SETI potrebbe rilevare una civiltà simile alla nostra?

A che punto siamo sulla strada per trovare l'intelligenza extraterrestre? Potremmo rilevare un'altra civiltà che opera e trasmette al livello in cui si trovano attualmente gli umani qui sulla Terra?

0
178
SETI potrebbe rilevare una civiltà simile alla nostra?
SETI potrebbe rilevare una civiltà simile alla nostra?

Un giorno, se la natura sarà gentile con noi, faremo la scoperta più importante di tutte: che non siamo soli nell’Universo. Mentre vari osservatori e missioni spaziali potrebbero presto trovare vita su altri mondi, la nostra ambizione finale è ancora più grande: trovare un’altra civiltà intelligente e tecnologicamente avanzata, ricevere e ascoltare i loro segnali e inviare i nostri segnali e stabilire una comunicazione bidirezionale.

Se c’è qualcun altro là fuori a una distanza ragionevole con cui entrare in contatto, è solo una questione di tempo, tecnologia, investimenti e fortuna prima che le nostre ricerche abbiano successo.

A che punto siamo sulla strada per trovare l’intelligenza extraterrestre? Potremmo rilevare un’altra civiltà che opera e trasmette al livello in cui si trovano attualmente gli umani qui sulla Terra?

0*D0DKRhbtA9HllI3w
Civiltà extraterrestri, se esistono nella galassia o nell’Universo, potrebbero essere rilevabili da una varietà di segnali: elettromagnetici, dalla modifica del pianeta o perché viaggiano nello spazio. Ma finora non abbiamo trovato alcuna prova di un pianeta alieno abitato. Potremmo essere veramente soli nell’Universo, ma la risposta onesta è che non ne sappiamo abbastanza per dirlo. ( Credito : Ryan Somma/flickr)

La prima cosa che dobbiamo capire è che il modo principale in cui stiamo attualmente cercando alieni intelligenti che abbiano creato una civiltà tecnologica è il rilevamento del cielo – e dei sistemi astronomici di particolare interesse – nelle onde radio. Le onde radio sono un buon modo per sondare l’Universo per molte ragioni. Prima di tutto, con lunghezze d’onda molto lunghe, le onde radio possono attraversare la maggior parte del materiale che blocca la luce nell’Universo: polvere, gas e atomi neutri e ionizzati di tutte le specie.

Mentre molte altre lunghezze d’onda della luce vengono assorbite (o, come la chiamano gli astronomi, estinte) da queste forme di materia, per le onde radio sono praticamente trasparenti.

In secondo luogo, le onde radio, a causa delle loro lunghe lunghezze d’onda, possono codificare un insieme molto più ampio di informazioni in una trasmissione allo stesso costo totale di energia rispetto ad altre. Ad esempio, una stazione radio FM che trasmette a 90 megahertz ha una lunghezza d’onda tipica di trasmissione di 3,3 metri.

Rispetto a una tipica lunghezza d’onda della luce visibile dall’occhio umano – tra 400 e 700 nanometri – è possibile codificare tra circa 5 milioni e 8 milioni di volte più informazioni nelle onde radio per lo stesso costo energetico che è possibile nella luce visibile. Per le comunicazioni a lungo raggio, non esiste una forma migliore di luce da utilizzare.



0*RQhMI1OhXAsmF8tE
Le dimensioni, la lunghezza d’onda e le scale di temperatura/energia che corrispondono a varie parti dello spettro elettromagnetico, insieme a oggetti fisici di dimensioni comparabili. Uno dei modi per misurare le dimensioni di un oggetto è far risplendere su di esso luce della giusta lunghezza d’onda; lunghezze d’onda maggiori saranno trasparenti a quegli oggetti, mentre lunghezze d’onda minori saranno assorbite da esso. ( Crediti : NASA e Inductiveload/Wikimedia Commons)

Ma questo sta solo prendendo in considerazione la fisica della luce che viaggia nello spazio. In realtà, ci sono altre forme di luce là fuori che confondono la nostra capacità di captare un segnale trasmesso. Mentre potrebbero essere interessanti per gli astronomi:

  • lo sfondo galattico della radiazione elettromagnetica,
  • il fondo cosmico della radiazione residua dal caldo Big Bang,
  • e la radiazione emessa da varie molecole nell’atmosfera terrestre, come l’ossigeno e il vapore acqueo,

tutte queste generano rumore e disturbano la possibile ricezione di un eventuale segnale extraterrestre.

Vale anche la pena tenere a mente alcune limitazioni quando consideriamo questo problema. Non siamo nello spazio alla ricerca di questi segnali radio; siamo qui sulla superficie della Terra, usando antenne radio fisse e schiere di antenne radio orientabili. Non monitoriamo continuamente l’intero cielo, ma piuttosto ci concentriamo su obiettivi di interesse scelti per periodi di tempo relativamente brevi.

E mentre per impostazione predefinita cerchiamo segnali da altre civiltà nelle frequenze radio, è possibile che altre firme – microonde, firme di neutrini, onde gravitazionali o anche qualcosa a cui non abbiamo ancora pensato – potrebbero essere il modo migliore per comunicare con extraterrestri intelligenti.

0*a1AQGNS3G2 Nqjsg
L’array MeerKAT, il primo passo nella costruzione dello Square Kilometer Array, ha già prodotto una serie senza precedenti di immagini e dati scientifici che ci avvicinano di un passo alla comprensione del nostro centro galattico. La scienza del SETI e la scienza dell’astronomia e dell’astrofisica hanno molte sovrapposizioni. ( Credito : Osservatorio radioastronomico sudafricano)

Dobbiamo anche tenere presente che, qui sul pianeta Terra, non trasmettiamo segnali rilevabili da molto tempo e che la potenza dei segnali trasmessi è cambiata radicalmente nel tempo. Sebbene abbiamo sperimentato le trasmissioni radio all’inizio del XX secolo, si trattava di trasmissioni locali di bassa potenza. Fu solo all’inizio degli anni ’30 che tali segnali emessi dalla nostra civiltà divennero abbastanza potenti da superare il livello del rumore di fondo del nostro Sistema Solare e raggiungere l’Universo oltre il nostro piccolo angolo di spazio.

A partire dagli anni ’60 e ’70, abbiamo persino iniziato a trasmettere i nostri messaggi diretti e ad alta potenza verso obiettivi scelti nello spazio: come singole stelle e gruppi di stelle tutte legate insieme dalla loro stessa gravità reciproca. Con una maggiore potenza e anche trasmissioni a banda stretta, le intensità di questi segnali potrebbero salire più facilmente al di sopra dei rumori di fondo galattici, terrestri e cosmici che altrimenti impedirebbero a tali segnali di essere rilevabili.

0*t
Prima del suo crollo nel 2020, il telescopio di Arecibo è stato il primo a vedere più esplosioni radio veloci dalla stessa sorgente. Sebbene non siano un segnale originato da una civiltà aliena, il telescopio è stato utilizzato per stabilire molti dei limiti più severi all’esistenza della trasmissione di civiltà aliene, oltre ad essere stato utilizzato per trasmettere messaggi dall’umanità nell’Universo. Sfruttare i radiotelescopi rimane forse lo strumento più potente per la ricerca di intelligenza extraterrestre . ( Credito : Danielle Futselaar)

Tuttavia, anche il nostro mondo è cambiato da quell’epoca. Le nostre trasmissioni radiofoniche hanno raggiunto il picco molto tempo fa, nell’era delle trasmissioni televisive e radiofoniche. Ora, con l’avvento del cavo, della tv satellitare, della radio e di Internet, sempre meno persone ascoltano trasmissioni televisive e radiofoniche e, di conseguenza, ci sono meno trasmissioni ad alta potenza a quelle lunghezze d’onda.

È molto probabile che sia necessario uno sforzo concertato sia per comunicare che per ascoltare – ben oltre le onde elettromagnetiche che produciamo semplicemente come sottoprodotto della civiltà umana – se due specie di civiltà tecnologiche provenienti da punti diversi dell’Universo desiderano entrare in contatto.

Una delle possibilità più notevoli sarebbe quella di “piggyback” su una transizione che si verifica in natura, in cui gli effetti combinati dell’emissione atmosferica, del fondo galattico e del fondo di radiazione cosmica sono tutti bassi: alla transizione spin-flip dell’idrogeno (a 1420 MHz di frequenza, o 21 cm di lunghezza d’onda), o alla frequenza in cui si verifica uno dei più potenti maser presenti in natura, la linea dell’ossidrile (a 1662 MHz di frequenza, o ~ 18 cm di lunghezza d’onda).

A frequenze maggiori (lunghezze d’onda più corte), la radiazione cosmica diventa più importante, mentre a frequenze più basse (lunghezze d’onda maggiori), domina il fondo galattico.

Costruire una parabola radio molto grande, magari in un cratere lunare, o in alternativa una schiera di radiotelescopi, sul lato più lontano della Luna, potrebbe consentire osservazioni radio senza pari dell’Universo, anche nell’importantissimo raggio di 21 centimetri. ( Credito : Saptarshi Bandyopadhyay)

Possiamo sognare quali capacità otterremo quando il Very Large Array (ngVLA) di prossima generazione verrà costruito e sarà online. Possiamo sognare di mettere sulla Luna radiotelescopi o addirittura schiere di radiotelescopi: una proposta seria con enormi benefici. Ma – proprio come l’imaging diretto di esopianeti delle dimensioni della Terra, utilizzando la spettroscopia di transito per misurare le atmosfere di mondi potenzialmente simili alla Terra, o gli sforzi per impegnarsi nella paleontologia interplanetaria all’interno del nostro Sistema Solare per scavare organismi antichi (o addirittura esistenti) – questi sforzi guardano tutti al futuro.

E adesso? Che dire dei segnali che stiamo emettendo e/o abbiamo già emesso, e che dire della tecnologia di rilevamento che abbiamo utilizzato o stiamo utilizzando oggi?

Questo deve essere gestito caso per caso, perché ogni particolare scenario che prevediamo ha una fisica diversa in gioco e risulterebbe in un intervallo diverso in cui il rilevamento dei segnali di una civiltà aliena è sia ragionevole che plausibile. Detto questo, esaminiamo le varie possibilità.

Fino a dove sono arrivati ​​i segnali creati dalla Terra che si elevano al di sopra dei vari sfondi cosmici e galattici?

Sebbene il film Contact abbia ipotizzato uno scenario in cui una civiltà aliena riceve la trasmissione dalla Terra delle Olimpiadi del 1936 e ce la rimanda indietro, si scopre che, in realtà, quelle prime emissioni erano soffocate dagli effetti combinati del passaggio attraverso l’atmosfera e le emissioni radio del Sole. Questi segnali, così come tutte le trasmissioni radiofoniche commerciali della prima metà del 20° secolo, erano semplicemente troppo deboli per superare il rumore di fondo che li renderebbe impercettibili per una tecnologia paragonabile a quella di cui disponiamo attualmente.

Ma ci sono state trasmissioni militari con le giuste caratteristiche di potenza e frequenza per essere rilevate da una civiltà tecnologica da centinaia di anni luce: le trasmissioni radar che utilizzate durante la Guerra Fredda per rilevare eventuali missili balistici in arrivo. Dato che questi sistemi sono stati sviluppati per la prima volta alla fine degli anni ’50 e all’inizio degli anni ’60, è ragionevole disegnare una sfera immaginaria di circa 60-65 anni luce di raggio attorno alla Terra e affermare: “se una civiltà simile alla nostra si trovasse entro questa distanza da noi, sarebbe in grado di rilevare la presenza di una civiltà tecnologica sulla Terra dalle trasmissioni che abbiamo già inviato nell’Universo“.

In linea di principio, questa possibilità aumenterà di circa dieci volte con la tecnologia attuale, e la mancanza di segnali di ritorno potrebbe essere usata per affermare che a circa metà di quella distanza (~ 30 anni luce) non ci sono civiltà che hanno ricevuto i nostri segnali interessate a inviarci un segnale di ritorno.

0*vzJVJgFGuM U40CV
Anche se fosse decodificato in modo errato, come qui illustrato, il segnale del messaggio di Arecibo in questo formato appare sufficientemente organizzato da consentire a una civiltà extraterrestre intelligente di concludere che non si tratta di un segnale casuale. ( Credito : jarmokivekas al progetto Wikipedia)

Che dire del messaggio di Arecibo o di altri tentativi di inviare deliberatamente un messaggio alle civiltà extraterrestri?

Segnali come questo potrebbero andare molto oltre, in linea di principio. Con i fattori combinati di:

  • intensità costante,
  • messaggio semplice e ripetitivo,
  • singola e stretta frequenza,
  • raggio di trasmissione diretto e collimato,

non stiamo più parlando di un raggio di poche centinaia di anni luce, ma piuttosto di decine di migliaia di anni luce. Non è un caso che il messaggio di Arecibo fosse rivolto non a una singola stella, ma a un ammasso globulare: un insieme di centinaia di migliaia di stelle tutte situate a poche decine di anni luce l’una dall’altra.

Tuttavia, una civiltà situata lungo la linea di vista di questo raggio dovrebbe essere fortunata a trovarci: dovrebbe guardare nella giusta direzione al momento giusto e registrare il segnale in modo sufficientemente dettagliato per decodificare che contiene effettivamente una sorta di segnale creato in modo intelligente. Purtroppo, non abbiamo inviato questo segnale in modo ripetitivo; non abbiamo continuato a inviarlo per mesi o anni o decenni; non l’abbiamo inviato a un’ampia varietà di obiettivi entro una distanza di comunicazione di andata e ritorno ragionevole. È possibile che un giorno una civiltà lo riceva, lo decodifichi e invii un messaggio di risposta, ma in tal caso, non saremo in grado di saperlo per almeno 50.000 anni circa.

Il segnale WOW!, annotato con l’identificazione originale di Jerry Ehman, mostra la sorgente radio transitoria più luminosa e intensa mai vista da una sorgente astrofisica potenzialmente non naturale. Sebbene non ci sia stata alcuna conferma significativa di questo segnale, potrebbe essere stranamente simile a ciò che potrebbe notare una civiltà che ricevesse il nostro messaggio di Arecibo. ( Credito : Big Ear Radio Observatory)

E il segnale più convincente che abbiamo mai rilevato? Potrebbe provenire da una civiltà aliena?

C’è un solo segnale che abbiamo ricevuto che ha l’aspetto di qualcosa che potremmo aspettarci venga trasmesso da una civiltà extraterrestre: il segnale Wow!. Il 15 agosto 1977 – già 45 anni fa – il radiotelescopio Big Ear ha rilevato un segnale radio anomalo in una particolare regione del cielo: grande intensità, lunga durata e diverso da qualsiasi altra cosa mai vista prima o dopo. Sebbene non avesse una modulazione rilevabile, che è il modo in cui le informazioni vengono tipicamente trasmesse sulle onde radio, ha raggiunto un picco di intensità quattro volte superiore e con una durata di circa 6 volte superiore rispetto a qualsiasi altra sorgente mai vista.

La cosa particolarmente interessante di questo segnale è che si è verificato quasi alla frequenza della suddetta linea dell’idrogeno di 21 centimetri. Potrebbe essere stato il tentativo di un’altra civiltà simile alla Terra di inviare un messaggio simile ad Arecibo, e ci è capitato di trovarci nel suo campo visivo proprio nel momento critico?

Forse. Ma una spiegazione più banale è che un insieme di atomi di idrogeno, che si muovono a circa 10 km/s (una velocità tipica per la materia all’interno della Via Lattea) rispetto a noi, abbia emesso questo segnale e poi si sia fermato. Non sappiamo perché il segnale si è interrotto, ma tutti i tentativi di follow-up non sono riusciti a vedere alcuna fonte o segnale degno di nota nella stessa regione dello spazio.

0*L48JsAz7HbI r5tj
Questa raccolta di stelle luminose che sono relativamente vicine alla Terra è attuale solo a partire dal 2011; ora conosciamo circa 3000 stelle entro 25 parsec (82 anni luce) distribuite su circa 2100 sistemi stellari indipendenti. Questo rappresenta una distanza maggiore di quella raggiunta dai nostri segnali rilevabili, ma contiene meno dello 0,001% di stelle nella Via Lattea. ( Credito : Andrew Z. Colvin)

Naturalmente, le stelle con cui ormai avremmo potuto comunicare ormai, o che avrebbero potuto rilevare la nostra presenza tramite i segnali elettromagnetici che abbiamo inviato, rappresentano solo una minuscola frazione di tutte le stelle presenti nella galassia della Via Lattea. La collaborazione RECONS, nata nel 1994 per censire le stelle più vicine alla nostra, ha esteso la sua ricerca a 25 parsec (circa 82 anni luce), e ha trovato un totale di circa 3000 stelle entro quella distanza da noi.

Per fare un confronto, ci sono circa 400 miliardi (400.000.000) di stelle all’interno della Via Lattea, il che ci ricorda che la nostra presenza non è ancora rilevabile per oltre il 99,999% delle stelle che potenzialmente potrebbero ospitare una civiltà nella nostra galassia.

Tutto questo per dire, sì, è vero: non abbiamo ancora trovato alcuna indicazione di una civiltà extraterrestre. Ma questo non dovrebbe dissuaderci dal cercare, dato che ci occupiamo di questa ricerca da pochissimo tempo con tecniche e tecnologie relativamente primitive. Se vogliamo sapere chi altro c’è là fuori, dobbiamo continuare a cercare finché non troviamo davvero qualcosa.

Nella grande lotteria cosmica della vita, non sapremo quali sono le probabilità di vincere un premio – o se gli esseri umani sono il primo, e unico, premio nell’estrazione – fino a quando non avremo esaminato abbastanza biglietti della lotteria per scoprire le risposte alle nostre domande più profonde.

2