiché nessuna luce può fuoriuscire da questa regione, gli scienziati non possono vedere cosa si trova oltre una singolarità. Lo stesso è previsto per una singolarità tecnologica, rendendo impossibile prevedere il futuro perché il ritmo del cambiamento diventerà troppo veloce.
Seguendo questa logica, non è possibile che anche le civiltà extraterrestri siano soggette a una crescita tecnologica esponenziale? E se è così, cosa ci dice sulla possibile gamma di tecnofirme? Queste domande sono al centro della “Trascension Hypothesis“, una proposta di risoluzione del paradosso di Fermi (“Dove sono tutti?”) avanzata da John M. Smart della Foresight University e dalla Acceleration Studies Foundation.
In un articolo del 2002 intitolato “Rispondere al paradosso di Fermi: esplorare i meccanismi della transcensione universale“, seguito da un saggio del 2011, sosteneva che le civiltà avanzate alla fine devono “trascendere” i loro limiti fisici e diventare irriconoscibili per gli osservatori umani. Come ha scritto: “L’ipotesi della transcensione propone che un processo universale di sviluppo evolutivo guidi tutte le civiltà sufficientemente avanzate in quello che può essere chiamato ‘spazio interno’, un dominio computazionalmente ottimale di scale di spazio, tempo, energia e energia sempre più dense, produttive, miniaturizzate ed efficienti“.
Questa teoria postula che l’attività tecnologica di una CET “trascendente” sarà molto difficile da rilevare su distanze interstellari. Un’altra possibile conseguenza è che la CET perderebbe completamente interesse per l’Universo esterno ed eviterebbe di tentare il contatto con specie meno avanzate. In questo scenario c’è anche una finestra per comunicare con un’altra specie prima che diventi silenziosa. Insomma, piuttosto che per estinzione, una civiltà extraterrestre tecnologica (CET) potrebbe non rispondere e non cercare contatti con altre civiltà per un cambiamento fondamentale nel pensiero, nei valori e nelle priorità.
Una questione di tempi
Ciò solleva un’altra possibile interpretazione del parametro L. Oltre a rappresentare la longevità di una civiltà, forse potrebbe anche rappresentare la longevità di una specie prima che “trascenda”.
Supponiamo che il transumanesimo o il post-umanesimo sia davvero il futuro dell’umanità e che la transizione cambierà per sempre il modo in cui viviamo, pensiamo e vediamo l’Universo. In tal caso, sembra lecito ritenere che anche altre forme di vita intelligenti potrebbero essere vincolate da questo potenziale destino.
Questa interpretazione ha implicazioni anche per il SETI. Se una specie avanza in modo esponenziale e aggiorna la sua tecnologia a un ritmo accelerato, anche il modo in cui scegliamo di ascoltarla e di segnalarla dovrà evolversi. Come notato, la maggior parte degli esperimenti SETI fino ad oggi hanno cercato tecnofirme radio, il che ha limitato la portata della ricerca.
La tecnologia radio è emersa alla fine del XIX secolo e si è diffusa in pochi decenni. Meno di un secolo dopo, gli esseri umani comunicavano tramite satelliti per telecomunicazioni e cavi in fibra ottica. Sebbene la radio rimanga una tecnologia importante per l’invio di segnali in tutto il mondo e nello spazio, sono in fase di sviluppo tecnologie più avanzate (come le comunicazioni ottiche) che potrebbero rappresentare la via del futuro.
Nel 2018, Drake ha rivisitato la sua famosa equazione con un team di scienziati guidati da Claudio Grimaldi, uno scienziato ospite dell’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). In un articolo intitolato “Area Coverage of Expanding ET Signals in the Galaxy: SETI and Drake’s N ”, Drake, Grimaldi e i loro associati hanno formulato due ipotesi chiave sull’equazione di Drake: la prima, che gli ETI emergono nella nostra galassia (N) ad un tasso costante; e seconda, che saranno in grado di inviare trasmissioni solo per un certo periodo di tempo prima di estinguersi (L).
Come sostenevano, le trasmissioni inviate da una civiltà continueranno a propagarsi verso l’esterno molto tempo dopo la sua morte. Queste trasmissioni formerebbero un anello (un fronte d’onda a forma di ciambella) all’interno del quale i segnali radio sarebbero rilevabili. Lo spessore delle pareti di un anello (misurato in anni luce) corrisponderà al tempo che la civiltà potrebbe trasmettere prima di tacere.
Alla fine, hanno stabilito che se le civiltà esistono da meno di circa 100.000 anni (L) – il tempo impiegato dai segnali radio per viaggiare attraverso la nostra galassia – allora “le trasmissioni che arrivano sulla Terra potrebbero provenire da civiltà lontane da tempo estinte, mentre civiltà ancora vive stanno inviando segnali che devono ancora arrivare”.
Onde successive
Ma cosa succederebbe se “tacere” corrispondesse a cambiamenti nella tecnologia? Potremmo postulare che ogni CET avanzata genererà un “radio annuli” che si propagherà nello spazio per migliaia di anni. Oltre a ciò, una CET potrebbe aggiornare la propria infrastruttura di comunicazione con laser, neutrini, onde gravitazionali, ecc. Questi genererebbero nuovi anelli che l’umanità potrebbe cercare, supponendo che i nostri metodi di rilevamento si siano evoluti in modo simile.
Ciò potrebbe rappresentare un’opportunità per i futuri sforzi SETI, che potrebbero basarsi su una strategia su più fronti piuttosto che sulla ricerca di segnali radio. In questa configurazione, diversi strumenti potrebbero cercare diverse tecnofirme in base al livello di sviluppo teorizzato di una CET.
L’infrastruttura per questa strategia esiste già grazie ai telescopi radio, a raggi X, gamma, infrarossi e ottici esistenti, a cui si aggiungono rilevatori di neutrini, osservatori di onde gravitazionali e altri esperimenti avanzati.
Esistono anche telescopi di nuova generazione come il James Webb Space Telescope, lo Square Kilometer Array e altre strutture che offrono maggiore sensibilità e risoluzione. Con finanziamenti sufficienti, un impegno internazionale a dedicare tempo di osservazione agli esperimenti SETI e una solida pipeline di dati per condividere i risultati, la scienza del SETI potrebbe crescere in modo significativo. Invece di essere uno dei campi di studio più poveri di dati, potrebbe diventare una delle attività in più rapida crescita. Con il tempo, potremmo trovare le prove per risolvere il paradosso di Fermi una volta per tutte!
Naturalmente, questo è tutto in teoria, ma cos’altro c’è di nuovo? Fino a quando l’umanità non troverà prove di una CET (viva o morta), il campo del SETI rimarrà nel regno della teoria. L’unica soluzione è mantenere la ricerca e (se possibile) espanderla. Solo con il tempo e con una raccolta dati più solida gli scienziati saranno in grado di rispondere alla domanda: “Siamo soli?”
