Come farebbe una civiltà aliena che ci osservasse da lontano a capire se la Terra è abitabile e abitata?

Se una civiltà aliena potesse individuarci, saremmo interessanti dal loro punto di vista? E come potrebbero rendersi conto che il nostro pianeta è abitabile ed abitato?

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Come farebbe una civiltà aliena che ci osservasse da lontano a capire se la Terra è abitabile e abitata?

In tutto l’Universo sono visibili trilioni di galassie, ognuna delle quali contiene in genere miliardi e miliardi di stelle. Qui sulla Terra, la vita non solo è nata, prosperata e diventata complessa e differenziata, ma intelligente, tecnologicamente avanzata e ha acquisito la tecnologia per andare nello spazio, almeno fino a un certo punto. Gli ultimi progressi, però, l’esplorazione spaziale e l’era dell’informazione, sono estremamente recenti e lo spazio è enorme. Se una civiltà aliena potesse individuarci, saremmo interessanti dal loro punto di vista?

Certamente, questa è una delle grandi domande su cui riflettere, e la scienza ha molto da dire su ciò che gli alieni vedrebbero guardando la Terra.

  1. il metodo dell’oscillazione stellare, in cui un pianeta in orbita è agganciata gravitazionalmente alla sua stella madre, facendola oscillare lungo la linea di vista dello spettatore e consentendo agli scienziati di determinare il periodo e la massa del pianeta.
  2. il metodo del transito, in cui un pianeta in orbita transita attraverso la faccia della sua stella madre dalla prospettiva di un osservatore esterno, causando periodicamente un calo della luminosità della stella madre mentre il disco del pianeta blocca una parte della luce della stella.
Il transito principale (L) e il rilevamento dell'esopianeta che si tuffa dietro la stella madre (R) del ... [+] esopianeta Kepler KOI-64. Il principale flusso di flusso è come si trovano inizialmente i transiti planetari; le informazioni aggiuntive aiutano lo scienziato a determinare le proprietà oltre il semplice raggio e il periodo orbitale.

Se una civiltà aliena sufficientemente avanzata stesse esaminando la Terra da una grande distanza, e fosse nel giusto orientamento perché il nostro mondo possa transitare attraverso la faccia del Sole dalla loro prospettiva, avrebbero ragioni straordinarie per sperare di scoprire che il nostro mondo è abitato.

È vero: la luce può viaggiare solo ad una certa velocità finita (la velocità della luce), il che significa che anche le stelle più vicine stanno ricevendo solo ora dal nostro pianeta segnali emessi anni o decenni fa. Le stelle più distanti all’interno della nostra galassia oggi vedono la Terra com’era secoli o millenni fa, mentre osservatori in galassie lontane ci vedono come eravamo milioni o addirittura miliardi di anni fa. Tuttavia, le firme biologiche del nostro pianeta potrebbero essere individuate anche a distanza di miliardi di anni luce, poiché gli alieni, se dotati degli strumenti adatti, potrebbero esaminare lo spettro dell’atmosfera terrestre ogni volta che si verifica un transito.

Questa è un'illustrazione dei diversi elementi del programma esopianeta della NASA, tra cui ... [+] osservatori terrestri, come il WM Keck Observatory, e osservatori spaziali, come Hubble, Spitzer, Kepler, Transiting Exoplanet Survey Satellite, James Webb Space Telescope, Wide Field Infrared Survey Telescope e missioni future. Il potere di TESS e James Webb messi insieme rivelerà gli esomooni più simili alla Luna fino ad oggi, probabilmente anche nella zona abitabile della loro stella, mentre i telescopi da 30 metri a terra, il WFIRST, e forse un osservatorio spaziale di prossima generazione come LUVOIR o A HabEx è richiesto di trovare veramente ciò che l'umanità sogna da così tanto tempo: un mondo abitato al di fuori del nostro Sistema Solare.

L’analisi della luce che passa attraverso l’atmosfera del pianeta permetterà di individuare lo spettro di assorbimento o emissione che si manifesta. Abbiamo già usato questa tecnica per scoprire atomi come idrogeno ed elio – e persino molecole come l’acqua – nelle atmosfere dei pianeti oltre il nostro Sistema Solare.

Quando un pianeta transita davanti alla sua stella madre, parte della luce non solo viene bloccata, ma se è presente un'atmosfera ... [+], la filtra, creando linee di assorbimento o di emissione che un osservatorio sufficientemente sofisticato potrebbe rilevare . Se ci sono molecole organiche o grandi quantità di ossigeno molecolare, potremmo anche essere in grado di trovarlo. ad un certo punto in futuro. È importante considerare non solo le firme della vita che conosciamo, ma della possibile vita che non troviamo qui sulla Terra.

ESA / DAVID SING

Se una civiltà aliena fosse stata in grado di osservare il nostro pianeta in qualsiasi momento negli ultimi 2,5 miliardi di anni, avrebbe scoperto un pianeta la cui atmosfera era principalmente composta da azoto, ma con una frazione molto grande e sostanziale di ossigeno molecolare. Il vapore acqueo e il gas argon rappresenterebbero ognuno circa l’1% dell’atmosfera, inoltre sarebbe possibile individuare tracce di anidride carbonica, metano, ozono e alcuni altri composti notevoli.

Questa combinazione di gas sarebbe da considerare una “pistola fumante” per la vita se la trovassimo in un mondo diverso dal nostro. Conosciamo alcuni percorsi inorganici per arrivare a quantità sostanziali di ossigeno su un pianeta, ma raggiungere un livello del 5% o più sembra essere estremamente sfavorevole senza vita. La presenza di ossigeno in un’atmosfera principalmente di azoto è ancora più favorevole per la vita, e quindi se una civiltà aliena osservasse il transito della Terra davanti al Sole, la troverebbe un mondo tremendamente interessante, anche se la osservasse da 100 milioni di anni luce di distanza e potesse vedere, sostanzialmente, l’era dei dinosauri.

Although the exact ratios of the different atmospheric components of Earth throughout its entire... [+] history are unknown, there were large amounts of methane present in the atmosphere prior to 2.5 billion years ago and virtually no oxygen. With the arrival of oxygen, the methane was destroyed, and the planet's greatest ice age began. However, these atmospheric changes were driven by biological processes; the detection of a biologically altered atmosphere could be our first hint of alien life beyond the Solar System.

È un modo abbastanza sicuro per cercare mondi potenzialmente abitati, ma funziona solo per pianeti che si allineano in modo fortuito con la loro stella madre dal punto di vista di un osservatore esterno e distante. È così che i futuri osservatori spaziali, come il James Webb Space Telescope o i telescopi terrestri di 30 metri attualmente in costruzione, pianificano di cercare potenziali biosignature nei mondi più vicini alla Terra.

Tuttavia, siamo certi di non poter individuare la maggior parte dei mondi, anche quelli abitati, se continueremo ad usare solo la tecnica del transito. Se l’allineamento non è perfetto, il transito semplicemente non avverrà e non avremo modo di individuare il pianeta né sondarne il contenuto atmosferico. Ma la tecnologia migliora e presto potrebbe essere portata alla nostra portata una nuova metodologia: l’imaging diretto.

Questa immagine di luce visibile di Hubble mostra il pianeta appena scoperto, Fomalhaut b, in orbita ... [+] la sua stella madre. Questa è la prima volta che un pianeta è mai stato osservato oltre il sistema solare usando la luce visibile. Tuttavia, ci vorrà un ulteriore progresso nell'imaging diretto per rivelare un esomoon o firme avanzate che possono essere attribuite a alieni intelligenti.

A causa della potenza del telescopio spaziale Hubble (e dell’ottica adattativa terrestre), abbiamo già preso le nostre prime immagini dirette di esopianeti. Utilizzando strumenti come un coronagraph o un starshade, possiamo bloccare la luce della stella madre sulle orbite planetarie potenzialmente abitate, visualizzando invece solo il pianeta di interesse.

Da un solo pixel, se siamo disposti ad aspettare e osservare il mondo lontano per grandi quantità di tempo, potremo non solo dire se è abitato o meno, ma potremo anche cercare alcune delle caratteristiche più sorprendenti che troviamo su Terra. Prendendo un’immagine diretta di un pianeta e quantificando le varie lunghezze d’onda della luce che arrivano in tempi diversi, c’è un elenco molto lungo di proprietà che potremmo imparare.

Il concetto di Starshade potrebbe consentire l'imaging esopianeta diretto già negli anni '20. Questo concetto ... [+] il disegno illustra un telescopio usando un'ombra a stella, permettendoci di immaginare i pianeti che orbitano attorno a una stella bloccando la luce della stella a meglio di una parte su 10 miliardi.

Dai cambiamenti di breve periodo e dalle firme spettroscopiche ricorrenti, potremmo determinare qual è il periodo orbitale del pianeta.

Dai colori del pianeta potremo determinare quanta parte del mondo è coperta dall’acqua, dalla terra e dal ghiaccio, e rilevare la presenza di nuvole, se esistono.

Nel corso di un anno (in cui il pianeta fa una rivoluzione completa attorno alla sua stella madre), potremmo determinare:

  • le sue proprietà orbitali (dalle fasi),
  • se le masse terrestri tornano verdi, brune e di nuovo verdi con il passare delle stagioni (da osservazioni fotometriche),
  • e, con una tecnologia sufficientemente avanzata, potremmo persino determinare se c’è un’illuminazione artificiale di qualsiasi tipo che illumina inaspettatamente il lato notturno del pianeta.
Questa immagine composita della Terra di notte mostra gli effetti dell'illuminazione artificiale su come il nostro pianeta ... [+] appare lungo la porzione non illuminata dalla luce solare. Questa immagine è stata costruita sulla base dei dati del 1994 e del 1995 e i 25 anni successivi hanno visto circa un doppio aumento della quantità di luce che gli umani creano durante la notte sulla Terra. Abbiamo conquistato la notte, ma solo a un grande costo ambientale. Con un telescopio abbastanza avanzato, una civiltà aliena potrebbe rilevare queste luci artificiali e dedurre che la Terra è abitata da "alieni" intelligenti.

Per un osservatore situato a meno di 100 anni luce di distanza, quell’illuminazione artificiale sarebbe visibile a un telescopio abbastanza grande e ottimizzato per visualizzare questo tipo di luce debole. È un’incredibile prodezza della tecnologia che gli esseri umani abbiano sconfitto l’oscurità della notte attraverso l’illuminazione artificiale, ma c’è un costo: la perdita dell’oscurità naturale cui le piante, gli animali e altre creature viventi si sono adattate a oltre miliardi di anni di evoluzione.

Tuttavia, c’è un vantaggio che non consideriamo spesso: il fatto che abbiamo modificato l’aspetto naturale del nostro pianeta significa che una specie aliena sufficientemente intelligente che ci osserva potrebbe dedurre l’esistenza di una specie che altera il pianeta. Un tale segno è un fortemente suggestivo del fatto che il pianeta non è solo abitato, ma abitato da una specie intelligente, tecnologicamente avanzata.

A sinistra, un'immagine della Terra dalla fotocamera DSCOVR-EPIC. Bene, la stessa immagine è degradata a una risoluzione ... [+] di 3 x 3 pixel, simile a ciò che i ricercatori vedranno nelle future osservazioni sugli esopianeti.

Senza un secondo esempio di vita nell’Universo, possiamo solo speculare su quali siano le probabilità che la vita possa insorgere su un pianeta potenzialmente abitabile. Nella galassia, in questo momento, potrebbero esserci miliardi di altri mondi abitati, oppure la Terra potrebbe essere l’unico. Potrebbero esserci pianeti con una vita complessa che dura da centinaia di milioni o addirittura miliardi di anni su una pletora di pianeti nella Via Lattea, o potrebbe esserci solo sulla la Terra.

E infine, potrebbero esserci migliaia di specie aliene spaziali nella nostra galassia, oppure gli esseri umani potrebbero essere le creature più avanzate dell’intero Universo visibile. Fino a quando non troviamo un secondo esempio di vita per sapere che non siamo soli, tutto ciò che possiamo fare è speculare.

Ci sono quattro esopianeti conosciuti in orbita attorno alla stella HR 8799, tutti più imponenti del pianeta [...] Giove. Questi pianeti sono stati tutti rilevati dall'imaging diretto preso per un periodo di sette anni, con periodi di questi mondi che vanno da decenni a secoli. Come nel nostro Sistema Solare, i pianeti interni ruotano più rapidamente attorno alla loro stella, mentre i pianeti esterni ruotano più lentamente, come previsto dalla legge di gravità. Con la prossima generazione di telescopi come JWST, GMT e ELT, potremmo essere in grado di misurare pianeti simili alla Terra o alla Super Terra attorno alle stelle più vicine a noi.

Gli stessi segnali che stiamo cercando da altre civiltà – firme atmosferiche, caratteristiche di superficie che si evolvono in un modo particolare, satelliti e veicoli spaziali, persino segnali deliberati e ricchi di informazioni come le onde radio FM – rendono la nostra civiltà rilevabile da civiltà extraterrestri al nostro (o ad  uno superiore) livello tecnologico. Anche da una grande distanza, un pianeta abitato sarebbe identificabile, ma un pianeta abitato da esseri tecnologicamente avanzati è rilevabile solo da quelle civiltà abbastanza vicine da vedere l’attuale livello tecnologico.

Anche se la maggior parte delle galassie nell’Universo sono a molti miliardi di anni luce di distanza, ci sono milioni e milioni di stelle situate a poche centinaia di anni luce dalla Terra. Ciò significa centinaia di milioni di pianeti, milioni di possibilità di vita e persino milioni di possibilità per alieni intelligenti.

Se un mondo così vicino fosse abitato, nemmeno le grandi distanze cosmiche ci impediranno di scoprirli, così come loro saranno più che capaci di scoprire noi.

La velocità della luce può essere un fattore limitante, ma con un tempo sufficiente, l’impatto degli esseri umani sarà visibile a chiunque risieda in una delle oltre 60 miliardi di galassie.

Certo, non sarà possibile avviare conversazioni con il vicinato cosmico ma trovare anche un solo esempio di vita aliena oltre la Terra cambierebbe per sempre la nostra concezione dell’esistenza.

Fonte: Forbes