SETI - Italia: ricerca di intelligenze extraterrestri

« Older   Newer »
  Share  
view post Posted on 19/11/2008, 18:00

ottimo

Group:
Administrator
Posts:
4,060

Status:


Premessa

Gli ultimi anni sono stati ricchi di nuove scoperte astronomiche rese possibili sia da osservatori basati a terra che da osservatori in orbita. Queste hanno pesantemente contribuito alla incredibile crescita della Bioastronomia, nuova branca della scienza che, come un grande mosaico, è composta da molteplici settori della ricerca moderna. La Bioastronomia indaga sull'origine, sull'evoluzione e sull'espansione della vita nell'universo. Le recenti scoperte di pianeti extrasolari e di molecole prebiotiche in nubi interstellari sembrano indicare che probabilmente la vita, come noi la concepiamo, non è un fenomeno unico nell'universo. È anche vero che l'uomo esiste perché nel cosmo, fin dalla sua lontanissima origine, si sono verificate una serie di situazioni favorevoli (ma anche estremamente critiche) che ne hanno reso possibile la nascita e l'evoluzione. Alcune delle costanti universali, come la velocità della luce, la costante di Planck o la velocità con cui l'universo iniziò ad espandersi, hanno assunto in natura quei precisi valori che hanno permesso molto più tardi la comparsa e l'evoluzione della vita. Se la velocità con cui l'universo ha iniziato ad espandersi fosse stata minore o maggiore di quella assunta in natura (a livello di meno di una parte su dieci milioni), sulla Terra non ci sarebbe mai stata la vita. Il carbonio stesso, uno degli elementi fondamentali per la chimica della vita, è stato generato da reazioni termonucleari all'interno delle stelle che lo hanno reso poi disponibile in grandi quantità alla fine della loro evoluzione durata miliardi di anni. Tutte queste meravigliose coincidenze potrebbero avere determinato l'apparizione dello stesso miracolo "vita", magari intelligente, anche su altri pianeti. La possibilità di esistenza di vita extraterrestre appariva realistica già fin dagli anni 50 quando due ricercatori americani (Urey e Miller) dimostrarono che immettendo acqua, ammoniaca, metano ed idrogeno in un'ampolla sottoposta a forti scariche elettriche, si potevano ottenere molecole complesse come gli amminoacidi, elementi fondamentali per la chimica della nostra vita.

La domanda cui si vorrebbe tentare di rispondere ora è "siamo gli unici esseri viventi ed intelligenti nell'Universo?". A questa domanda tenta di dare sperimentalmente una risposta il programma SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence). Avviato negli USA (NASA) negli anni settanta, costituisce ora una delle componenti più importanti di quel consorzio interdisciplinare che è la Bioastronomia. E` un programma a largo respiro internazionale che, mediante l'uso di grandi radiotelescopi, si propone di monitorare la banda delle microonde alla ricerca di segnali radio provenienti da civiltà extraterrestri in possesso di una opportuna tecnologia radio. Il programma, sospeso dal congresso americano nell'Ottobre 1993 per carenza di fondi, è ora gestito dal SETI Institute, che opera sulla base di contributi volontari da parte di industrie e privati.


 
Top
view post Posted on 19/11/2008, 21:26

ottimo

Group:
Administrator
Posts:
4,060

Status:


Attraverso quale finestra dello spettro
elettromagnetico è più vantaggioso
osservare?


Nella scelta della banda dello spettro elettromagnetico attraverso cui cercare tracce di vita intelligente si deve tenere conto che, dovendo osservare con strumenti basati a terra, solo le finestre radio ed ottica sono "aperte" sull'universo. In altre parole l'atmosfera è trasparente solo alle frequenze relative a queste bande mentre alle altre (infrarossi, ultravioletti, X e Gamma) è completamente opaca, se ne deduce che la ricerca da terra può essere condotta solo attraverso queste due bande. Il programma SETI prevede l'uso della finestra radio attraverso la quale i radiotelescopi studiano il cielo a lunghezze d'onda non percepibili dall'occhio umano. Le onde radio sono anche caratterizzate dal fatto di potere attraversare regioni dello spazio che sono invece "opache" alle emissioni presenti sulle altre bande dello spettro elettromagnetico. Per questo tipo di indagine vengono impiegati i grandi radiotelescopi oggi disponibili, grazie anche all'enorme sensibilità offerta da queste complesse strumentazioni. Infatti, date le distanze, un eventuale messaggio radio trasmesso da un'ipotetica civiltà extraterrestre arriverebbe sulla nostra Terra con un livello di segnale incredibilmente basso. Una volta stabilito l'impiego della banda radio, resta da determinare a quale frequenza sintonizzare gli strumenti per provare a ricevere segnali radio extraterrestri. Come si vede nella Figura 1, la zona della banda radio meno "disturbata" dal rumore di origine cosmico è quella compresa tra 1 e 10 GHz all'interno della quale si predilige l'intervallo di frequenza compreso tra l’emissione dell'idrogeno neutro (H) e dell’ossidrile (OH) (fra 1,4 e 1,6 GHz). Questa scelta si basa sull'ipotesi secondo cui se una civiltà extraterrestre volesse deliberatamente farsi notare, potrebbe decidere di trasmettere un segnale monocromatico nelle vicinanze di queste frequenze, probabilmente molto "studiate" da radioastronomi di altri mondi, data l'importanza e l'abbondanza di tali elementi nell'universo.


Figura 1. Parte della banda radio adatta alla ricerca per il basso rumore di fondo
 
Top
view post Posted on 23/11/2008, 20:06

ottimo

Group:
Administrator
Posts:
4,060

Status:


Fino a che distanza l'attuale tecnologia permette di indagare e che segnale si cerca?

Si può intuire che la tecnologia attuale non permette una ricerca estesa a tutta la Via Lattea (100.000 anni luce di diametro) e tanto meno a tutto l'universo. Enormi problemi e limitazioni tecnologiche rendono al momento possibile un'indagine in uno spazio molto limitato. Un'ipotetica civiltà extraterrestre ad appena 100 anni luce (Figura 2) che decidesse di inviare un segnale radio in tutte le direzioni per fare notare la propria presenza, dovrebbe impiegare trasmettitori con potenze di circa 66.000.000.000 watt (66 GW) per rendere possibile la ricezione sul nostro pianeta ascoltando con la più grande antenna (radiotelescopio di Arecibo) collegata ad apparecchiature molto sofisticate. Se la stessa civiltà fosse a conoscenza della nostra presenza, cosa estremamente improbabile, potrebbe puntare un'antenna parabolica di 300 m di diametro verso la Terra ed inviare un segnale di appena 3.300 watt per essere rivelato nelle stesse condizioni del caso precedente.



Figura 2. Scenario relativo alla ricezione di un segnale emesso da una antenna omnidirezionale da un pianeta X a 100 anni luce

A livello internazionale si parla già di radiotelescopi della prossima generazione, equipaggiati con superfici collettrici di circa 1 km quadrato, denominati SKA (Square Kilometer Array), per cui i limiti sopra riportati potrebbero essere completamente stravolti entro i prossimi dieci anni.

A questo punto viene spontanea una domanda: ma che tipo di segnale o di informazione si intende cercare? Dopo varie considerazioni, legate prevalentemente ad aspetti tecnologici, si è deciso di cercare un segnale di tipo monocromatico in un primo tempo e pulsato successivamente. Quest'ultimo, a differenza del monocromatico, contiene maggiore informazione, ma è più difficile da rivelare. Un segnale monocromatico presenta una concentrazione di energia su una sola frequenza, mentre quello ad impulsi presenta una concentrazione di energia nel tempo. È per questa ragione che, momentaneamente, il SETI (ed in particolare il SETI-Italia) ricerca un segnale radio monocromatico cioè quella che in gergo si chiama portante radio. È molto efficiente per chi lo trasmette (tutta la potenza disponibile si concentra sulla sola portante radio) ed è facilmente riconoscibile da parte di chi lo riceve. Non esistendo segnali monocromatici in natura, è semplice da distinguere dai segnali a larga banda di origine naturale che quotidianamente vengono ricevuti ed elaborati dai radiotelescopi. Un eventuale segnale alieno modulato (portante + informazione), tipo quelli che siamo abituati a ricevere dai trasmettitori "terrestri", non sarebbe di grande utilità per l'estrema complessità del processo di estrazione dell'informazione contenuta. Si pensi già alle difficoltà a cui andremmo incontro nel tentare di estrarre informazioni da una trasmissione di "radio Pechino" nel caso non si conoscesse il cinese. Immaginiamoci quali potrebbero essere i problemi che dovremmo affrontare nel processo di decodifica di un messaggio alieno di cui non si conosce né il tipo di modulazione né tanto meno il relativo codice informativo! Allo stato attuale il SETI si propone di ricercare una portante radio affetta da spostamento doppler introdotto dalla componente radiale del movimento relativo dei pianeti (Terra - pianeta X). Questa particolarità ci farebbe capire che il segnale monocromatico ricevuto arriva dallo spazio, inviato, intenzionalmente o no, da un'eventuale civiltà extraterrestre in possesso di una opportuna tecnologia "radio".
 
Top
view post Posted on 23/11/2008, 21:39

ottimo

Group:
Administrator
Posts:
4,060

Status:


Quante civiltà potrebbero esistere all'interno della Via Lattea?
Per tentare di dare una risposta plausibile a questa importante domanda, usiamo la formula di Drake (Frank Drake è uno dei padri fondatori del SETI). Questa ci dà una buona stima circa l'ipotetico numero di civiltà potenzialmente rilevabili:

N = R . Fp . Ne . Fl . Fi . Fc . L

Dove:


N = numero di civiltà nella Via Lattea le cui emissioni radio sono potenzialmente rilevabili;

R = velocità di formazione di stelle (numero di stelle per anno) "adatte", tipo il Sole, all’interno della Via Lattea;

Fp = frazione di queste stelle che presentano sistemi planetari;

Ne = numero di pianeti per sistema con ambiente adatto alla vita;

Fl = frazione di pianeti in cui la vita si evolve;

Fi = frazione di pianeti in cui si evolve vita "intelligente";

Fc = frazione del numero di civilizzazioni che sviluppano una tecnologia in grado di lasciare un segno della loro presenza nello spazio (ad esempio onde radio);

L = periodo di tempo in cui questa civiltà rilascia nello spazio evidenze della sua presenza come, ad esempio, onde radio.


Se, per puro esercizio, assegniamo ai fattori appena descritti valori plausibili:


R = 30

Fp = 20%

Ne = 1

Fl = 10%

Fi = 20%

Fc = 10%

L = 1000 anni


si ottiene una stima del numero N di ipotetiche civiltà presenti nella nostra galassia, in grado di "farsi sentire", pari a 12.
 
Top
view post Posted on 24/11/2008, 17:51

ottimo

Group:
Administrator
Posts:
4,060

Status:


Come si osserva e cosa si sta facendo nel nostro paese?

Nell'ambito di osservazioni SETI si dovrebbe puntare l'antenna del radiotelescopio nella giusta direzione e con la dovuta precisione onde evitare di raccogliere segnali provenienti da altre direzioni. Una volta puntato correttamente (e questo rappresenta già un grande ostacolo visto che non si sa dove possano essere queste ipotetiche civiltà), si presenta la necessità di sintonizzare il radiotelescopio sulla frequenza corretta, corrispondente cioè a quella dell'eventuale trasmettitore alieno. Non lo possiamo assolutamente sapere anche se, come visto in precedenza, vi possono essere ipotesi di lavoro che portano a considerare la banda 21 - 18 cm (1,4 - 1,6 GHz) come molto probabile. Noi da Terra ci comporteremmo in questo modo nel caso volessimo fare notare la nostra presenza! Non sapendo quindi a che frequenza sintonizzarci, dove puntare le antenne ed in quale momento osservare, non sarebbe plausibile chiedere "tempo antenna" per effettuare osservazioni di cui non si conoscono le modalità operative. L'approccio migliore al programma (soprattutto per il basso costo) è quello basato sulle osservazioni SETI effettuate in parallelo (piggy back) alle normali osservazioni in corso alla antenna parabolica VLBI (Figura 3). Una frazione del segnale radio viene inviata al sistema Serendip IV che, con i suoi 15 MHz di banda di ingresso e 24.000.000 di canali, cerca, nelle condizioni di puntamento e frequenza operativa in cui sta lavorando l'antenna, la presenza di un segnale di chiara origine extraterrestre. Tale analisi di spettro fornisce, di fatto, anche informazioni fondamentali circa la situazione interferenze radio (a banda stretta); queste costituiscono un problema sempre più pressante per i radiotelescopi (come l'inquinamento luminoso lo è per i telescopi ottici) e gettano ombre sul futuro della radioastronomia (Figure 4 e 5). L'opportunità di usare il sistema Serendip IV in compiti di monitoraggio continuo delle interferenze radio è di notevole importanza per le operazioni di controllo delle stesse e rende ancora più interessante ed utile l’esecuzione di osservazioni SETI in parallelo alle normali operazioni dell'antenna VLBI.

image

Figura 3. Schema a blocchi della configurazione del sistema Serendip IV

Le attività SETI, con il sistema Serendip IV, sono iniziate nella primavera del 1998 e non hanno portato finora a nessun risultato. Si sono registrati solo sospetti (che non sono mai stati confermati) e interferenze radio terrestri di varia origine e tipologia. La probabilità di captare segnali alieni è comunque molto bassa e anche se nei prossimi 20 anni non avremo ricevuto nulla, varrà comunque la pena continuare le ricerche adottando modalità osservative nuove, perché potremmo avere osservato in modo sbagliato, nei punti sbagliati e nei momenti sbagliati.

image
Figura 4. Situazione inquinamento radio (satellite FORTE)
image
Figura 5. La situazione dell'inquinamento luminoso in Europa
La nostra convinzione ci spinge a cercare in tutti gli angoli della nostra galassia in cui l’attuale tecnologia ci permette di arrivare, tenendo sempre presente il motto di Frank Drake: "la mancanza dell'evidenza non significa l'evidenza della mancanza".


Edited by birillino8 - 24/11/2008, 21:28
 
Top
view post Posted on 24/11/2008, 21:27

ottimo

Group:
Administrator
Posts:
4,060

Status:


Sviluppi futuri

Il programma SETI nel nostro paese è a "fondi zero", almeno fino al momento della stesura di questo articolo. Si guarda con grande fiducia alla Bioastronomia che, sotto la direzione di Cristiano Batalli Cosmovici, sembra decollare definitivamente anche da noi. Questo significherà avere, finalmente, finanziamenti dedicati a questa importante ed affascinante ricerca che permetteranno la progettazione di acquisizioni dati velocissime con post analisi in tempo reale. Questi nuovi back ends renderanno possibile l'implementazione di nuovi algoritmi più efficienti della ben nota Fast Fourier Transform usata fino ad ora, tipo le trasformate KLT (Karhunen / Loève Transform) ed analisi Wavelet. Nell'ottica di mantenere bassi i costi del programma, quello che si intende fare ora (oltre alle osservazioni in parallelo tipo Serendip IV) è di seguire le orme del SETI@Home americano che distribuisce via Internet i dati acquisiti ad Arecibo a milioni di utenti volontari che, in tutto il mondo, mettono a disposizione il proprio Personal Computer per la post elaborazione dei dati. Milioni di PC che lavorano insieme sintetizzano un grande elaboratore virtuale che, oltre a coinvolgere il singolo in questa affascinante ricerca, ha un costo che è quasi inesistente! Con il permesso dei responsabili del SETI@Home noi vorremmo acquisire dati durante le normali attività osservative dei nostri radiotelescopi e distribuirli per la post elaborazione a volontari. I dati acquisiti dai radiotelescopi di Medicina in futuro saranno a disposizione di tutti i collaboratori tramite un server installato presso l’associazione culturale CRIACESIA di Milano. Chi vorrà collaborare con la ricerca italiana di civiltà extraterrestri mettendo a disposizione il proprio PC, potrà scaricare ed elaborare i nostri dati attraverso questo server che costituirà la nostra "porta" verso il mondo dei collaboratori esterni.
 
Top
view post Posted on 24/11/2008, 23:22

ottimo

Group:
Administrator
Posts:
4,060

Status:


Conclusioni

Il programma SETI è una grande sfida che l'uomo, per la propria indole, non ha potuto non cogliere. E sono proprio queste curiosità e smania di conoscere che lo hanno accompagnato dalle caverne fino ai giorni nostri. L'importanza e la portata di questa ricerca sono tali da superare quello che è il puro aspetto scientifico. Sarebbero infatti enormi le implicazioni filosofiche, teologiche, sociologiche e psicologiche che subentrerebbero in caso di conferma di esistenza di altri esseri intelligenti. Scoprire di essere in compagnia in questo immenso universo ci farebbe sentire anche meno soli e con meno timore del grande vuoto che ci circonda e forse, a questo punto, a noi basterebbe solo avere questa certezza.

D'altronde sarebbe estremamente difficile, se non impossibile, mettersi in contatto, sia per le insormontabili distanze che per le enormi diversità che sicuramente ci sarebbero tra noi e "loro". Nell'improbabile caso in cui il contatto fosse possibile, si dovrebbe prendere in esame l'insegnamento che ci deriva dalla storia, quando il contatto tra civiltà molto diverse tra loro ha portato alla quasi cancellazione di quella più "debole".
 
Top
6 replies since 19/11/2008, 18:00   129 views
  Share