Alla ricerca di un’altra Terra

Da diversi anni ormai Cheops è in fase operativa. La sonda inviata nello spazio nel dicembre 2019, dall’Agenzia Spaziale Europea (Esa) con la triplice collaborazione italiana dell’Agenzia Spaziale Italiana (Asi), dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e dell’Università di Padova, ha iniziato la sua missione: scoprire pianeti abitabili fuori dal sistema solare. Un tassello fondamentale nella ricerca della vita extraterrestre e magari di Eti (Extra Terrestrial Intelligence), l’intelligenza aliena. Non abbiamo ancora i dati che Cheops ha già iniziato ad accumulare. Però conosciamo la storia. E vale la pena richiamarla alla memoria. Èuna storia antica, quella della ricerca della vita fuori dalla Terra. Più recente è quella della ricerca della vita intelligente fuori dal sistema solare, iniziata circa sessant’anni fa con l’obiettivo di trovare civiltà tecnologicamente avanzate (perché si riteneva al limite dell’impossibile l’osservazione di forme di vita non capaci di farsi “sentire” a distanze siderali). A dare una formidabile accelerazione a Seti (Search for Extra Terrestrial Intelligence) è stato un giovane astronomo americano, Frank Drake, che l’8 aprile del 1960 ha avuto la possibilità finalmente di puntare il radiotelescopio da 26 metri di diametro in dotazione al National Radio Astronomy Observatory di Green Bank in West Virginia verso Tau Ceti, nella speranza di catturare qualche eventuale messaggio proveniente da esseri intelligenti e con una tecnologia abbastanza avanzata da poter lanciare nello spazio segnali radio.

Il merito principale di Frank Drake è aver formalizzato la sua ricerca scrivendo un anno dopo, nel 1961, un’equazione che oggi porta il suo nome e che recita N=R*·f_p·n_e·f_l·f_i·f_c ·L.

N è il numero di civiltà tecnologicamente avanzate presenti in questo momento nella nostra galassia con le quali potremmo comunicare. R* è il numero medio di stelle che ogni anno si formano nella nostra galassia, f_p è la frazione che individua il numero di stelle della Via Lattea che hanno un sistema planetario, n_e è il numero di stelle che hanno almeno un pianeta che rientra nella cosiddetta “zona abitabile” (dove è possibile che nasca e si sviluppi la vita come la conosciamo), f_l è il numero di pianeti nella “zona abitabile” che hanno effettivamente sviluppato forme di vita, f_i è il numero di pianeti su cui si è sviluppata vita intelligente, f_c è il numero di pianeti su cui si è sviluppata vita intelligente capace di comunicare a distanze interstellari e infine L è il periodo (in unità di tempo) durante il quale una civiltà avanzata in grado di comunicare ha inviato segnali nello spazio.

Mai Frank Drake avrebbe immaginato che sarebbe stato presto possibile calcolare, con buona approssimazione, il valore dei primi tre termini dell’equazione (R*, f_p e n_e). Mentre, sia chiaro, restano per ora del tutto indeterminati i successivi quattro termini. Non ricostruiamo come gli astronomi sono riusciti a calcolarlo, ma diciamo solo che il valore di R*, che varia nel tempo, è circa 2 (questo significa che nella Via Lattea ogni anno si formano, in media, due nuove stelle). Non è un valore altissimo, considerato che la nostra galassia di stelle ne ospita almeno cento miliardi.

Uno sviluppo delle tecnologie, che forse Frank Drake non aveva messo in conto, ha reso possibile anche dare un valore quantitativo al secondo termine, f_p. Questa possibilità inattesa si è verificata nel 1995, quando Michel Mayor e Didier Queloz hanno individuato, dall’osservatorio francese dell’Alta Provenza, un grosso oggetto che ruotava intorno alla stella 51 Pegasi e che rispettava tutte le categorie previste dall’International astronomical union per definire un pianeta. Sì, Michel Mayor e Didier Queloz avevano visto, per la prima volta, un pianeta extrasolare, subito ribattezzato, senza grande fantasia, 51 Pegasi b. Per questa loro scoperta, i due astronomi hanno ottenuto il Premio Nobel per la Fisica nel 2019.
Ecco dunque che, con diverse tecniche indipendenti, nell’ultimo quarto di secolo è iniziata la caccia ai pianeti extrasolari.

La Extrasolar Planets Encyclopedia, fondata proprio nel 1995, ha iniziato a catalogarli. L’elenco, nel momento in cui scriviamo, ne conta 4 266. Un numero che, su base statistica, ci dice qualcosa che non era affatto scontato all’epoca dell’elaborazione dell’equazione di Drake: ogni stella della Via Lattea ha almeno un pianeta che le ruota intorno. In pratica f_p è uguale a 1 e questo significa che nella nostra galassia vi sono almeno cento miliardi di pianeti! Un numero davvero incoraggiante per chi cerca Eti. E anche per chi cerca solo la vita, sia pure non intelligente e incapace di tecnologie avanzate.

Non tutti questi pianeti, però, sono simili alla Terra (pianeti solidi, né troppo piccoli né troppo grandi) e soprattutto si trovano nella “fascia di abitabilità”, ovvero a una distanza dalla loro stella in cui ci sono le condizioni per l’esistenza di acqua liquida, ritenuta elemento indispensabile per la vita. Tra i 4 266 pianeti extrasolari finora individuati solo 55 possono essere definiti, in qualche modo, abitabili. L’elenco è costituito da un pianeta sub-terrestre (tipo Marte, per intenderci), 20 pianeti simili alla Terra e 34 pianeti cosiddetti “super Terra”, più grandi della Terra ma ritenuti comunque abitabili.

Allo stato delle cose, dunque, poco più dell’1% dei pianeti sono “attrezzati” per ospitare la vita. La percentuale è piccola, ma non trascurabile. Significa che nella Via Lattea di pianeti candidati a ospitare la vita ve ne sono almeno un miliardo.

Ma stiamo ragionando al ribasso, perché non è facile osservare pianeti extrasolari simili alla Terra. Nel nostro sistema solare i pianeti rocciosi nella fascia di abitabilità sono pari al 25% (Marte e la Terra su otto pianeti complessivi), ma la statistica è troppo piccola per poterne trarre conclusioni generali. Tra i pianeti extrasolari, invece, la percentuale calcolata è dell’1,3%. Non sono pochi, anche nel caso più restrittivo.

Allarghiamo un po’ il discorso. Le stelle della nostra galassia potrebbero essere non 100 ma 400 miliardi. Ciascuna ha, in media, un pianeta e quindi i pianeti che orbitano intorno a una stella sono in numero compreso tra 100 e 400 miliardi. Poniamo che siano 200 miliardi. Se i sistemi planetari sono simili a quello solare, i pianeti nella fascia abitabile sarebbero 50 miliardi. Se invece la percentuale è quella finora rilevata tra gli esopianeti, sarebbero all’incirca 2,5 miliardi. Probabilmente la verità sta nel mezzo, perché, come abbiamo detto, con le tecnologie attuali è più facile individuare grossi pianeti extrasolari che non oggetti simili alla Terra. Dunque nella via Lattea potrebbero esserci 25 miliardi di pianeti nella fascia abitabile. Non sono davvero pochi.

Numeri che non sono molto diversi da quelli elaborati dai centri di ricerca più autorevoli. La Nasa, per esempio, valuta che i pianeti Earth-like siano molto comuni nella Via Lattea: almeno 10 miliardi. E quasi tutti potrebbero avere una stretta somiglianza con la nostra Terra: acqua liquida e atmosfera adatta. In generale, le valutazioni degli esperti oscillano all’interno dell’intervallo 0,5-40 miliardi di pianeti Earth-like. Di conseguenza possiamo assegnare un valore a n_e, il valore 0,1. Il risultato, però, è affetto da un errore piuttosto grande.
Ecco perché aspettiamo con grande curiosità i dati che ha iniziato a raccogliere il satellite Cheops, che indagherà il cielo con sistematicità e alta definizione di dettaglio. Il satellite è parte della missione Cosmic Vision 2015-2025 dell’Esa e il suo compito, oltre a quello di scovare nuovi generici esopianeti, è soprattutto quello di indagare la natura di pianeti extrasolari più grandi della Terra e più piccoli di Nettuno. Cheops, in altri termini, si sta dedicando ad analizzare le caratteristiche fisiche e chimiche dei pianeti extrasolari Earth-like già conosciuti, per studiarne con grande precisione la natura. Dovrà dirci se sono rocciosi, se c’è acqua liquida, se hanno un’atmosfera e possibilmente qual è la composizione chimica di questa atmosfera. Responsabile scientifico della missione Cheops è proprio Didier Queloz, l’astronomo che con Michel Mayor ha scoperto il primo pianeta extrasolare.
Il suo team, in cui sono presenti moltissimi italiani, non ha un compito facile visto che dovrà osservare il transito dei pianeti candidati davanti alla loro stella. Se Cheops dovesse osservare da lontano il nostro sistema planetario, avrebbe una probabilità pari allo 0,5% di vedere la Terra transitare davanti al Sole. Detto in altri termini, Cheops può sperare di osservare il transito di un pianeta Earth-like solo studiando 200 sistemi planetari. La sua è una missione che, tra le sue virtù, comprende la pazienza. Resterà da vedere, poi, se pianeti simili alla Terra ospitano davvero la vita e anche quella intelligente. Ma questa è un’altra storia.