Gli scienziati contemplano il lancio di minuscole forme di vita nello spazio interstellare

(Spazio interstellare-Immagine a cura dell’Università della California, Santa Barbara).

Non più solo nel regno della fantascienza, la possibilità di viaggi interstellari è apparsa, allettante, all’orizzonte. Anche se potremmo non vederlo durante la nostra vita – almeno non una versione reale del tipo immaginario di velocità a curvatura, iperguida e piegatura dello spazio –  stiamo avendo le prime conversazioni su come la vita potrebbe sfuggire al legame del nostro sistema solare, usando una tecnologia che è a portata di mano.

Per i Professori della UC Santa Barbara, Philip Lubin e Joel Rothman, è un ottimo momento per essere vivi. Nati da una generazione che ha visto progressi mozzafiato nell’esplorazione spaziale, Philip Lubin e Joel Rothman portano l’ottimismo sfrenato e la scintilla creativa della prima era spaziale, quando gli umani scoprirono per la prima volta di poter lasciare la Terra.

“I viaggi sulla luna dell’Apollo sono stati tra gli eventi più importanti della mia vita e contemplarli mi lascia ancora a bocca aperta”, ha detto Rothman, un illustre Professore presso il Dipartimento di biologia molecolare, cellulare e dello sviluppo.

Sono trascorsi solo 50 anni da quell’era cruciale, ma la conoscenza da parte dell’umanità dello spazio e della tecnologia per esplorarlo è migliorata immensamente, tanto da consentire a Rothman di unirsi al cosmologo sperimentale Lubin nel considerare cosa ci vorrebbe per gli esseri viventi per intraprendere un viaggio attraverso la grande distanza che ci separa dal nostro vicino più prossimo nella galassia.

Il risultato della loro collaborazione è stato pubblicato sulla rivista Acta Astronautica.

“Penso che sia il nostro destino continuare a esplorare”, ha detto Rothman. “Guarda la storia della specie umana. Esploriamo a livelli sempre più piccoli fino a livelli subatomici ed esploriamo anche su scale sempre più grandi. Tale spinta verso l’esplorazione incessante è al centro di ciò che siamo come specie”.

Pensare in grande, iniziare in piccolo

La sfida più grande per i viaggi interstellari su scala umana è l’enorme distanza tra la Terra e le stelle più vicine. Le missioni Voyager hanno dimostrato che possiamo inviare oggetti attraverso i 12 miliardi di miglia necessari per uscire dalla bolla che circonda il nostro sistema solare, l’eliosfera. Ma le sonde delle dimensioni di un’auto, che viaggiano a velocità di oltre 35.000 miglia orarie, hanno impiegato 40 anni per raggiungerli e la loro distanza dalla Terra è solo una piccola frazione di quella alla stella successiva. Se fossero diretti verso la stella più vicina, impiegherebbero più di 80.000 anni per raggiungerla.

Quella sfida è uno degli obiettivi principali del lavoro di Lubin, in cui reinventa la tecnologia necessaria per raggiungere il prossimo sistema solare in termini umani. La tradizionale propulsione chimica di bordo (nota anche come carburante per razzi) è fuori uso; non può fornire energia sufficiente per muovere l’imbarcazione abbastanza velocemente e il suo peso e gli attuali sistemi necessari per spingere la nave non sono fattibili per le velocità relativistiche che l’imbarcazione deve raggiungere. Sono necessarie nuove tecnologie di propulsione ed è qui che l’UCSB ha diretto il programma di ricerca energetica sull’utilizzo della luce come “propellente”.

“Questo non è mai stato fatto prima per spingere oggetti macroscopici a velocità prossime a quella della luce”, ha detto Lubin, Professore presso il Dipartimento di Fisica.

Di conseguenza, il suo team si è rivolto a robot e fotonica. Piccole sonde con strumentazione di bordo che rilevano, raccolgono e trasmettono dati sulla Terra saranno azionate fino al 20-30% della velocità della luce dalla luce stessa utilizzando un array laser di stanza sulla Terra, o forse sulla luna. “Non ce ne andiamo di casa”, come ha spiegato Lubin, il che significa che il sistema di propulsione primario rimane “a casa” mentre i veicoli spaziali vengono “sparati” a velocità relativistiche. Il laser di propulsione principale viene acceso per un breve periodo di tempo e quindi la sonda successiva è pronta per essere lanciata.

“Probabilmente sembrerebbe un wafer semiconduttore con un bordo per proteggerlo dalle radiazioni e dal bombardamento di polvere mentre attraversa il mezzo interstellare”, ha detto Lubin. “Probabilmente sarebbe la dimensione della tua mano per cominciare.” Man mano che il programma si evolve, il veicolo spaziale diventa più grande con capacità migliorate. La tecnologia di base può anche essere utilizzata in una modalità modificata per spingere veicoli spaziali molto più grandi all’interno del nostro sistema solare a velocità inferiori, consentendo potenzialmente missioni umane su Marte in appena un mese, arresto incluso. Questo è un altro modo di diffondere la vita, ma nel nostro sistema solare.

A queste velocità relativistiche – circa 100 milioni di miglia orarie – il wafercraft raggiungerebbe il prossimo sistema solare, Proxima Centauri, in circa 20 anni. Raggiungere quel livello di tecnologia richiederà una continua innovazione e miglioramento sia del wafer spaziale, sia della fotonica, dove Lubin vede una “crescita esponenziale” nel campo. Il progetto di base per sviluppare una tabella di marcia per ottenere il volo relativistico tramite la propulsione a energia diretta è supportato dalla NASA e da fondazioni private come il programma Starlight e dalle Breakthrough Initiatives e come il programma Starshot.

“Quando ho appreso che la massa di questi velivoli poteva raggiungere livelli di grammo o più, è diventato chiaro che potevano ospitare animali vivi”, ha detto Rothman, che si è reso conto che le creature che aveva studiato per decenni, chiamate C. elegans, potevano essere i primi terrestri a viaggiare tra le stelle. “Questi nematodi studiati intensamente possono essere piccoli e semplici, ma sono creature sperimentalmente esperte”, ha detto Rothman.

“Finora le ricerche su questo piccolo animale hanno portato sei ricercatori al premio Nobel”, ha osservato.

C. elegans sono già veterani dei viaggi spaziali, in quanto oggetto di esperimenti condotti sulla Stazione Spaziale Internazionale e a bordo dello space shuttle, sopravvivendo addirittura alla tragica disintegrazione della navetta Columbia. Tra i loro poteri speciali, che condividono con altri potenziali viaggiatori interstellari che Rothman studia, i tardigradi (o, più affettuosamente, gli orsi d’acqua) possono essere collocati in un’animazione sospesa in cui praticamente tutte le funzioni metaboliche vengono arrestate. Migliaia di queste minuscole creature potrebbero essere poste su un wafer, messe in animazione sospesa, e fatte volare in quello stato fino a raggiungere la destinazione desiderata. Potrebbero quindi essere svegliate nel loro minuscolo StarChip e monitorati con precisione per eventuali effetti rilevabili dei viaggi interstellari sulla loro biologia, con le osservazioni trasmesse alla Terra dalla comunicazione fotonica.

“Possiamo chiederci quanto bene ricordano il comportamento allenato quando volano via dalla loro origine terrena a una velocità vicina alla luce ed possiamo esaminare il loro metabolismo, la fisiologia, la funzione neurologica, la riproduzione e l’invecchiamento”, ha aggiunto Rothman. “La maggior parte degli esperimenti che possono essere condotti su questi animali in laboratorio possono essere eseguiti a bordo degli StarChip mentre sfrecciano nel cosmo”. Gli effetti di tali lunghe odissee sulla biologia animale potrebbero consentire agli scienziati di estrapolare potenziali effetti sugli esseri umani.

“Potremmo iniziare a pensare al design dei trasportatori interstellari, qualunque essi siano, in un modo che potrebbe migliorare i problemi che vengono rilevati in questi piccoli animali”, ha detto Rothman.

“Certo, essere in grado di inviare umani nello spazio interstellare è fantastico per i film, ma in realtà è ancora un sogno lontano. Quando arriveremo a quel punto, potremmo aver creato forme di vita più adatte o macchine ibride uomo-macchina più resistenti”, ha detto Lubin.

“Questo è un programma generazionale”, ha aggiunto. “Gli scienziati delle generazioni future contribuiranno idealmente alla nostra conoscenza dello spazio interstellare e delle sue sfide e miglioreranno il design dell’imbarcazione man mano che la tecnologia migliora. Con il sistema di propulsione principale che è leggero, la tecnologia sottostante è su una curva di crescita esponenziale, proprio come l’elettronica con una “legge di Moore” come la capacità di espansione.

Protezione planetaria e propagazione extraterrestre

Siamo legati al nostro sistema solare per il prossimo futuro; gli esseri umani sono fragili e delicati lontani dal nostro pianeta natale. Ma ciò non ha impedito a Lubin, Rothman, ai loro team di ricerca e ai loro diversi collaboratori, tra cui uno specialista in radiazioni e un teologo di formazione scientifica, di contemplare sia gli aspetti fisiologici che quelli etici dell’invio della vita nello spazio e forse anche della propagazione della vita nello spazio.

“C’è l’etica”, ha spiegato Lubin, “della protezione del pianeta”, in cui si pensa seriamente alla possibilità di contaminazione, sia dal nostro pianeta che di altri o viceversa. “Penso che se iniziaste a parlare di propagazione diretta della vita, che a volte è chiamata panspermia – l’idea che la vita provenga da altrove e sia finita sulla terra da comete e altri detriti, o anche intenzionalmente da un’altra civiltà – l’idea di inviare intenzionalmente la vita, solleva grandi domande.

Finora, sostengono gli autori, non vi è alcun rischio di contaminazione diretta, poiché le sonde vicine a qualsiasi altro pianeta brucerebbero nella loro atmosfera o sarebbero cancellate dalla collisione con la superficie. Poiché i wafercraft sono in viaggio di sola andata, non c’è alcun rischio che eventuali microbi extraterrestri tornino sulla Terra.

Sebbene sia ancora un po’ ai margini, la teoria della panspermia sembra ricevere un’attenzione seria, anche se limitata, data la facilità con cui propagare la vita quando le condizioni sono giuste e la scoperta di diversi esopianeti e altri corpi celesti che potrebbero essere stati, o potrebbe essere, di supporto alla vita come la conosciamo.

“Alcune persone hanno riflettuto e pubblicato idee come ‘l’universo è un esperimento di laboratorio di una civiltà avanzata’”, ha detto Lubin. “Quindi le persone sono certamente disposte a pensare alle civiltà avanzate. Le domande sono buone, ma le risposte sono migliori. In questo momento riflettiamo semplicemente su queste domande senza ancora  risposte.

Un’altra questione attualmente in esame nella più ampia comunità di esplorazione spaziale: qual è l’etica dell’invio di esseri umani su Marte e altri luoghi lontani sapendo che potrebbero non tornare mai a casa? Che ne dici di inviare piccoli microrganismi o DNA umano ? Queste domande esistenziali sono antiche quanto le prime migrazioni umane e i primi viaggi marittimi, le cui risposte arriveranno probabilmente nel momento in cui saremo pronti per intraprendere questi viaggi.

“Penso che non dovremmo, e non lo faremo, sopprimere il desiderio esplorativo che è intrinseco alla nostra natura”, ha detto Rothman.

Fonte: Acta Astronautica