Quante civiltà aliene? – parte terza: la scala di Kardashev

mondi alieni3Ci eravamo lasciati con questi numeri.

NUMERO DI CIVILTA’ TECNOLOGICHE OGGI NELL’UNIVERSO
Ottimista: 6 milioni di miliardi
Moderato: 500 miliardi
Pessimista: 1.000

Se poi vogliamo essere più in linea con le correnti scientifiche più accreditate, nella sola nostra Via Lattea ci sarebbero ben 4.590 civiltà in grado di comunicare con noi.

Tuttavia non siamo riusciti a dare una risposta alla domanda perché non li sentiamo.
Colpa delle distanze per alcuni, colpa della nostra attuale tecnologia, per altri.
Forse perché estinte dalla morte delle loro stelle, quelle più anziane, e i loro messaggi non ci sono ancora pervenuti per via della espansione dell’universo. O più semplicemente perché le successive stelle, più giovani, non hanno ancora avuto il tempo sufficiente per la evoluzione in civiltà tecnologiche degli abitanti dei loro pianeti.

Sta di fatto che dopo il primo tentativo di Drake ne sono stati fatti molti altri, soprattutto da parte di ricercatori americani e sovietici.
Da allora a oggi le osservazioni fatte con vari strumenti e in vari osservatori ammontano a più di 200.000 ore, equivalenti a osservazioni continuate per ventitré anni. Frattanto, il progresso tecnologico ha reso molto più efficienti questi mezzi.

Mentre Drake osservava a una sola lunghezza d’onda, a Harvard si può osservare contemporaneamente a più di 8 milioni di canali. Le stelle prese di mira sono sempre quelle di tipo solare o poco più fredde. Ossia stelle che hanno una vita abbastanza lunga – più di 10 miliardi di anni – da permettere, se le altre condizioni sono favorevoli, lo sviluppo di esseri intelligenti.

All’Università Stanford, in California, hanno progettato un analizzatore di spettro, che riceve un segnale abbracciante 10 milioni di Hertz, e in grado di distinguere frequenze separate di un Hertz, il che equivale a dire che ha 10 milioni di canali distinti.
Così un’eventuale civiltà, che trasmetta a una di questi 10 milioni di frequenze, potrebbe essere scoperta. Se la sensibilità dei nostri ricevitori è abbastanza grande, si potrebbero rivelare anche segnali radio non necessariamente inviati nello spazio allo scopo di comunicare con altri sistemi solari, ma usati da questa ipotetica civiltà per trasmissioni fra vari luoghi del loro pianeta o, anche, fra pianeta e pianeta del loro sistema solare.

D’altra parte il progetto SETI, l’organizzazione internazionale che lavora per individuare eventuali segnali intelligenti di natura extraterrestre, non ha rilevato finora nulla di simile nell’analisi sistematica di 88 sistemi stellari nella nostra galassia.

Certo si possono fare infinite ipotesi sul numero, grado di sviluppo, distanza di altre civiltà, sul loro interesse o meno di comunicare con altri sistemi solari, sul modo in cui potrebbero farlo, ma finché non riceveremo un segnale sicuramente artificiale, le nostre ipotesi resteranno tali.

E questo non è ancora avvenuto.
Allora lasciamo da parte questi ragionamenti probabilistici che non ci portano da nessuna parte e ragioniamo su quello che sappiamo.

Cosa sappiamo?
“La vita che abbiamo qui sulla Terra deve essersi generata spontaneamente” – dice Stephen W. Hawking.
“Deve quindi essere possibile che la vita si sia generata spontaneamente altrove, nell’universo”.

Giusto! (non posso permettermi di contraddirlo), ma a quali condizioni?
Per fare questo mi viene in soccorso la nostra compianta astrofisica Margherita Hack.

galaxy-ngc-6744 Questa che vediamo è la galassia NGC6744. E’ la galassia sorella della nostra Via Lattea. Una delle galassie più simili alla nostra nell’universo locale. La vista nell’ultravioletto mette in evidenza la vasta estensione dei bracci di spirale che sembrano soffici e si avvolgono intorno al nucleo e dimostrano che la formazione stellare può avvenire nelle regioni più esterne delle galassie.
La galassia si trova nella Costellazione del Pavo, ad una distanza di 30 milioni di anni luce di distanza dalla Terra.

Vista la somiglianza con la nostra galassia viene spontaneo ritenere che da qualche sua parte ci sono le condizioni per la sviluppo della vita e delle civiltà.
Ma quali devono essere? Vediamo.

1. Condizioni imposte alla stella centrale:
Vi è un certo numero di condizioni cui un sistema solare dovrebbe soddisfare perché vi si possa sviluppare la vita. Naturalmente se facciamo l’ipotesi (assai probabile, vista la grande uniformità di leggi fisiche e di composizione chimica nell’universo, ma non certa al cento per cento), che sia simile a quella che conosciamo sulla Terra.

– La stella centrale dovrebbe essere singola. Un sistema di stelle doppie o multiple impedirebbe lo stabilirsi di orbite planetarie stabili.
– Il sistema planetario dovrebbe contenere pianeti di massa notevolmente inferiore a Giove. La teoria di Cameron e i calcoli di Dole sembrano favorire questa condizione.
– La stella non dovrebbe appartenere alla prima generazione di stelle galattiche, perché in tal caso la materia da cui essa e i suoi pianeti si sarebbero formati non conterrebbe sufficienti quantità di carbonio, azoto, ossigeno, zolfo, fosforo, ferro, necessari per la formazione di composti biochimici.
– La massa della stella dovrebbe essere compresa grosso modo fra 0,5 e 2 masse solari. Stelle di massa maggiore avrebbero una vita troppo breve per permettere l’evoluzione di forme di vita tecnologicamente avanzate. Stelle di massa più piccola non emettono energia sufficiente ad alimentare la vita anche sui pianeti più vicini al proprio Sole. Dati i rispettivi tempi evolutivi, è probabile che la vita microbica sia di gran lunga più abbondante delle forme altamente evolute.

2. Condizioni a cui devono sottostare i pianeti:
– La massa dovrebbe essere abbastanza grande da trattenere un’atmosfera contenente gli elementi base della vita, idrogeno, carbonio, azoto, ossigeno, ma non troppo, come è il caso di Giove, perché l’eccesso di idrogeno distruggerebbe le molecole biochimiche.
– L’orbita del pianeta dovrebbe essere quasi circolare per evitare variazioni troppo forti di temperatura e illuminamento, e ad una distanza tale da mantenere la temperatura media del pianeta a valori accettabili (fra circa -20 e +70 °C).
– L’atmosfera dovrebbe essere tale da permettere la formazione di molecole organiche e da proteggere il suolo dalla radiazione ultravioletta.
– Ci dovrebbe essere abbondante quantità di acqua allo stato liquido. Si ritiene che gli oceani forniscano l’ambiente più adatto perché avvenga la sintesi di molecole complesse prebiotiche e anche dei più semplici organismi viventi.
– È necessaria anche una superficie solida, ritenuta necessaria perché le complesse molecole dette monomeri si trasformino in polimeri.

Tutte queste condizioni sono ricalcate esattamente sulle condizioni riscontrate sulla Terra.
Ma non tutti i bioastronomi sono d’accordo.
Una piccola minoranza pensa che la vita non debba necessariamente avere la stessa origine ed essere ovunque basata su RNA e DNA.
Secondo loro, dunque, la vita potrebbe essere molto più diffusa di quanto ritiene la maggioranza, perché non sarebbe necessariamente soggetta a tutte le restrizioni che le nostre forme di vita terrestre richiedono.

Ok.
Ammettiamo, comunque, che la vita si sia sviluppata da qualche parte dell’universo, la domanda che ora ci poniamo è quale deve essere il grado di civilltà raggiunto per poter affrontare lo spazio.
Qui il discorso si fa più complicato.

Voi penserete che se dotati di intelligenza una civiltà si misura sul grado di conoscenza e sviluppo della matematica, fisica, chimica.
Giusto, è condizione necessaria ma non sufficiente.

La civiltà umana è nata col fuoco, per progredire con il petrolio, l’energia nucleare. Tutte fonti di energia.

La scala di Kardašëv
In un articolo del 1963, intitolato “Transmission of Information by Extraterrestrial Civilizations” l’astronomo russo Nikolai S. Kardashev propose un sistema per classificare il livello tecnologico delle civiltà extraterrestri in base all’energia ad esse disponibile per poter effettuare trasmissioni radio al di là dei confini del proprio pianeta di origine. Tale sistema prese il nome di scala Kardashev.

Nel corso degli anni, questa scala abbandonò il riferimento alle trasmissioni radio, per andare a riferirsi, più in generale, al grado di energia che una data civiltà fosse in grado di utilizzare per qualsiasi scopo.

L’astronomo russo ideò questo sistema di classificazione in quanto notò che il livello del consumo energetico sulla Terra seguiva da secoli un aumento costante.
Questa scala comprendeva originariamente tre fasi ciascuna con un proprio livello energetico caratteristico, a seconda della fonte di provenienza dell’energia utilizzata.

L’esistenza delle civilizzazioni descritte è del tutto ipotetica, ma questa scala è stata utilizzata come base di partenza nella ricerca del progetto SETI ed è inoltre richiamata in varie opere di fantascienza.

Kardashev I
Il primo livello di questa scala viene raggiunto quando una data civiltà riesce a massimizzare tutto il potenziale energetico presente sul proprio pianeta di origine, riuscendo così a sfruttare completamente l’energia che tale pianeta ha a disposizione dalle proprie varie fonti.
Ad esempio, nel caso della Terra, il grado Kardashev I sarebbe raggiunto qualora fossimo in grado di sfruttare appieno, oltre all’energia solare, quella idrica, eolica, e così via. Quindi, secondo questo particolare metodo di classificazione, la Terra sarebbe ancora lontana dal raggiungimento completo del K1.
La civiltà umana sarebbe pertanto una civiltà ancora di “Tipo 0”, in quanto utilizzerebbe solo una frazione dell’energia totale disponibile sulla Terra.

Kardashev II
Passando al secondo livello della scala Kardashev, si trovano quelle civiltà che sono in grado di catturare interamente l’energia prodotta dalla stella del proprio sistema solare. L’aspetto interessante sollevato da Kardashev è che, raggiunto questo secondo livello della scala, grande sarebbe la possibilità che una civiltà extraterrestre possa avere una natura postbiologica. Ma su questo punto torneremo più avanti.

Kardashev III
L’ultimo grado della scala Kardashev è ottenuto da quelle civiltà che sono in grado di sfruttare appieno il livello di energia fornito dalla propria galassia. Questo significherebbe, cioè, che tale civiltà sfrutterebbe l’energia prodotta dalle miliardi di stelle presenti nella galassia,  implicando, di conseguenza, che ogni punto di questa galassia sia stato colonizzato da tale civiltà.

La scala Kardashev, così come originariamente concepita dal proprio autore, terminerebbe al terzo grado, ma ciò non ha impedito ad astronomi e fisici – oltre che ad autori di fantascienza – di concepire gradi ancora più elevati di questa scala, portando alle estreme conseguenze il principio di sfruttamento energetico.
Ad un ipotetico grado Kardashev IV, ad esempio, troveremmo una civiltà in grado di sfruttare l’energia prodotta da ammassi di galassie; al grado Kardashev V addirittura tutta l’energia dell’universo.

Se, ora, vi state domandando cosa sarebbero capaci di fare queste civiltà nei diversi gradi di civiltà, la risposta arriva dallo stesso Kardashev.

Nulla nel grado K1.
Kardashev esplorò le conseguenze di una civiltà di tipo II o III che dirotti tutte le sue risorse di capacità non essenziali, nel tentativo di comunicare con le altre razze.

Una civiltà di tipo II, stimò, potrebbe inviare l’informazione equivalente a una biblioteca di medie dimensioni attraverso la galassia in una raffica di trasmissione che dura soltanto 100 secondi (anche se per viaggiare da un lato della galassia all’altra richiederebbe decine di migliaia di anni).
La stessa quantità di informazioni può essere inviata attraverso una distanza intergalattica di 10 milioni di anni di luce con un tempo di trasmissione di un paio di settimane.

Una civiltà Tipo III potrebbe emettere una biblioteca di informazioni attraverso l’universo intero osservabile con un tempo di trasmissione di 3 secondi (anche se il viaggio al più lontano ricevitore, in questo caso, sarebbe di circa 10 milioni di anni).

Kardashev sostenne che una ricerca come questa sia poco probabile per rilevare una civiltà di tipo I e che il SETI dovrebbe concentrarsi sulla ricerca del tipo di intensi segnali radio che potrebbero essere emanati da civiltà di tipo II o III.

Non voglio portare la cosa per le lunghe.
Ma da queste considerazioni è poco probabile che attualmente ci siano civiltà superiori a Kardashev I.
Pale Blue Dot1
Allora?
Allora non ci resta che abbandonare queste “divagazioni” fantascientifiche per quanto affascinati e passiamo a riassumere quanto detto finora.

La nascita della vita è un caso altamente improbabile, ma, a causa dell’immensità dell’Universo diventa una necessità e la prova sta sul nostro pianeta. La vita nell’Universo quasi certamente esiste anche altrove, ma potrebbe trattarsi solo di virus, o di batteri o di vegetali o di animali acquatici o terrestri. Se esiste qualche civiltà che sia giunta al nostro livello scientifico e tecnologico o che lo abbia superato, è estremamente improbabile che ne possiamo venire a conoscenza, sia per il fattore spaziale che per quello temporale e di sfruttamento delle energie, ai quali abbiamo accennato.

Ma il nostro dovere è continuare a ricercare e un giorno forse non molto lontano la sorpresa di essere presto smentiti.


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5 risposte a Quante civiltà aliene? – parte terza: la scala di Kardashev

  1. Sabrina ha detto:

    Ottimo lavoro, davvero. Congratulazioni, Bruce!

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  2. MARGHIAN ha detto:

    Ciao Bruce. “Natura post biologica”, questo mi incuriosisce. “Sfuttare appieno”, e possibilmente senza sprechi, e’ un traguardo molto difficile da raggiungere- per noi-. Una civilta’ che usasse appieno e con equilibrio tutto l’elettromagnetismo del proprio sistema solare dovrebbe potersi affrancare anche dalla “combustione”. Una civilta’ a quel livello dovrebbe essere pero’ progredita anche “ecologicamente” ed “eticamente”-equa distribuzione delle risorse eccetera-. Ciao, serena domenica 🙂

    Marghian

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  3. Carlo Trevisan ha detto:

    Le civiltà esistono, Maria Valtorta, era una donna che entrò in contatto con Gesù, con contatti mistici. Gli domandò se esistevano gli alieni, e lui rispose che nel cosmo esistono altre forme di vita.

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  4. bruce ha detto:

    Al prossimo contatto “mistico”, la Maria Valtorta dovrebbe chiedere a Gesù di essere un po’ più preciso e non così generico (infatti anche il mio cane dice che non siamo soli). Per esempio dove sono esattamente, quanto sono distanti da noi, quante mani, piedi e teste hanno, se sono verdi o blu, se hanno le sembianze umane o sono degli insetti, se sono vegetariani o carnivori (per il timore che ci raggiungono e ci mangiano).
    E magari sciogliere anche il mistero dove lui abita.
    Grazie.

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