Ovvero… dal SETI nessuna nuova buona nuova?
L’interrogativo sulla possibile esistenza della vita al di fuori della Terra è un problema affrontato scientificamente, anche se talvolta sulla base di idee ed interpretazioni personali, da ormai oltre due secoli. Le speculazioni su questo argomento si sono modificate nel corso del tempo. Nel 18° e 19° secolo un generale ottimismo animava le idee di molti ricercatori sulla presenza della vita un pò ovunque nel nostro Sistema Solare: l’astronomo inglese Herschel immaginava anche la presenza di esseri viventi all’interno del Sole, si pensava ci fosse vita su Venere e alla fine del 19° secolo, l’italiano Schiapparelli e l’americano Lowell ipotizzavano senza incertezze la presenza di vita intelligente e di una civiltà avanzata su Marte, di cui credevano di aver scorto le prove attraverso i loro strumenti. Oggi invece una maggiore “cautela” orienta comunque le ricerche, legata alle difficoltà delle ossservazioni ed alla mancanza, a tutt’oggi, di una qualsiasi evidenza sperimentale relativa all’esistenza della vita al di fuori del nostro pianeta.
La ricerca di civiltà aliene a breve distanza dal nostro Sole, ossia entro un raggio di un centinaio di parsec, si basa sulle due ipotesi seguenti:
- che una civiltà voglia “annunciarsi” nel cosmo, inviando segnali nello spazio
- che per farlo utilizzi la tecnologia delle onde radio.
Un pò di storia
I primi tentativi di ricerca di civiltà extraterrestri mediante la ricezione di eventuali radiosegnali risalgono alla seconda metà del secolo scorso, l’idea di effettuare studi di questo tipo si può far risalire a Giuseppe Cocconi e Philip Morrison, della Cornell University, che nel 1959 pubblicarono sulla rivista Nature il suggerimento per indagare la presenza di segnali radio provenienti da stelle di classe solare, utilizzando la frequenza di 1420 MHz, ossia l’emissione radio dell’idrogeno neutro; definita anche come il “punto d’acqua”, secondo gli autori, avrebbe dovuto essere nota alle civiltà con semplici rudimenti di radioastronomia, per cui sarebbe stata una scelta per così dire “naturale” nei loro tentativi di comunicazione…
Nel 1960 venne quindi avviato il Progetto Ozma, primo tentativo di ricerca di segnali radio di origine extraterrestre. Venne sospeso dopo pochi mesi a causa della mancanza di risultati.
Il presente
In tempi più recenti programmi di ricerca come il SETI@home e il Breakthrough Listen analizzano grandi quantità di dati provenienti dai radiotelescopi alla ricerca di segnali extraterrestri, indicati anche come “tecno-segnature”. Ma come sono strutturati questi due programmi? Innanzi tutto, a differenza del Progetto Ozma, i dati analizzati sono quelli ottenuti durante l’utilizzo dei radiotelescopi da parte degli astronomi per vari tipi di osservazioni, in cui vengono ricercati regolarità attribuibili a segnali extraterrestri.
Il SETI@home è stato lanciato nel 1999, e si basa sull’idea di sfruttare la potenza di elaborazione degli utenti che hanno installato un software apposito sul proprio computer, in modo da poter analizzare grandi quantità di dati provenienti dai radiotelescopi dei ricercatori professionisti. Uno dei primi esempi di ricerca del tipo “Citizen Science”, che attualmente è sospeso.
Il Breakthrough Listen è più recente: lanciato nel 2015, utilizza un approccio più centralizzato rispetto al SETI@home. Finanziato da privati, ha accesso a grandi radiotelescopi in tutto il mondo e si concentra sulla ricerca di segnali radio ad alta frequenza, in quanto questi possono fornire informazioni più dettagliate sulle possibili fonti extraterrestri. Breakthrough Listen utilizza modalità di elaborazione digitale avanzate, come ad esempio l’intelligenza artificiale ed il “machine learning”. Tecniche di questo tipo possono aiutare a distinguere segnali provenienti da eventuali sorgenti extraterrestri, rispetto a quelli prodotti da interferenze o rumore di fondo.
Differenti approcci tecnologici… forse troppo antropocentrici
Le ricerche odierne di segnali radio ad alta frequenza vengono preferite a quelle centrate su frequenze più basse, tipo quella descritta prima al “punto d’acqua”, ossia i 1420 MHz, per vari motivi, tra cui:
- Un segnale ad alta frequenza è indicativo della tecnologia utilizzata dall’eventuale civiltà extraterrestre che lo ha trasmesso; segnali radio di questo tipo possono essere generati solo mediante tecnologie che noi consideriamo avanzate e sofisticate, come ad esempio quelle utilizzate per le comunicazioni satellitari e/o militari. Sarebbero indicative di civiltà e società strutturate in modo complesso, anche se potenzialmente non amichevoli
- I segnali ad alta frequenza sono meno soggetti all’assorbimento e alla dispersione da parte dell’atmosfera terrestre rispetto ai segnali a basse frequenze, e quindi la loro rilevabilità è più semplice, anche se la eventuale sorgente è lontana dalla Terra
- Infine, trasmissioni ad alta frequenza sono meno soggette alle interferenze e al rumore di fondo rispetto a quelle bassa frequenza, e quindi più facilmente distinguibili dai segnali generati dai nostri dispositivi di trasmissione radio-televisivi, e da segnali naturali, prodotti dal dal Sole o da altri corpi celesti.
Le nostre attuali reti di trasmissione dati mediante telefonia cellulare stanno in questi anni sperimentando la transizione dalla tecnologia di quarta (4G) a quelle di quinta (5G) generazione.
Riassumendo e semplificando questo argomento, che è molto complesso ed esula dagli scopi di questo articolo, le rispettive frequenze sono:
- il 4G, a seconda dei Paesi utilizzatori, utilizza frequenze nelle bande da 800 a 1900 MHz
- Il 5G, a seconda dei Paesi utilizzatori, utilizza frequenze da 24 a 40 Ghz
- i dispositivi satellitari utilizzano nelle modalità in/out (da e verso il satellite) indicativamente la banda compresa tra 1.5 e 2.4 Ghz
- i dispositivi militari utilizzano varie bande, non sempre note… possiamo dire che utilizzano frequenze da 30 a 400 Mhz e frequenze per comunicazioni satellitari intorno ai 20 GHz.
Potrebbe sorgere a questo punto una legittima domanda: determinati tipi di alte frequenze, utilizzati da dispositivi appartenenti ad eventuali civiltà aliene, analoghe ai nostri 5G, satellitari e militari, potrebbero essere rilevati da noi? Probabilmente no, a causa della loro scarsa potenza e dei disturbi subiti dai segnali sia nello spazio che durante l’attraversamento dell’atmosfera terrestre.
Il “cuore” della ricerca di segnali extraterrestri
Ma che cosa cercano allora, i moderni programmi di ricerca? Essenzialmente, una trasmissione non casuale, emessa da una civiltà allo scopo di stabilire un contatto con un’altra, piuttosto che trasmissioni emesse a livello locale dalla civiltà aliena e non volutamente indirizzate a potenziali ascoltatori ed eventualmente interlocutori. Nei segnali analizzati vengono ricercate regolarità non attribuibili a fenomeni naturali, come periodicità e modulazioni.
Per trovare questi ipotetici segnali si utilizzano algoritmi di analisi come “turboSETI”, la cui funzione è quella di analizzare grandi moli di informazioni raccolti dai radio telescopi cercando segnali sporadici, ossia che si ripetono senza la regolarità di alcuni fenomeni astronomici naturali, come ad esempio le pulsar; turboSETI cerca essenzialmente piccole variazioni nella frequenza e nell’intensità del dati che potrebbero essere indicative della presenza di un segnale alieno.
Per quanto sino ad ora non abbia identificato con certezza nessun segnale extraterrestre… viene utilizzato per analizzare dati provenienti da vari radiotelescopi, inclusi il Green Bank Telescope e il Parkes Observatory.
EFFETTO DOPPLER
Intuitivamente, tutti abbiamo presente cos’è, e lo sperimentiamo spesso nella vita quotidiana. Facciamo un esempio: siamo fermi sul marciapiede in una stazione ferroviaria, quando un treno si avvicina a noi ed aziona la sirena prima del suo passaggio davanti alla nostra posizione; il suono emesso ci appare più acuto (ossia la frequenza è più alta), mentre dopo che è passato e si allontana, il suono ha una tonalità più grave, (ossia meno aacuta, con una frequenza più bassa).
Tutto qui, l’effetto Doppler: descrive in definitiva come un osservatore percepisce un’onda sonora, oppure un’onda radio o luminosa se l’emittente si sta muovendo rispetto a lui, oppure lui si sta muovendo rispetto alla sorgente od ancora se sorgente ed osservatore sono in moto relativo tra loro. L’immagine seguente è un esempio di effetto Doppler nelle onde generate dal movimento di un cigno nell’acqua: davanti all’uccello le creste delle onde sono più vicine (frequenza maggiore), mentre lateralmente e dietro sono più distanti (frequenza minore).
Credit: Zátonyi Sándo, Wikimedia Commons
Per attribuire un segnale ad una eventuale sorgente extraterrestre non naturale, i dati vengono analizzati utilizzando la metodologia “de-Doppler Search Analysis”, basata su:
- teoria della relatività ristretta, in quanto l’effetto Doppler viene descritto semplicemente in ambito relativistico applicato alle onde elettromagnetiche
- caratteristiche del movimento ipotizzabili per la eventuale sorgente.
Come descritto prima, se una sorgente radio si muove verso oppure lontano dall’osservatore, la frequenza dell’onda emessa risulta quindi modificata. Nel caso di un eventuale trasmettitore alieno, il moto orbitale del dispositivo che orbita attorno alla stella insieme al pianeta, causa periodici aumenti e diminuzioni della frequenza, il cui valore varia quindi per effetto Doppler; e questa variazione a quanto ammonta? Al massimo 4 hertz, un valore molto piccolo. Ovviamente, anche il moto di rivoluzione della Terra attorno al Sole deve essere considerato, causando un periodico allontanamento e avvicinamento tra noi ed un eventuale trasmettitore nell’arco di tempo di un anno.
Mediante la de-Doppler Search Analysis si cercano segnali che mostrino variazioni in frequenza causati dall’effetto Doppler attribuibili al moto orbitale, tentando di identificare ed estrarre le informazioni in esso contenute. Un pò complicato, tutto sommato… Comunque questo tipo di analisi, è stato utilizzato anche in diverse missioni di esplorazione spaziale, come ad esempio nella ricerca di segnali radio provenienti dalla sonda Voyager, in allontanamento dal Sistema Solare.
Che cosa fanno SETI@home e Breakthrough Listen
I programmi SETI@home e Breakthrough Listen eseguono analisi in diverse bande di frequenza, al fine di coprire un ampio spettro di possibili segnali radio di origine extraterrestre. In particolare:
- Il progetto SETI@home esamina principalmente le frequenze tra i 1.420 e i 1.730 MHz, che corrispondono alla cosiddetta “linea di idrogeno neutro”. Questa frequenza è stata scelta perché il segnale di idrogeno neutro è ampiamente diffuso nell’universo, e un’ipotetica civiltà extraterrestre potrebbe utilizzare questa frequenza per comunicare.
- Il programma Breakthrough Listen esamina invece differenti bande di frequenza, tra cui:
le frequenze tra i 1.200 e i 1.500 MHz
le frequenze tra i 4 e i 8 GHz
le frequenze tra i 110 e i 190 GHz.
Queste bande di frequenza sono state scelte perché sono ritenute promettenti per la ricerca di segnali di origine extraterrestre. Ad esempio, la banda tra i 1.200 e i 1.500 MHz contiene la “linea di idrogeno metilico”, che potrebbe essere utilizzata da una civiltà extraterrestre per comunicare.
In sintesi, i programmi SETI@home e Breakthrough Listen eseguono analisi in diverse bande di frequenza, ma tutte sono selezionate perchè considerate promettenti per la ricerca di segnali radio di origine extraterrestre.
Infine, alcune considerazioni personali
Io personalmente dubito della possibilità di rilevare segnali inviati intenzionalmente da altre civiltà, per almeno tre motivi:
- difficoltà tecnica
- antropocentrismo sul “punto d’acqua” e sulla universalità ed inevitabilità delle tecnologie a nostra disposizione, in questa fase particolare della nostra civiltà
- aspettativa (nostra) dell’utilizzo di una tecnologia molto probabilmente obsoleta per eventuali altre civiltà, come le onde radio
- considerazioni di sopravvivenza evolutiva.
Se da un lato trovo commovente l’idea di un “primo contatto” che avvenga secondo le modalità “buoniste” descritte nel romanzo e nel film “Contact”, dall’altro constato che il fenomeno della vita si è evoluto sul nostro pianeta basandosi sul “furto”Si veda il testo del 1995 “The Lucifer Principle”, autore Howard Bloom delle altrui risorse. Mi viene quindi in mente che magari un contatto con civiltà aliene sarebbe orientato più probabilmente alla “Indipendence Day”, o che più semplicemente, forse, i contatti tra civiltà aliene potrebbero non avvenire affatto: gli alieni magari ci sono, ma tengono prudentemente un “bassso profilo” per quanto riguarda la comunicazione interstellare.
Ho citato due storie di fantascienza, in cui la scienza c’entra più o meno, ed anche un testo controverso ma comunque di stampo scientifico in cui la vita biologica del nostro pianeta è vista da una prospettiva poco edificante… varie scienze, tra cui biologia, antropologia e storia, comunque portano evidenze che anche una civiltà che ama definirsi “tecnologicamente avanzata” come la nostra, non rinuncia mai ad “Un terribile amore per la guerra”In questo libro di james Hillman il fenomeno della guerra è descitto come catalizzatore di mutamento psichico a livello dell’individuo e come forza capace di modellare gli archetipi che formano l’immaginario collettivo della specie, nei suoi differenti aspetti sociali, culturali e religiosi. Perché allora dovrebbero farlo eventuali civiltà aliene? E se fossero così, noi vorremmo conoscerle? E viceversa Loro? Vorrebbero conoscerci?