Gli esploratori marinari del XVI secolo trovarono notoriamente molte nuove case per l'umanità in luoghi lontani, angoli sconosciuti del mondo. Sebbene possa sembrare che tale colonizzazione da allora si sia arrestata, alcuni hanno sostenuto che è solo una questione di tempo prima che gli umani inizino a spostarsi su "esopianeti" in sistemi stellari stranieri. Ma quanto siamo vicini a una tale espansione?

Questo è ciò che gli scienziati Danielle George e Stephen Hawking hanno deciso di esplorare in un nuovo programma televisivo, La ricerca di una nuova terra, su BBC2. Il programma, che partirà l'11 settembre, presenterà gli ultimi sforzi per trovare questi esopianeti simili alla Terra e considererà cosa ci vorrebbe per colonizzarli in futuro.

Gli esopianeti sono molto piccoli rispetto alle stelle su cui orbitano e in genere molto lontani, il che significa che non possiamo effettivamente vederli con i telescopi. Nonostante questo, gli scienziati hanno già rilevato circa 3, 600 esopianeti confermati e altri 2, 400 candidati. Però, non siamo in grado di produrre nemmeno immagini semplici della stragrande maggioranza di loro poiché il loro segnale debole è tipicamente soffocato dalla loro stella ospite molto più luminosa. Quindi, come possiamo giudicare quanto sia abitabile un esopianeta quando potremmo non essere nemmeno in grado di vederlo con i nostri telescopi più grandi?

La maggior parte degli esopianeti è stata trovata utilizzando il metodo del transito, che misura i cali di luminosità di una stella quando un pianeta si muove davanti alla sua stella ospite. Questo ci permette di stimare il raggio del pianeta e il periodo della sua orbita.

Le proprietà delle stesse stelle ospiti sono generalmente ben note, il che significa che la semplice fisica può aiutarci a capire quanto distano i pianeti dalle loro stelle in base alle loro orbite. Da questo otteniamo una buona stima della temperatura del pianeta, almeno al culmine della sua atmosfera.

L'attrazione gravitazionale del pianeta sul suo ospite può anche essere misurata cercando uno spostamento Doppler nella luce dalla stella ospite. L'effetto Doppler descrive il cambiamento nella frequenza osservata di un'onda quando c'è un movimento relativo tra la sorgente dell'onda e l'osservatore. Quando questo viene misurato per un pianeta in transito, ci dà una misurazione precisa della massa del pianeta.

Armati sia della massa che del raggio del pianeta siamo quindi in grado di determinarne la densità media e la gravità superficiale. La densità media può aiutarci a decidere se è probabile che il pianeta sia una palla di gas come Giove o un mondo roccioso più denso come la Terra. La gravità superficiale ci dice se il pianeta può trattenere un'atmosfera e se l'atmosfera sarebbe probabilmente troppo sottile o troppo densa per il nostro comfort.

Sono molte informazioni. Ma va meglio. Ora stiamo iniziando a misurare la composizione chimica di un certo numero di atmosfere di esopianeti. Mentre i pianeti sono in transito, la loro atmosfera è retroilluminata dalla stella. Sulla terra, il processo di "diffusione di Rayleigh" fa sì che il nostro cielo appaia blu poiché la luce solare blu viene dispersa molto più fortemente della luce rossa. Se gli alieni dovessero vedere la Terra in transito contro il sole, vedrebbero che la nostra atmosfera retroilluminata blocca la luce blu più del rosso, nel senso che saprebbero che la Terra ha un cielo blu.

La stessa tecnica di base può essere utilizzata anche per misurare molecole che assorbono la luce come acqua, metano, ossigeno, ozono o protossido di azoto. In linea di principio, con strumenti più sensibili dei nostri, gli alieni vedrebbero le firme degli inquinanti atmosferici prodotti dall'uomo. Potrebbero quindi concludere che la Terra potrebbe ospitare una civiltà avanzata.

Nuove finestre sull'universo

Molecole compresa l'acqua, metano e ossigeno sono stati rilevati finora in oltre 40 esopianeti confermati e l'elenco crescerà molto presto in modo drammatico con i lanci il prossimo anno della missione TESS della NASA e JWST, il successore del telescopio spaziale Hubble. Questi saranno seguiti nel prossimo decennio dalla missione PLATO dell'Agenzia spaziale europea e forse dalla sua missione di caratterizzazione del pianeta Ariel.

Nel frattempo, per terra, l'Osservatorio europeo meridionale sta costruendo l'Extremely Large Telescope. Questo sarà in grado di raccogliere dieci volte più luce stellare rispetto a qualsiasi precedente telescopio ottico e sarà in grado di sondare le atmosfere dei vicini pianeti simili alla Terra con dettagli senza precedenti.

Queste strutture ci consentiranno di iniziare a cercare molecole indicative di attività biologica (firme di biomarcatori) sui pianeti vicini. Esempi di firme di biomarcatori potrebbero includere forti abbondanze di combinazioni di molecole come ossigeno e metano, che reagiscono tra loro in tempi brevi. Sulla Terra la loro abbondanza è costantemente rifornita da organismi viventi.

Ci sono ovviamente molti altri fattori oltre alle caratteristiche del pianeta sfuso che contribuiscono in modo critico al successo della vita evoluta qui sulla Terra. La verità è che i nostri discendenti non sapranno per certo di aver trovato la Terra-2 finché non proveranno a viverci. Così, mentre non consegneremmo una mappa vuota ai nostri coraggiosi esploratori spaziali del futuro, siamo ben lontani dal poter garantire loro un alloggio abitabile.

Viaggio impossibile?

E, sia chiaro, il lungo viaggio anche verso il nostro vicino esopianeta più vicino, Prossima b, significa che è sicuramente un biglietto di sola andata. Infatti, con la tecnologia attuale, questo viaggio richiederebbe decine di migliaia di anni.

Le alternative che ci permetterebbero di viaggiare all'interno di una singola vita umana implicano la padronanza della tecnologia quasi alla velocità della luce. Ci sono alcuni piani ambiziosi in corso su questo. Un altro approccio sarebbe quello di sviluppare tecniche affidabili di ibernazione umana a lungo termine.

Durante il loro viaggio gli astronauti devono anche proteggersi da dosi potenzialmente fatali di raggi cosmici. Devono inoltre evitare il deperimento muscolare e scheletrico, e far fronte alle esigenze psicologiche di essere rinchiusi per anni in un grande barattolo di latta. Alla loro destinazione, dovranno anche adattarsi alla vita come alieni senza i vantaggi dell'adattamento evolutivo di cui godiamo sulla Terra. Questa è probabilmente la sfida più grande di tutte.

Tutte le cose considerate, è un lungo viaggio per un uomo, un gigantesco lancio di dadi per l'umanità.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.