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L’inquinamento atmosferico come segnale di civiltà aliene

La ricerca di vita su altri pianeti al di fuori del Sistema Solare si è basata finora sullo studio dei segnali radio provenienti dallo spazio, da un lato, e sull’analisi delle caratteristiche chimico-fisiche degli esopianeti scoperti, dall’altro. Nel primo caso l’eventuale vita aliena che si cerca è una civiltà tecnologicamente avanzata in grado di inviare messaggi a noi terrestri, nel secondo caso invece si può trattare soltanto di semplici microorganismi che potrebbero vivere sui pianeti abitabili.

Secondo una ricerca NASA da pochi giorni pubblicata su arXiv.org, se una civiltà extraterrestre avanzata dovesse abitare da qualche parte nella Via Lattea, noi potremmo accorgercene dall’ inquinamento atmosferico del suo pianeta. Infatti, così come accade sulla Terra, le attività e le industrie aliene inquinerebbero l’ambiente, lasciando dei segni indelebili nell’atmosfera. In inglese queste tracce si chiamano tecnosignatures e differiscono dalle biosignatures, perché non indicano la possibile presenza di vita (come l’ossigeno e il metano), ma piuttosto la possibile presenza di tecnologia.

Lo studio si concentra in particolare sul biossido di azoto (NO2), che viene suggerito come segnale plausibile di una civiltà extraterrestre. Perché proprio l’ NO2? Perché sulla Terra gran parte delle emissioni di questo gas dipendono dalle attività umane e in particolare dai processi di combustione ad alta temperatura (impianti di riscaldamento, motori dei veicoli, combustioni industriali, centrali di potenza, etc.). L’osservazione del biossido di azoto nell’atmosfera di un pianeta abitabile potrebbe quindi indicare la presenza di una civiltà industrializzata.

Rappresentazione artistica di un esopianeta che ospita una civiltà tecnologicamente avanzata. I colori sono esagerati per rendere visibile l’inquinamento industriale. Crediti: NASA/Jay Freidlander.

Naturalmente, questo gas può essere prodotto anche da processi naturali. Per questo motivo è necessario sviluppare dei modelli che stimino la massima emissione di NO2 da fonti non-industriali, in modo da poter isolare l’eventuale contributo industriale alla produzione del gas. Il rischio di falsi positivi c’è e quindi è necessario continuare gli studi in questo campo.

In altre ricerche sui possibili indicatori di tecnologia aliena sono stati presi in considerazione i cosiddetti clorofluorocarburi (CFC), composti largamente usati come agenti refrigeranti fino agli anni ’80 e poi banditi dalla comunità internazionale in quanto principali responsabili della riduzione dell’ozono nella stratosfera terrestre. I CFC, non essendo prodotti da processi biologici, non possono ingannarci come il biossido di azoto. Tuttavia, i processi che li producono sono molto specifici e non necessariamente presenti nelle attività di una civiltà diversa dalla nostra. Invece, l’ NOè un sottoprodotto di qualsiasi processo di combustione, e in quanto tale, è molto più comune.

Orbita di un pianeta transitante. Quando il pianeta passa davanti alla stella (transito o eclisse primaria), la luminosità della stella si riduce di una quantità proporzionale al rapporto tra area del pianeta e area della stella. Inoltre, la luce della stella passa attraverso l’atmosfera del pianeta che imprime nello spettro stellare le sue caratteristiche spettrali. Quando il pianeta passa dietro la stella (eclisse secondaria), il pianeta scompare, togliendo luce riflessa o emissione termica alla radiazione della stella. Sottraendo lo spettro della stella durante l’eclisse secondaria allo spettro combinato stella-pianeta fuori dall’eclisse, si ricava l’emissione del pianeta. Crediti: Sara Seager e William Bains. Fonte The Search for Signs of Life on Exoplanets at the Interface of Chemistry and Planetary Science – Sara Seager e William Bains, Space Sciences ref. articolo https://advances.sciencemag.org/content/advances/1/2/e1500047.full.pdf

Ma con le capacità odierne siamo in grado di rilevare la presenza di NO2 nell’atmosfera di pianeti lontani? Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno simulato l’osservazione di un pianeta analogo alla Terra intorno a una stella come il Sole, che produce una quantità di biossido di azoto uguale alla nostra. Bisogna specificare che non si parla di osservazione diretta del pianeta, ma piuttosto dello studio spettroscopico della stella. Infatti, per scoprire di cosa è composta l’atmosfera di un esopianeta ci sono due strade possibili. La prima consiste nel misurare lo spettro della stella mentre il pianeta le sta transitando davanti e confrontarlo con lo spettro della stella fuori dal transito per individuare le righe di assorbimento prodotte dal passaggio della radiazione attraverso l’atmosfera esoplanetaria. La seconda via invece si basa sulla misura dello spettro durante l’occultazione secondaria, cioè il passaggio del pianeta dietro la stella. Sottraendo questo spettro a quello emesso da stella e pianeta insieme si può ricavare l’emissione del solo pianeta.

Secondo gli scienziati che hanno pubblicato lo studio, con i grandi telescopi spaziali del prossimo futuro (come il James Webb Space Telescope, JWST) saremo capaci di individuare il gas  fino a circa 30 anni luce di distanza e con circa 400 ore di osservazione. Per confronto, la stella a noi più vicina, Proxima Centauri, dista poco più di 4 anni luce, mentre il diametro della nostra galassia, la Via Lattea, si aggira intorno a 150 000 anni luce. Un tempo di osservazione pari a 400 ore ci può sembrare lungo, ma ci sono dei precedenti come la famosa immagine di spazio profondo presa dal telescopio spaziale Hubble, denominata Hubble Deep Field, che ha necessitato un tempo complessivo analogo.

I ricercatori hanno anche scoperto che i pianeti orbitanti attorno a stelle più fredde del Sole, come quelle di classe spettrale K e M, possono avere più biossido di azoto, perché ricevono meno radiazione ultravioletta in grado di rompere il legame che tiene insieme la molecola. Tale circostanza accresce la possibilità di trovare civiltà extraterrestri, poiché le stelle di tipo K e M sono le più comuni della Galassia.

A rendere tutto più difficile però ci sono le nuvole eventualmente presenti nell’atmosfera del pianeta, le quali assorbono la radiazione della stella proprio a lunghezze d’onda simili a quelle del biossido di azoto. Dunque anche le nuvole possono ingannarci simulando la presenza di NO2 e producendo un altro falso positivo. Ancora una volta, soltanto ulteriori studi possono aiutarci a fare chiarezza: una possibilità, ad esempio, è quella di vedere se la naturale variabilità della copertura nuvolosa può essere utilizzata per distinguere le nuvole dal biossido di azoto.

Insomma, la strada è stata segnata, ma siamo solo agli inizi: chissà se in futuro scopriremo davvero una civiltà aliena studiando l’inquinamento atmosferico di un mondo lontano.

Fonti:

Nitrogen Dioxide Pollution as a Signature of Extraterrestrial Technology, Ravi Kopparapu, Giada Arney, Jacob Haqq-Misra, Jacob Lustig-Yaeger, Geronimo Villanueva,
arXiv:2102.05027, febbraio 2021, https://arxiv.org/abs/2102.05027

Is there life on other planets? Exoplanet Exploration, NASA website https://exoplanets.nasa.gov/faq/5/is-there-life-on-other-planets/