Vita extraterrestre e dove trovarli

Lo faremo sicuramente, entro questo millennio.

C'era una volta, una roccia solitaria alla deriva nello spazio attorno a una stella normale. Qualcuno ha deciso di seminarlo con una molecola autoreplicante e di prendersi una vacanza per un po 'e tornare in questo luogo poco interessante poco interessante. Non sono mai tornati, ma mi chiedo come avrebbero reagito per essere accolti da oltre 8.500.000 diversi tipi di entità autosufficienti, ognuna con qualcosa di speciale e unico per sé.

Una volta, intendo circa 4,6 miliardi di anni fa. Per quanto mi piacerebbe credere che questa storia sia vera e che un giorno "loro" torneranno, la verità è probabilmente diversa.

Se qualcuno mi chiedesse: "Quali sono le due cose più straordinarie e sbalorditive per te?", La mia risposta senza dubbio sarebbe, la vastità di questo universo e la diversità della vita sulla Terra. Innumerevoli notti a fissare il cielo e innumerevoli giorni osservando la natura, nessuna risposta definitiva ancora.

Cosa siamo noi? Dove è iniziato tutto?

Dalla nostra attuale comprensione, il nostro universo ha circa 13,8 miliardi di anni. È un ecosistema molto antico pieno di momenti storici, ma soprattutto, nella sua intera esistenza, c'è un evento straordinario che spicca e meraviglia gli scienziati fino ad oggi, l'origine della vita.

È quasi come se l'universo avesse creato la vita per definirsi.

Oggi voglio fare una domanda inevitabile,

"Siamo veramente soli?"

Non chiederò semplicemente, ma darò una risposta definitiva entro la fine di questo articolo.

Per risolvere questo, dobbiamo prima capire come è nata la vita e cosa l'ha fatta prosperare come la conosciamo oggi. Se conosciamo la parte "cosa", sapremo dove cercarla.

In realtà siamo un passo avanti nella nostra ricerca. Abbiamo una Terra, un intero pianeta pieno di esseri viventi che ci dimostrano le condizioni necessarie affinché la vita possa prosperare. Un fatto impressionante sul nostro pianeta è che la vita è ovunque guardiamo. I tratti più profondi degli oceani dove nemmeno la luce solare riesce a penetrare, facendo bollire geyser naturali e aree intorno ai vulcani attivi, congelando le regioni polari: la vita è ovunque.

L'idea è semplice: “Se è successo una volta, è ancora più probabile che accada di nuovo. Dopotutto, l'universo ama la periodicità. "

Andiamo ora a fare una caccia al tesoro interstellare per trovare un posto altrove che un giorno potremmo chiamare casa. Alla fine potremmo trovare la vita sotto forma di microbi, ma trovare la vita intelligente è un vero affare. Limitiamo la nostra ricerca di un luogo in cui possiamo sopravvivere come facciamo qui. Un posto simile avrebbe probabilmente il tipo di vita che sappiamo per certo esistere, le forme di vita basate sul carbonio. Stiamo anche limitando la nostra ricerca alla galassia della Via Lattea.

Dopo aver riflettuto per un po ', ecco un elenco di filtri prerequisiti che ho escogitato per restringere la nostra ricerca.

✔ Filtro 1: una stella e un pianeta roccioso

Una stella che brucia (Fonte immagine: Tenore)

Il sole è la fonte primaria di energia per la maggior parte della vita sulla Terra, direttamente o indirettamente. Alcune forme di vita possono sostenere indipendentemente dall'esistenza di una stella, ma su una scala più ampia e complessa, abbiamo sicuramente bisogno dell'energia di una stella. Fino a poco tempo fa, gli scienziati non erano molto sicuri se il nostro sistema solare fosse "The One" o quello tra i tanti là fuori. Con la recente missione Keplero, questi dubbi sono stati messi a tacere. Ora possiamo affermare con sicurezza che quasi ogni altra stella là fuori ha un sistema planetario attorno ad esso, il che significa che ci sono più pianeti che stelle nella nostra galassia. Limitiamo la nostra ricerca ai pianeti che orbitano attorno a stelle simili al Sole perché sappiamo con certezza che una tale stella può fornire condizioni adatte alla vita.

Ecco una semplice intuizione. Se esistesse una stella altrove quasi di dimensioni ed età simili al Sole, avrebbe anche un sistema planetario simile attorno ad essa? Qual è la probabilità che un tale sistema abbia anche un pianeta simile alla Terra e che la vita si sarebbe evoluta lì allo stesso modo in cui ha fatto qui?

Le caratteristiche di base di un tale potenziale gemello solare sono le seguenti:

  • Dovrebbe essere una stella di sequenza principale di tipo G, cioè una stella (essenzialmente simile a un sole) che ha dimensioni simili al Sole e sta fondendo l'idrogeno con l'elio e continuerà a farlo per circa 10 miliardi di anni fino a quando non si esaurisce di carburante e poi espandersi in un gigante rosso solo per liberarsi dei suoi strati esterni per diventare un nano bianco.
  • La sua temperatura superficiale dovrebbe essere di circa 5700 K e l'età dovrebbe essere di circa 4,6 miliardi di anni, dando abbastanza tempo per l'evoluzione della vita intelligente (come la conosciamo).
  • Dovrebbe avere una metallicità simile a quella del sole. Questa è una misura di vari elementi all'interno di una stella che sono più pesanti dell'idrogeno o dell'elio. Ciò che rende questa proprietà interessante è che può indicare indirettamente se e che tipo di esopianeti potrebbe avere il sistema stellare. Le stelle con una maggiore metallicità possono avere giganti gassosi e pianeti rocciosi che ruotano attorno a loro. Possiamo avere una stima che una stella con una metallicità simile a quella del Sole possa avere un simile tipo di pianeti attorno ad essa.

Filtrando dai dati attuali delle stelle osservate, abbiamo molti buoni candidati vicini ai gemelli solari. Torneremo su di loro presto, ma ora vediamo altri criteri considerati.

✔ Filtro 2: Acqua liquida

Gocce d'acqua liquida (Fonte immagine: Reddit)

Un bel giorno, due atomi di idrogeno si legarono a un atomo di ossigeno, e così fu creato l'elisir della vita. L'acqua è per antonomasia per la sopravvivenza del nostro genere. Un essere umano medio non durerà più di una settimana senza di essa.

La distanza da una stella alla quale la temperatura è perfetta per l'esistenza di acqua liquida è spesso definita come la zona dei riccioli d'oro. Idealmente, la temperatura della superficie deve essere compresa tra -15 e circa 70 gradi Celsius. Il nostro focus è sui pianeti trovati in questa zona della loro stella madre. Sulla base dei dati di Keplero, gli astronomi hanno stimato che ci possono essere fino a 11 miliardi di pianeti delle dimensioni della Terra in orbita attorno alle loro stelle madri all'interno della zona dei riccioli d'oro!

✔ Filtro 3: composizione atmosferica

L'aurora boreale si forma quando particelle cariche interagiscono con la nostra atmosfera.

Abbiamo bisogno di ossigeno per il metabolismo e uno strato di ozono per proteggere la vita dai raggi nocivi del sole. La pressione e la composizione devono essere giuste per aiutarci a sopravvivere e prosperare. Abbiamo anche bisogno dell'effetto serra senza il quale la Terra sarebbe stata molto più fresca. Mentre diverse forme di vita possono esistere in condizioni più difficili, limitiamoci in questa ricerca.

Se ti stai chiedendo come possiamo comprendere l'atmosfera di un esopianeta che si trova a diversi anni luce di distanza, abbiamo un metodo semplice ma efficace per farlo. Osservando lo spettro della luce di una stella che attraversa anche l'atmosfera dell'esopianeta, possiamo individuare gli elementi presenti in essa. Gli atomi e le molecole, in generale, assorbono determinate lunghezze d'onda della luce (questo è specifico di un elemento, quindi è più simile all'impronta digitale di quell'elemento). Nelle nostre osservazioni spettrali, queste lunghezze d'onda della luce saranno assenti indicando la loro presenza nell'atmosfera dell'esopianeta.

✔ Filtro 4: un campo magnetico

Il campo magnetico terrestre ci protegge dal vento solare (Fonte immagine: NASA)

La presenza di un campo magnetico ha una forte correlazione con molte cose. Ad esempio, considera la nostra potenziale seconda casa, Marte. La sua atmosfera è molto più sottile (circa 100 volte) di quella terrestre. Sebbene sia all'interno della zona dei riccioli d'oro, non c'è quasi acqua liquida sulla superficie. Non sorprende che non vi siano tracce di vita. La Terra, d'altra parte, prospera con la vita. Una netta differenza qui è l'assenza di un forte campo magnetico su Marte.

Dalla nostra attuale comprensione, il campo magnetico di un pianeta non solo lo aiuta a trattenere la sua atmosfera in una certa misura, ma ci protegge anche dai venti solari e da altre particelle cariche ad alta energia allontanandole.

✔ Filtro 5: distanza dal centro galattico

Se pensavi che essere nella zona dei riccioli d'oro di una stella dovesse bastare, ti sbagli. Il sistema stellare deve anche essere presente in quella che è conosciuta come la "Zona Abitabile Galattica". Queste sono le aree di una galassia in cui la vita ha le maggiori possibilità di sostentamento. Idealmente, si trova a una comoda distanza dal centro galattico e non vicino a supernova o altri eventi stellari violenti che possono rappresentare la minaccia dell'estinzione. La Terra si trova in uno di questi luoghi con un quartiere cosmico relativamente pacifico.

Questa è la zona abitabile galattica della Via Lattea, come previsto da Lineweaver et al (2004).

✔ Filtro 6: altri fattori vari

Ci sono molti altri fattori che possono influire sull'evoluzione della vita. La Terra è l'unico pianeta conosciuto ad ospitare la vita, ma non è così. La Terra è anche l'unica ad avere la tettonica a zolle (ci sono state alcune osservazioni che indicano un'attività simile sulla luna di Giove, Europa). Aiutano a mantenere una temperatura stabile sul pianeta. Ciò suggerisce che la tettonica a zolle può essere essenziale per l'esistenza della vita, ma gli scienziati sostengono che potrebbe non essere una necessità assoluta.

Un'altra considerazione è la presenza dei cosiddetti "buoni giove" nel sistema. I giganti gassosi come Giove che orbitano più lontano dalla loro stella madre possono effettivamente svolgere un ruolo nel deviare asteroidi massicci da una rotta di collisione verso i pianeti rocciosi interni. Questo potrebbe aiutare a prevenire le estinzioni di massa dando abbastanza tempo per l'evoluzione della vita intelligente.

Mentre l'origine della vita sulla Terra sembra essere il risultato di una serie di eventi orchestrati troppo belli per essere una semplice coincidenza, ciò che mi fa pensare che non sia unico è la pura e insondabile dimensione di questo universo. I sistemi stellari e i pianeti che soddisfano tutti i criteri di cui sopra hanno ottime possibilità di evolversi nella vita extraterrestre. Considerando numeri enormi come 11 miliardi di pianeti simili alla Terra, sembra plausibile che alcuni di loro debbano avere una vita intelligente, ma qualcosa è stranamente sbagliato.

Ci sono troppe possibilità per noi di non essere soli. Un piccolo vantaggio altrove di qualche milione di anni avrebbe dovuto generare una civiltà tecnologicamente avanzata che avrebbe già potuto esplorare la nostra galassia. eppure ovunque guardiamo nello spazio, non ci sono quasi bio-firme o tecno-firme, solo un profondo silenzio, un vuoto di oscurità. Eventuali reclami altrimenti vengono quasi sempre respinti come falsi allarmi. Questo è essenzialmente il paradosso di Fermi. Dove sono tutti?

Prima di andare avanti, facciamo prima una stima di come dovrebbe essere la vita comune, statisticamente parlando. Questo può essere scoperto usando la famosa equazione di Drake:

Fonte: Wikipedia

Non abbiamo valori precisi per questi parametri, ma due stime contrastanti ci dicono che siamo o soli o ci sono oltre 15.600.000 di civiltà all'interno della nostra galassia. È uno scenario dappertutto o da nessuna parte. Non ci sono in-betweens.

Più vicino alla verità che mai, è tempo di esplorare l'universo usando i dati che abbiamo (al momento della stesura di questo articolo).

Tornando alla discussione sulle stelle simili al Sole, finora abbiamo identificato sedici candidati vicini ai gemelli, di cui cinque hanno confermato gli esopianeti in orbita attorno a loro. Ma non sperare troppo. L'universo ha sempre qualcosa nella manica per infrangere le nostre aspettative.

Una di quelle stelle, HD 164595 ha un pianeta (chiamato HD 164595b) almeno 16 volte più massiccio della Terra in orbita ogni 40 giorni. Si presume che sia simile a Nettuno e probabilmente non può sostenere la vita, ma interessante nel maggio 2015, gli astronomi hanno rilevato un segnale radio particolare proveniente da quella direzione. Alcuni erano entusiasti del fatto che potesse essere di origine aliena, ma la mancanza di ulteriori prove e osservazioni ha respinto tale affermazione.

Si è scoperto che un'altra stella di nome HD 98649 aveva un pianeta in orbita in un'orbita bizzarra eccentrica. Potrebbe essere una casa improbabile per la vita, ma c'è una speranza migliore a circa 2700 anni luce di distanza. Qui si trova YBP 1194, uno dei migliori gemelli solari trovati finora. Tuttavia, questa stella fa parte di un più ampio ammasso di stelle, a differenza del Sole, ma c'è un esopianeta in orbita che indica che possono essere comuni anche tra i gruppi di stelle. Si stima che questo particolare sia 100 volte più grande della Terra e orbite sorprendentemente vicine alla sua stella. Ciò pone un punto interrogativo sull'abitabilità di questo sistema anche se esistessero altri pianeti non ancora scoperti nella zona di Goldilocks della stella.

Il sistema planetario di un altro gemello solare HIP 11915 è molto più eccitante. Abbiamo confermato che un gigante gassoso di dimensioni di Giove sta orbitando attorno a questa stella e, cosa più interessante, quasi alla stessa distanza di Giove dal nostro Sole. Ciò suggerisce la presenza di pianeti rocciosi interni all'interno del sistema, uno dei quali potrebbe essere simile alla Terra. Gli scienziati prevedono che questo potrebbe benissimo essere il Sistema solare 2.0. Altre osservazioni devono essere fatte per confermare lo stesso.

Salvando il meglio per l'ultimo, abbiamo la stella Kepler-452 situata a circa 1402 anni luce da noi. Ha un esopianeta confermato in orbita con un periodo di 384.843 giorni, abbastanza vicino a un numero che conosciamo molto bene. Anche questo pianeta si trovava all'interno della zona dei riccioli d'oro della sua stella e si stima che la sua temperatura superficiale fosse simile a quella della Terra!

Proprio quando pensavi che i pezzi del puzzle si adattassero perfettamente, abbiamo un problema con la sua stella madre. È molto più antico del Sole (quasi di circa 1,5 miliardi di anni), quindi questo sistema è più simile a una nostra versione futura. Ad ogni modo, se la vita si fosse evoluta lì come ha fatto sulla Terra, la loro civiltà sarebbe milioni di anni davanti a noi, e così saranno le condizioni lì. Non abbiamo prove chiare per questo, ma è una scommessa forte da fare. Gli scienziati del SETI Institute (Search for Extraterrestrial Intelligence) hanno già iniziato a scansionare quest'area alla ricerca di potenziali segnali alieni. Potrebbe essere solo una questione di tempo prima di trovare qualcosa.

Fonte immagine: NASA

La missione di Keplero ha fatto un lavoro sorprendente nella scoperta di Keplero-452b e ora la missione TESS è attualmente operativa con l'unico obiettivo di identificare più esopianeti. Abbiamo appena esplorato la punta della punta dell'iceberg. Sempre più dati arriveranno negli anni a venire con nuove missioni pianificate e siamo sulla buona strada nella nostra ricerca. Anche dopo aver limitato diversi fattori e imposto molteplici restrizioni rigorose, ci sono ancora così tanti posti da esplorare e cercare la vita.

Tutte queste osservazioni sono fatte all'interno della galassia della Via Lattea e, proprio negli ultimi 50 anni, abbiamo fatto alcune scoperte promettenti. Si stima che il nostro universo abbia molto più di 200 miliardi di galassie. Anche se consideriamo che la vita esiste in un solo pianeta in ogni galassia a spirale, il numero di civiltà extraterrestri dovrebbe essere enorme.

Invece di cercare i luoghi ideali dove può esistere la vita, un approccio più semplice sarebbe quello di cercare segnali dallo spazio profondo. Essendo la teoria, qualsiasi vita intelligente molto probabilmente invierebbe trasmissioni nello spazio proprio come noi. Rilevare un segnale radio che rappresenta una trasmissione intenzionale o codificata è una prova garantita della vita intelligente. Abbiamo ascoltato tali segnali per molto tempo.

In passato, ci sono stati diversi programmi come Project Ozma, Projects Sentinel, META, BETA e Project Phoenix, tutti con l'obiettivo primario di rilevare segnali extraterrestri. Come avrai intuito, nessuno di loro è riuscito finora.

Questa non è una ricerca casuale e ci sono diversi suggerimenti da cercare. Uno di questi è la radiofrequenza della pozza d'acqua in cui gli scienziati generalmente cercano segni di comunicazione. Questa frequenza speciale corrisponde alla linea spettrale degli ioni idrossile e dell'idrogeno, due dei composti più abbondanti nell'universo. Questo lo rende un "canale silenzioso", cioè privo di qualsiasi rumore (che viene assorbito da essi) che lo rende ideale per la comunicazione extraterrestre.

Gli scienziati hanno anche cercato varie megastrutture aliene che sono state teorizzate, come una Dyson Sphere, Swarm o Ring, Space Mirror, Hypertelescope, Shkadov Thruster, ecc. Queste sono alcune strutture pazze di fantascienza ma sono teoricamente plausibili e potrebbero essere costruite da una civiltà avanzata. (Tipo 2 sulla scala Kardashev, la misura comune utilizzata per valutare il progresso tecnologico di una civiltà)

Quali segnali abbiamo trovato finora?

The Wow! segnale rappresentato come

Il più delle volte, lo spazio è stranamente silenzioso e anche in quei pochi momenti in cui viene rilevato qualcosa, è probabilmente un falso allarme. Anche così, ne abbiamo trovati alcuni davvero misteriosi come il Wow! Segnale che alcuni scienziati ora pensano provenga proprio da una cometa di passaggio.

La sorgente radio SHGb02 + 14a scoperta nel 2003 sembra essere più innaturale. È all'interno della regione del waterhole ed è stato osservato più volte con una deriva di frequenza simile. Ciò che lo rende singolare è che la direzione da cui proviene non ha stelle nella regione! Fino ad oggi, non esiste una chiara spiegazione della sua origine.

Al momento ci sono diversi programmi in funzione e continueremo a trovare segnali più interessanti. Esiste anche un protocollo formulato chiamato "Post Detection Policy" che stabilisce linee guida universali su cosa fare dopo una potenziale scoperta.

L'intuizione generale di considerare un segnale sconosciuto di origine aliena è la seguente:

  • Non dovrebbe apparire naturale. Dovrebbero esserci alcuni segni evidenti come larghezza di banda ridotta, modulazione, codifica, frequenze multiple, ecc.
  • Non dovrebbe essere un'anomalia una tantum (che generalmente indica che si tratta solo di qualche interferenza o falso allarme). Dovremmo essere in grado di osservarlo ancora e ancora dalla stessa posizione nel cielo.
  • Dovrebbe provenire da un punto specifico e solo da quel punto. Se un tale segnale viene ricevuto da tutte le direzioni, è più probabile che sia di origine naturale anche se potremmo non sapere cosa potrebbe averlo causato. (ad esempio, Fast Radio Bursts (FRBs))

Se sei un astronomo dilettante e trovi qualcosa che soddisfa questi criteri, potresti essere su qualcosa di alieno. Breakthrough Listen è una recente iniziativa avviata nel tentativo di ascoltare le nostre stelle vicine. I dati astronomici raccolti durante questo programma sono resi disponibili al pubblico. Puoi accedervi e condurre le tue ricerche!

La mancanza di prove può indurci a trarre delle prime conclusioni, ma abbiamo appena iniziato la nostra ricerca e credo che il nostro quartiere cosmico sia pieno di segreti in attesa di essere scoperti.

Sappi questo, la prossima volta che guarderai il cielo notturno. È più probabile che vicino a un punto scintillante da qualche parte là fuori ci sia un posto che qualcuno chiama casa, e forse, solo forse, che qualcuno ci stia fissando riflettendo sulla stessa domanda che abbiamo, "Siamo davvero tutti soli?"

La mia ipotesi sarebbe che, entro i prossimi 1000 anni, troveremo o saremo trovati dai nostri compagni cosmici. E quel momento sarà il più significativo dell'esistenza dell'umanità. Ecco un piccolo messaggio che voglio lasciare agli alieni leggendo questo articolo in futuro (beh, sono piuttosto ambizioso):

"Ehilà! Non sono sicuro di poterlo capire, ma grazie per tutta l'ispirazione. Molto prima che sapessimo di te, hai ispirato generazioni di menti curiose ed esploratori come me a sognare un'esistenza oltre i cieli ... "

Ed ecco la mia risposta a questa domanda. No, non siamo soli, non siamo mai stati e non lo saremo mai. Nel peggiore dei casi, anche se i miei pensieri si rivelano sbagliati, li troveremo comunque.

Da qualche parte lungo la linea, saremmo diventati gli alieni che stavamo cercando da sempre.

L'immagine sopra mostra la rappresentazione di un artista di un flusso di eventi in una storia di 13 miliardi di anni dell'Universo dal Big Bang in alto a destra in senso antiorario alla formazione della vita sulla Terra in basso a destra. (Crediti immagine: Indiana University Bloomington)