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Recentemente, la CNN ha riferito che l’ultima scoperta mostra che le spesse nubi acide di Venere contengono “fosfina, un gas che significa vita sulla Terra”. Nell’atmosfera di Venere è stato scoperto anche un altro gas speciale: l’ammoniaca. Fosfina e ammoniaca sono entrambi considerati indicatori di vita sugli esopianeti e la scoperta ha scatenato speculazioni sull’esistenza della vita su Venere.

Allora, siamo soli nell'universo?

Il contenuto seguente è estratto da "La questione fondamentale dell'astronomia: chi siamo, da dove veniamo e dove andremo", che è stato ridotto e modificato rispetto al testo originale. Le illustrazioni utilizzate nell'articolo provengono da questo libro. Pubblicato con il permesso dell'editore.

"La domanda fondamentale in astronomia: chi siamo, da dove veniamo e dove stiamo andando", [USA] Neil deGrasse Tyson [USA] James Tryfield, Fu Lei, Hu Fanghao e Wang Tradotto da Ke Chao, luglio 2023 edizione della Jiangsu Phoenix Science and Technology Press.

Chi vuole rispondere a domande come "Cos'è la vita" e "Siamo soli?" sarà inevitabilmente limitato dalle proprie conoscenze: l'unica grande categoria di vita che conosciamo o abbiamo studiato finora esiste solo sulla Terra. Ma la vita sugli esopianeti potrebbe apparire e funzionare diversamente da qualsiasi cosa mai osservata prima, e per continuare la ricerca della vita lì, dobbiamo riconoscere le nostre tendenze miopi.

Molto tempo fa, prima dell’avvento del sequenziamento del DNA e di altre biotecnologie, eravamo soliti dividere la vita in due categorie: piante e animali. Ma in seguito abbiamo appreso che la diversità degli organismi unicellulari e multicellulari su questo pianeta è mozzafiato. Nonostante ciò, tutte le forme di vita conosciute sulla Terra, inclusi animali, piante, protisti, funghi, archaea e batteri, condividono una struttura chimica di base comune, cioè sono tutte costruite attorno agli atomi di carbonio come spina dorsale. Quindi è comprensibile che le persone pensino che tutti gli esseri viventi debbano essere strutturati in questo modo, che tutta la vita sia basata sul carbonio, proprio come le forme di vita nel nostro mondo.

Nei film di fantascienza di Hollywood, gli alieni di solito appaiono in forme umanoidi, il che mostra una tendenza all'auto-preferenza. Perché gli alieni devono avere denti, spalle e dita come gli umani? Inoltre, perché gli alieni devono assomigliare a piante o animali sulla Terra? Se gli alieni nell’universo sono ancora più diversi da noi di quanto noi lo siamo dall’Escherichia coli, allora come potrebbe essere la vita extraterrestre?

Siamo soli? La natura umana ci spinge ad alzare lo sguardo e a pensare.

Due modi di sviluppo della vita diversi dai nostri

Esploriamo insieme due modi di sviluppo della vita diversi dal nostro.

La vita può essere basata su atomi diversi da quelli di carbonio. Un esempio popolare tra gli scrittori di fantascienza è la vita basata sul silicio.

Il silicio è un'alternativa interessante al carbonio perché la sua struttura elettronica è simile al carbonio.

Si trova proprio sotto il carbonio nella tavola periodica, quindi può anche legarsi chimicamente a 4 atomi diversi, il che è una proprietà utile per costruire molecole complesse come il DNA. Ma i legami del silicio tendono ad essere più forti dei legami del carbonio, rendendo meno probabile la formazione di molecole complesse e, quindi, di forme di vita complesse.

Un secondo modo in cui la vita si è sviluppata, diverso da quello che conosciamo, è che la vita potrebbe essere emersa in un ambiente liquido non fatto d’acqua. Conosciamo almeno un luogo in cui esistono laghi non fatti d'acqua: Titano, la luna più grande di Saturno, che è l'unico pianeta conosciuto nel sistema solare ad avere liquidi che scorrono sulla sua superficie. Come accennato in precedenza, in un ambiente a meno 180 gradi Celsius sulla superficie di Titano, laghi di metano liquido ed etano si estendono fino ai suoi poli. In confronto, la temperatura più fredda registrata sulla Terra (misurata in Antartide) è di meno 89 gradi Celsius.

In contrasto con l’ambiente estremamente freddo di Titano, possiamo anche immaginare un pianeta extrasolare con una superficie ricoperta di roccia fusa, dove la vita prospera in fornaci ardenti. Semplicemente non sappiamo quali reazioni chimiche complesse abbiano luogo a temperature così estreme, e potrebbe esserci qualcosa di completamente inaspettato in attesa di essere scoperto.

Rappresentazione artistica dell'esopianeta 55 Cancri e. Orbita molto vicino alla sua stella madre ed è bloccata dalle maree, quindi l'intera superficie rivolta verso la stella madre è probabilmente ricoperta di magma bollente.

Finora abbiamo considerato solo la vita basata su reazioni chimiche, che chiamiamo preferenze chimiche. Tuttavia, scienziati fantasiosi hanno speculato sulle strutture complesse di forme di vita completamente diverse, come l’interazione tra campi elettrici e magnetici o le forze elettrostatiche tra i granelli di polvere nelle nubi interstellari. Come sarebbe questa forma di vita? Se riuscissimo a percepirli anche con i nostri sensi umani ottusi, potrebbero essere incomprensibili a tutti tranne che ai pensatori dalla mentalità più aperta.

La sorprendente gamma di possibili modalità di vita su innumerevoli esopianeti in tutto l’universo ci fornisce prove convincenti che la vita, intelligente o meno, non è unica sulla Terra e non può esistere senza che appaia altrove, sebbene le forme di vita sulla Terra siano emerse da una serie di forme di vita eventi improbabili e rari.

Non c'è dubbio che a noi esseri umani non piace pensare a noi stessi come soli. Molto tempo fa, abbiamo organizzato gli esseri nel cielo: dei, demoni, alieni... La nostra immaginazione non ha limiti.

La lucentezza del sole come potenziale dimora della vita sta svanendo

È stato solo nel 20° secolo che abbiamo avuto la tecnologia per usare la scienza per mettere alla prova le nostre convinzioni sulla vita altra. Nel XVIII secolo alcuni astronomi pensavano che il sole potesse ospitare la vita basata sul carbonio. Naturalmente questi esseri non vivono sulla calda superficie del sole, ma nel solido interno del sole dove credono che debba esistere. Alcuni addirittura immaginavano che se si puntasse il telescopio nella giusta direzione, si potesse vedere attraverso le macchie solari fino a un villaggio abitato sottostante. Dopotutto, a quel tempo non avevamo padroneggiato o compreso la termodinamica, una branca della fisica. La termodinamica ci dice che il calore generato dall'ebollizione esterna farà evaporare qualsiasi villaggio al suo interno.

Nel corso del tempo, la lucentezza del sole come potenziale sede della vita è svanita, ma sono emerse altre strane idee. Ad esempio, nel 1837, l'inglese Thomas Dick pubblicò un libro dal titolo esagerato: "Paesaggi celesti" o "I miracoli rivelati dai sistemi planetari, che spiegano la perfezione di Dio e la diversità del mondo". In questo libro afferma che potremmo trovare esseri umani che vivono negli anelli di Saturno.

Nel romanzo del 1901 "I primi uomini sulla luna" di Herbert George Wells e nel film con lo stesso nome del 1964, gli esseri umani sulla luna incontrarono uomini lunari simili a insetti sotto la superficie.

All’inizio del XX secolo, molte persone credevano ancora che esistesse la vita sulla Luna, su Marte e su Venere. Ad esempio, nel 1901 Welles, lo scrittore meglio conosciuto per la sua opera giovanile La guerra dei mondi, raccontò la storia di un gentiluomo britannico che viaggia sulla luna in cerca di un'atmosfera respirabile e incontra un uomo che chiama l'Uomo del Selenio (La storia della razza dei Seleniti. Questa convinzione divenne autorevole quando il famoso astronomo americano Percival Lowell iniziò a pubblicare libri sulle sue osservazioni di Marte. Lowell immaginava il Pianeta Rosso come sede di una civiltà morente, con una rete di canali che trasportavano l'acqua dai poli all'equatore: un'altra idea perduta sulla vita su Marte.

Oggi sappiamo che la vita (molto probabilmente microbica) è più probabile che si trovi negli oceani sotterranei delle lune come Europa, e c’è anche una debole speranza nelle falde acquifere sotto la superficie di Marte.

Gli scienziati che studiano la vita devono lavorare sotto ostacoli unici nel loro campo. Pubblicamente celebriamo la biodiversità del pianeta, ma in privato ci lamentiamo del fatto che tutto possa essere ricondotto a un'unica origine, a un unico esempio di vita.

Ci sono più di 100 oggetti sferici nel sistema solare che possono essere paragonati e messi in contrasto con la Terra, e la Terra è solo uno di questi. Per inciso, questo è il motivo per cui i dipartimenti di geologia sono diventati così rari nelle nostre università: si sono evoluti in dipartimenti di scienze planetarie.

I biologi, tuttavia, non possono permettersi questo lusso. Ogni essere vivente sulla Terra ha gli stessi meccanismi chimici controllati dalle molecole di DNA, rendendo chiaro che tutti noi ci siamo evoluti da un'unica cellula progenitrice primitiva emersa negli oceani terrestri miliardi di anni fa.

Perché è importante? Immagina se l'unica creatura acquatica che tu abbia mai visto fosse un pesce rosso, allora daresti per scontato che tutte le creature acquatiche siano vertebrati arancioni che preferiscono l'acqua dolce e si nutrono di piante e insetti. Immagina di andare in spiaggia per la prima volta un giorno e di vedere un grande squalo bianco, poi una medusa e poi un granchio. Tutto ciò che sai sulla vita acquatica deve essere rivalutato e solo allora emergerà la biologia marina e di acqua dolce.

L'Allen Telescope Array (ATA), gestito dal SETI Institute della California, continua a condurre osservazioni del cielo per cercare segni di vita intelligente oltre il sistema solare.

Come cambierà la nostra visione della vita?

Come cambierebbe la nostra visione della vita se scoprissimo altre forme di vita?

Innanzitutto, tutta la vita sulla Terra implica processi chimici in cui gli atomi di carbonio si combinano in un ambiente di acqua liquida. Come vedremo nel resto di questo capitolo, quasi tutto il pensiero sulla vita extraterrestre presuppone che questa caratteristica sia presente in tutta la vita che troviamo oltre la nostra. Questo è il punto di vista derivato dal pesce rosso menzionato prima.

Per qualcuno che non ha mai visto un'altra creatura acquatica, immaginare la vita extraterrestre si basa su un pesce rosso. Potrebbero essere in grado di immaginare come potrebbe esistere la vita nell’acqua, ma immaginare e trovare un gamberetto, un tipo di corallo o una balena di 50 tonnellate richiede più informazioni, tempo e soprattutto immaginazione. Quando gli esseri umani mancano di informazioni, è facile per loro sviluppare pregiudizi o preferenze. Scoprire la vita altrove può (o meno) costringerci ad abbandonare le fonti di questi pregiudizi.

·Preferenza per il carbonio: la vita dipende necessariamente dagli atomi di carbonio? Sia gli scrittori di fantascienza che gli scienziati seri hanno pensato alla vita basata sul silicio e su altri atomi.

·Preferenza per l'acqua: l'acqua è l'unico fluido in grado di supportare i processi di formazione della vita? L'ammoniaca e il metano liquido sono tra le altre possibilità, e i chimici hanno selezionato l'idrogeno solforato, il gas responsabile dell'odore di uova marce che a volte sentiamo intorno alle piscine calde.

·Preferenza di superficie: la vita può evolversi solo sulla superficie di un pianeta? In molti luoghi del sistema solare, come sulle lune di Giove e Saturno, la maggior parte dell’acqua liquida non si trova in superficie ma negli oceani sotterranei. E la vita potrebbe evolversi e prosperare interamente nelle atmosfere dei pianeti giganti gassosi?

· Preferenza stellare: la vita può svilupparsi solo su pianeti che orbitano intorno alle stelle? Dopotutto, i calcoli mostrano che potrebbero esserci più cosiddetti pianeti canaglia che vagano per la Via Lattea e oltre rispetto ai pianeti che orbitano attorno alle stelle. Può la vita svilupparsi senza fare affidamento sulle stelle come fonte di energia? Il calore radioattivo all’interno di un pianeta potrebbe sostituire la luce solare?

· Preferenza chimica: dobbiamo chiederci: la vita deve basarsi sulla chimica? Se la vita richiede un flusso di energia, alcuni calcoli teorici suggeriscono che l’interazione dei campi elettrici e magnetici potrebbe sviluppare i livelli di complessità tipicamente associati ai sistemi viventi.

È ovvio che mettere in discussione ogni preferenza apre modelli di vita nuovi e sempre più incredibili. Da dove vuoi iniziare?

La superficie vulcanica e senza vita della Terra primordiale veniva regolarmente bombardata da comete e meteore che portavano con sé gli ingredienti fondamentali della vita da altre parti del sistema solare.

Se hai intenzione di implementare un progetto di ricerca di grandi dimensioni, è utile sapere esattamente cosa stai cercando.

Le persone spesso confondono la ricerca della vita extraterrestre con la ricerca della civiltà extraterrestre, quindi iniziamo con un esperimento mentale. Come avrebbero visto il nostro pianeta i visitatori alieni nei diversi momenti della storia della Terra?

Per i suoi primi 500 milioni di anni, la Terra è stata una sfera calda e senz’aria fluttuante nello spazio, priva di vita, per non parlare di vita intelligente.

Per i prossimi tre miliardi di anni circa, la Terra sarà un mondo fluttuante di melma verde. Microrganismi galleggianti e relativamente semplici raccolgono energia dalla luce solare. C'è vita in questo mondo, ma evidentemente non possiedono ancora quella che chiameremmo intelligenza.

Negli ultimi centinaia di milioni di anni, i visitatori alieni avrebbero scoperto forme di vita più complesse. Quanto a quando potranno varcare la soglia della vita intelligente, dipende da cosa pensi sia vita intelligente: vermi, pesci? Oppure un dinosauro, un primate o un gatto?

La sociologia extraterrestre deve tenere conto delle forme di vita intelligenti provenienti da tutta la galassia e la barra cosmica di Star Wars è un perfetto esempio di sociologia extraterrestre.

Piuttosto che perderci in vaghi dibattiti sulla definizione di intelligenza, diamo un'occhiata a come abbiamo cercato la vita sugli esopianeti finora e confrontiamolo con il modo in cui cerchiamo la vita intelligente.

Fondamentalmente usiamospettroImpara a cercare quelle che gli astrobiologi chiamano biofirme, quelle molecole prodotte da organismi biologici nelle atmosfere planetarie. Queste molecole includono l'ossigeno proveniente dalla fotosintesi e il metano prodotto da microrganismi anaerobici. Ma c’è un problema con questo approccio: queste molecole possono essere prodotte anche attraverso processi chimici e mineralogici standard. Sappiamo, ad esempio, che la luce ultravioletta proveniente dal sole può scomporre le molecole d’acqua nell’atmosfera e produrre molecole di ossigeno senza il coinvolgimento della vita. Attualmente, l’unico modo in cui possiamo rilevare la vita intelligente nell’universo è cercare segnali elettromagnetici emessi intenzionalmente o meno dagli esopianeti, ma ciò significa che definiamo vita intelligente quella che ha la capacità di costruire radiotelescopi. Ciò significa anche che se usiamo la nostra definizione di vita intelligente, il lungo periodo della storia umana dai tempi dell’Homo habilis 2 milioni di anni fa fino al 19° secolo non sarà visibile agli osservatori extraterrestri. Gli organismi multicellulari, o vita complessa, sono apparsi circa 1 miliardo di anni fa. Sulla base di questo calcolo, la vita intelligente, definita come la capacità di emettere segnali radio, rappresenta solo una piccola parte della storia della vita complessa sulla Terra - circa lo 0,00001%.

Le stromatoliti sono strutture sedimentarie biologiche costruite da microrganismi primitivi, mostrate qui in Australia. Anche se oggi sono rari, i microbi che li hanno costruiti erano la forma di vita dominante sulla Terra 3,5 miliardi di anni fa.

È giusto supporre, sulla base dei dati limitati di cui disponiamo, che non esista vita intelligente oltre la Terra?

Anche se abbiamo inviato una flotta di sonde su Marte e le abbiamo lasciate vagare sulla superficie raccogliendo dati, gli scienziati stanno ancora discutendo se esistano microbi su Marte. In altre parole, in base a ciò che sappiamo ora, potremmo vivere in una galassia che contiene molti pianeti verdi galleggianti, forse alcuni con dinosauri che vivono su di essi, ma nessuno dei quali ci invia segnali radio, o almeno alcun segnale che noi può rilevare.

Autore originale/americano] Neil deGrasse Tyson [americano] James Tryfield

Estratto/He Ye

Redattore/Zhang Jin

Introduzione correzione di bozze/Yang Li