"The vision of the Universe, made clearer after the painstaking work of four centuries of modern scientists, holds by far more beauty and magnificence (for those who care to look) than any creation so far ever produced by human hands."

Isaac Asimov

In April 1960 the American astronomer Frank Drake pointed the 25-meter radiotelescope at Green Bank, West Virginia, at two close, solar-type stars: Tau Ceti and Epsilon Eridani. Hence he was the first to look for extraterrestrial radio signals. In November 1961 Drake arranged a meeting with other scientists to discuss the actual feasibility of picking up extraterrestrial signals in the future. In the meantime, radioastronomy techniques would have to undergo improvement. It was during this meeting that Drake presented his equation, which later became very famous and much debated. He stated that were it possible to give a sufficiently correct value to each of its symbols, it would be possible to find out the number of likely technological civilizations in our Galaxy with whom, eventually, we would get in touch by means of radio signals.

Since then, this long series of letters and symbols has been the source of endless arguments and disputes: it has been both praised and scorned; it has been the topic of so many articles and books that rivers of ink have flowed. It is difficult, however, to deny that a formula that gives rationality to what was only discussed vaguely and confusingly is, in itself, of great value.

If we go back in time to the fascinating golden age of fundamental discoveries of astronomy, we find that many celebrated astronomers of the past firmly believed - in a way that today is somewhat ingenuous to say the least - that life existed everywhere in the solar system and, consequently, in the whole Universe: the great observer William Herschel, for instance, thought life existed even on the Sun! Gradually, however, the discoveries of the following centuries brought increasing dismay to man as he found himself more and more alone in a Universe that was becoming inconceivably vaster and huger.

There was a time, long ago now, when some kind of civilization on Mars was thought practically certain. This was due to the fact that long observing through a telescope revealed some thin, faint and very long lines. These were thought to be canals dug by intelligent beings to irrigate their planet. This belief finally yielded to fact: the canals were nothing more than a complex optical illusion of our brain, a consequence of excessive strain in looking through a telescope at a small and blurred image, vibrating and low-contrasted, like that of a planet as seen through a mid-size telescope.

More recently, some observations by space probes gave some very discouraging news about the existence of life outside Earth: we are referring to Venus's temperature and atmospheric pressure, and to Mars's absence of atmospheric oxygen and water in the liquid state. In return, some researchers are still hoping to be able to find primordial traces of life, which later died out, in the rocks of Mars, or maybe some simple forms of life in the huge ocean which is thought to lie under the ice crust of Europa, one of Jupiter's satellites.

But at the time of Drake's equation, optimists were thinking of life - and intelligence - in a very simplistic way, maintaining that planets range everywere, that around every star there is a distance at which a planet must necessarily be very alike Earth (with liquid water), and that life is unavoidable like a worm in a ripe apple; while the same evolution discovered by Darwin could naturally bring life to a stage of consciousness and hence intelligence. Proof that this simplistic approach was widely wrong came very soon. It was provided by those same SETI programs of radio-survey of extraterrestrial signals that - as we all know - have never so far given any positive return. Are we alone then in the Universe?

Let's see some facts a little more closely. Some recent discoveries are effectively confirming that the presence of planets around stars is a wide-spread phenomenon. Things worsen when we try to quantify the number of planets similar to Earth, or let's say apt to sustain life. In fact, the same recent observation leading us to discover that planets around other stars are very common, have also shown an unforeseen and very disturbing fact: that most outer planetary systems show bodies whose orbits are considerably elliptical, even unsettled and chaotic. It is not difficult to imagine what would happen if, instead of the very peaceful and nearly circular orbits of the solar system, big Jupiter's orbit suddenly became eccentric: very soon a series of very singular events would occur: some of the smaller planets - like Earth - would periodically "hop" from one highly eccentrical orbit to another, thus travelling very far away from or very close to the Sun. And other planets of smaller mass would almost certainly be "shot" out of the solar system to be lost forever in the immense interstellar space. Swarms of cometary nuclei, on the other hand, would be drawn back from the Oort Cloud and would frequently impact against the inner planets. A condition such as this would not provide the necessary environment to develop and support forms of life which require very long geological times and little variation in climate.

However, there are critics in every field. If on the one hand it is true that nearly all the stars discovered so far only have planets in very elliptical orbits going around them, on the other it is also true that with our current techniques we can only detect planets the size of Jupiter or bigger orbiting very tightly around other stars. As yet we haven't been able to find another "peaceful" planetary system like ours, orbiting around another Sun.

Recently, complex computer simulations have produced some very disturbing evidence. If our solar system were lacking a planet as massive as Jupiter, its inner part would be heavily bombarded by a continuous rain of very dangerous comets. The collision factor between one of them and Earth would be greater. If this happened, it would cause extensive change in climate and dramatically affect all living species. An impact of the extent of the one that wiped out the dinosaurs 65 million years ago, in this case, would occur roughly every 100,000 years. Another fact which has arisen from simulation is that a planet without a massive natural satellite, or satellites, would most likely undergo chaotic variation in the inclination of its axis (as much as 60°!), leading to extreme change in its seasons. This is probably what happened to Mars. So at this point we must say a sincere and heartfelt "Thank you" to our Moon!

Aminoacids and complex organic molecules formed by carbon, oxygen and hydrogen are the basic elements of life. These have been found everywhere in the Universe: in meteorites, comets, as well as spread in huge quantities in interstellar dust and gas. Although they are not "alive", they are neverthless the essential elements of life: the fact that they are found in greater quantities in the interstellar clouds than in Earth's biosphere, leads us to believe that a certain amount of prebiotic evolution takes place at the very center of these freezing cold space clouds. It is well known now that life on our planet - though only at a simple unicellular algae stage - appeared very early on in its history: probably shortly after the heavy bombardment of little planets and comets stopped crashing into the Earth's very hot surface, about 4 billion years ago. The earliest known form of life is a unicellular blue alga dating back to about 3.3 - 3.5 billion years ago.

But how many planets can there possibly be out there, with just the right elements, and that have been through just the right circumstances to result in the formation of some kind of life? What are the chances that there are some other intelligent beings able to use radio signals to get in touch with us? And, finally, what would the mean length of time of an extraterrestrial civilization be? Since our only example to go on is Earth, it is risky, to say the least, to deduce general rules from it, though try we may. The development of intellingence on Earth may be considered as a logical and spontaneous fact which has evolved naturally and inevitably in keeping with Darwin's theory. Or, on the contrary, we can believe that intelligence is a unique phenomenon which has occurred only once in the Universe thanks to a divine intervention.

At this stage another scientific discipline may by of assistance: paleonthology. It tells us that most of the strangest and more capricious topographic, climatic and astronomical variations, or the simple appearance and disappearance of whole animal groups, may have substantially changed the evolutionary path of life that has led down to what we are today. Very careful re-examination of very ancient fossil imprints of the Precambrian era (about 600 million years ago), has revealed that there were numerous and very different forms of life, most of which extremely different from the present ones. There were various kinds of animals living in the sea, although Chordata (the forerunners of today's Vertebrata) did not enjoy a very priviledged condition, quite the opposite. Nevertheless, while most of the other "experiments" of pluricellular and complex life ended up by dying out, the chordates survived. Similarly, and much more recently, when dinosaurs were the unopposed lords of our planet, Mammalia consisted of a few small and hairy species who spent most of their time desperately trying to escape the sharp claws and teeth of the ferocious, fleetfooted smaller dinosaurs that infested every corner of Earth.

If those species of small fish and their closest relatives had not managed to survive in those Cambrian seas of long ago, amidst voracious and bigger creatures, then we would not be here. Nor would sharks or nightingales. Can we really place such a huge responsibility on such an ancient, minute little fish? And what if the dinosaurs had not become extinct 65 million years ago? Would the mammals of the present still be nothing more than a ferocious dinosaur's tasty snack, as they were for over 100 million years? From what we know of life on Earth, we may say that history never repeats itself. So, if we could rewind the tape of life on Earth - as though it were a videotape - and then replay it at will, we should never find the same story twice over: the likelihood of finding that the chordates survived leading to mammal dominion of the Earth (instead of dinosaurs) is so low and aleatory that it's absolutely ridiculous and negligible. What's more, it isn't certain that we would see intelligence blossoming on our planet, from whatever form of life. We might not even get to see the development of pluricellular life either, although the development of unicellular life in the seas seems almost to be a chemical necessity.

Still today we do not know why life on Earth was limited to unicellular organisms for the mind-boggling period of nearly three billion years. Then, suddenly, about 580 million years ago it "exploded" so to speak into an outburst of different and pluricellular forms of life, greater in size and much more complex. What happened, then, around 580 million years ago that brought about such radical change to the forms of life inhabiting our planet? Of the many recently suggested theories, only two are supported by reliable proof. The first stems from the evidence found in very precise and detailed re-examination of some rock formations. The theory is that Earth experienced a period of extremely cold temperatures which then became a proper total glaciation about 600 million years ago. By the time this great ball of ice returned to normal, some tens of millions of years later, the environment was so favourable that the few forms of life which had managed to adapt and survive such rigid conditions, blossomed into a vast variety. The second theory, on the other hand, finds its foundation on the observation that, around 600 million years ago, there was a very high increase in meteorite activity both on the Earth and on the Moon. It is likely that widespread climatic change was caused by the increased number of comets and large-sized meteorites impacting the Earth's surface which either sparked or enhanced the otherwise mysterious "explosion of life in the Cambrian".

How things change: in ancient times man believed that everything revolved around where he lived and that Earth was an absolutely unique and special place: the center of all creation. Modern science has, however, gradually disillusioned mankind by revealing what a tiny little insignificant dot we are: no longer the center of the solar system, nor of our Galaxy, not even of the Universe. Just a minute dot in the black waters of an unfathomable, boundless ocean of which we have caught but mere glimpses. But into that ocean it has enticed us, and here we are like explorers clinging to the very tip of a gigantic iceberg submerged in timeless space. A totally disheartening picture as compared to before! But, then maybe some of the more recent discoveries and observations have come to encourage our pride, to reassure us that, after all, our planetary system is - maybe - really special. Only time will tell.

LA VITA NELL'UNIVERSO

"La visione dell'Universo, resa più chiara dall'attento lavoro di quattro secoli di moderni scienziati, supera di parecchio in bellezza e maestà (per quelli che si prendono la briga di guardare) tutte le creazioni di tutti gli artisti umani messi insieme."

Isaac Asimov

Nell'aprile 1960 l'astronomo statunitense Frank Drake utilizzò il radiotelescopio di 25 metri di diametro di Green Bank, West Virginia, puntandolo su due stelle vicine di tipo solare, Tau Ceti ed Epsilon Eridani: egli fu il primo, così, a cercare attivamente dei segnali radio extraterrestri. Nel novembre dell'anno successivo, Drake organizzò un incontro con altri scienziati per discutere le reali possibilità di captare segnali di origine extraterrestre, affinando nel contempo le tecniche radioastronomiche. Durante questo incontro Drake presentò una sua equazione, divenuta poi molto famosa e dibattuta, asserendo che, se fosse stato possibile assegnare un valore sufficientemente preciso a ciascuno dei simboli in essa contenuti, si sarebbe ottenuto il probabile numero delle civiltà tecnologiche esistenti nella nostra Galassia, con le quali entrare eventualmente in contatto per mezzo di segnali radio.

Da allora, questa lunga serie di lettere e di simboli è stata fonte di infinite discussioni e polemiche: è stata elogiata oppure vilipesa; è stata oggetto di moltissimi libri ed articoli, ed ha fatto scorrere fiumi d'inchiostro. Sarebbe tuttavia difficile non riconoscerne il grandissimo valore, che è stato quello di porre in forma razionale - cioè in una formula - ciò di cui prima si parlava in maniera piuttosto vaga e confusa.

Se risaliamo indietro nel tempo, fino all'affascinante epoca d'oro delle scoperte fondamentali dell'astronomia, troviamo che molti celebri astronomi del passato erano fermamente convinti - in un modo che noi oggi troviamo forse disarmante - dell'esistenza della vita ovunque nel sistema solare e, come conseguenza, nell'intero Universo: il grande osservatore William Herschel, per esempio, riteneva abitato persino il Sole! Poco a poco, tuttavia, gli affinamenti dei secoli successivi arrecarono una crescente sensazione di sgomento agli uomini, che si ritrovarono sempre più soli in un Universo sempre più vasto ed inconcepibilmente enorme.

Vi fu un tempo, ormai lontano, in cui si dava praticamente per scontata l'esistenza di una civiltà su Marte, in virtù del fatto che al telescopio, dopo lunghe osservazioni, si potevano notare alcune sfuggenti strutture molto lunghe e sottili. Esse, credute canali scavati da esseri intelligenti per irrigare il loro pianeta, cedettero infine all'evidenza di costituire complesse illusioni del nostro sistema di percezione visiva, dovute allo sforzo eccessivo di interpretare al telescopio un'immagine piccola e sfocata, vibrante e di basso contrasto, come quella appunto di un pianeta osservato attraverso un telescopio di medie dimensioni.

Più di recente, alcune osservazioni effettuate da sonde spaziali automatiche hanno fornito spunti quanto mai scoraggianti nei confronti dell'esistenza della vita al di fuori della Terra: ci riferiamo alla temperatura ed alla pressione atmosferica di Venere, e all'assenza su Marte di ossigeno atmosferico e di acqua allo stato liquido; in compenso, qualcuno nutre la motivata speranza di riuscire a trovare tracce di vita primordiale, poi estintasi, nelle vecchie rocce di Marte, così come possibili semplici forme di vita nel grande oceano probabilmente nascosto sotto la crosta ghiacciata di Europa, un satellite di Giove.

Ma all'epoca dell'entusiastica formulazione dell'equazione di Drake, gli inguaribili ottimisti giunsero ancora una volta a valutazioni molto semplicistiche della vita - anzi dell'intelligenza - nell'Universo, sostenendo che i pianeti sono molto diffusi, che attorno ad ogni stella vi è un determinata fascia di distanze entro cui un pianeta deve necessariamente apparire simile alla Terra (ovvero con acqua liquida), e che la vita è inevitabile come un verme in una mela matura; mentre gli stessi processi evoluzionistici scoperti da Darwin porterebbero naturalmente la vita verso uno stadio di consapevolezza e perciò di intelligenza. La prova che questo approccio semplicistico fosse ampiamente errato non tardò ad arrivare, per mezzo degli stessi intensi programmi SETI di radioascolto di segnali extraterrestri che - come tutti sappiamo - non hanno finora mai dato alcun riscontro positivo. Siamo dunque soli nell'Universo?

Vediamo allora qualche fatto un po' più da vicino. Alcune recenti scoperte stanno effettivamente confermando che la presenza di pianeti attorno alle stelle è un fenomeno molto diffuso. Le cose vanno molto meno bene quando cerchiamo di quantificare il numero di pianeti simili alla Terra, o comunque adatti a sostenere la vita. Infatti, le stesse recenti osservazioni che ci hanno permesso di stabilire che i pianeti sono molto comuni attorno alle stelle, ci hanno anche dimostrato un fenomeno inaspettato e molto spiacevole. E cioè che la maggior parte degli altri sistemi planetari possiede corpi con orbite sensibilmente ellittiche, se non addirittura tendenzialmente instabili e potenzialmente caotiche. Non è difficile immaginare che cosa vorrebbe dire se, al posto delle orbite molto tranquille e pressoché circolari dei pianeti del sistema solare, il grande Giove presentasse un'elevata eccentricità: in breve tempo si creerebbero situazioni singolari, con alcuni dei pianeti più piccoli - come la Terra - che "salterebbero" periodicamente da un'orbita eccentrica lontana dal Sole ad un'altra più vicina, compiendo comunque percorsi sempre molto eccentrici. Qualche pianeta di piccola massa potrebbe venire tranquillamente "sparato" fuori dal sistema, destinato a perdersi negli enormi e bui spazi interstellari, mentre nugoli di nuclei cometari verrebbero richiamati dalla Nube di Oort e finirebbero per impattare frequentemente contro i pianeti interni. Non è certo una situazione adatta né allo sviluppo, né al mantenimento della vita, che richiede - notoriamente - lunghissimi tempi geologici in cui le condizioni climatiche presentano scarsissime variazioni.

Nemmeno qui, tuttavia, mancano i critici. Se, da un lato, è innegabile il fatto che attorno alle altre stelle si siano scoperti quasi esclusivamente dei pianeti aventi orbite estremamente ellittiche, d'altra parte è anche vero che le nostre attuali tecniche di analisi consentono di scoprire soltanto pianeti dotati di grande massa (uguale o maggiore di Giove) in orbita stretta attorno ad altre stelle: non siamo ancora arrivati a riuscire a scoprire l'esistenza di un sistema planetario "tranquillo" come il nostro, in orbita attorno ad un altro Sole.

Recentemente, complesse simulazioni al computer hanno fatto emergere alcune scomodissime evidenze. Anzitutto, se nel nostro sistema solare non vi fosse un pianeta della taglia di Giove, la parte interna del sistema solare sarebbe continuamente bombardata da una continua pioggia di pericolosissime comete. Pertanto, risulterebbe molto più elevata la probabilità di collisione fra una di esse ed il nostro pianeta, con i conseguenti gravi sconvolgimenti del clima e difficoltà per l'evoluzione delle specie viventi. Ad esempio, un impatto violento come quello che 65 milioni di anni fa cancellò dalla faccia della Terra i dinosauri, in questa fattispecie accadrebbe all'incirca ogni 100 mila anni. Infine, a quanto pare, dobbiamo anche dire un sentitissimo "grazie" alla nostra Luna: senza la presenza di un grosso satellite naturale, infatti, è molto probabile che un pianeta subirebbe di tanto in tanto delle variazioni caotiche nell'inclinazione del proprio asse di rotazione (fino a 60°!), con le conseguenti vistosissime ed estreme variazioni nelle stagioni. Questo fenomeno, probabilmente, si è verificato su Marte.

I costituenti primi della vita, amminoacidi e complesse molecole organiche formate da carbonio, ossigeno ed idrogeno, sono stati trovati un po' dappertutto nell'Universo: nelle meteoriti, nelle comete, così come dispersi in grande quantità nelle polveri e nei gas interstellari. Benché questi costituenti non siano "vita", non siano cioè "vivi", ne sono nondimeno costituenti essenziali, ed il fatto che ne osserviamo molti di più nascosti nelle nubi interstellari che nella biosfera del nostro pianeta ci assicura che un bel tratto dell'evoluzione prebiotica avviene proprio all'interno di queste freddissime nubi spaziali. E' ormai un dato di fatto, infine, che la vita sul nostro pianeta - sia pure sotto forma di semplicissime alghe unicellulari - è apparsa molto presto nella sua storia, non appena cessò il periodo di intenso bombardamento dovuto a planetesimi e comete che, a quei tempi, crivellava la superficie caldissima del nostro pianeta, circa 4 miliardi di anni fa. La forma di vita più antica che conosciamo è costituita da un'alga azzurra unicellulare, vecchia di circa 3,3 - 3,5 miliardi di anni fa.

Ma quante volte - verificatisi tutti i precedenti casi - l'intelligenza sboccia effettivamente su un pianeta adatto? Qual è la probabilità che altre intelligenze siano in grado di utilizzare segnali radio per mettersi in contatto con noi? Ed infine, quale potrebbe risultare la durata media di una civiltà extraterrestre? Di tutto ciò noi abbiamo un solo esempio, la Terra, e tentare di dedurre da qui delle regole con validità generale è quanto meno arrischiato e poco significativo. Possiamo infatti pensare all'intelligenza che si è sviluppata sulla Terra come ad un fatto del tutto logico e spontaneo, che discende naturalmente ed inevitabilmente dai postulati dell'evoluzione darwiniana; oppure, al contrario, pensare che l'intelligenza è un fatto unico, verificatosi una sola volta nell'Universo a causa di un intervento divino.

A questo punto, può venirci in aiuto un'altra disciplina scientifica: la paleontologia. Essa ci dice che la maggior parte dei più strani e capricciosi mutamenti topografici, climatici, astronomici, o di semplici apparizioni e sparizioni di interi gruppi di animali avrebbero potuto alterare in modo assolutamente sostanziale il percorso evolutivo della vita, quale ci ha condotto fino a noi, oggi. Da un accuratissimo riesame di impronte fossili molto antiche, risalenti alla fine del Precambriano (circa 600 milioni di anni fa), possiamo dedurre che a quell'epoca vi era un gran numero di forme di vita molto differenti: e qui non s'intende paragonare un uomo per esempio ad un gatto, in quanto si tratta in entrambi i casi di vertebrati ed anzi di mammiferi: diciamo, piuttosto, di paragonare un gatto ad un'aragosta, oppure un cavallo ad una stella di mare. A quell'epoca vi erano dunque molti tipi differenti di animali, fra i quali alcuni profondamente differenti da quelli di oggi: e, fra di essi, i cordati (i precursori degli odierni vertebrati) non godevano certo di una situazione privilegiata, anzi. Però, mentre buona parte degli altri "esperimenti" di vita pluricellulare e complessa finirono per estinguersi, i cordati sopravvissero. E così pure, molto più recentemente, quando i dinosauri dominavano incontrastati il nostro pianeta, i mammiferi erano ridotti a poche specie piccole e pelose, che cercavano disperatamente di sfuggire alle unghie ed ai denti dei feroci e velocissimi dinosauri di piccola taglia che infestavano ovunque la Terra.

Se quelle piccole specie di pesciolini ed i loro più stretti parenti non fossero sopravvissuti nei lontani mari del Cambriano, in mezzo a creature molto più grosse e voraci, oggi non sarebbero qui né gli uomini, né gli squali e né gli usignoli: eppure, come possiamo dare a quel sottile antico pesciolino tutta questa enorme responsabilità? E se, da ultimo, i dinosauri non si fossero estinti 65 milioni di anni fa, i mammiferi sarebbero ancora oggi semplici bocconcini prelibati per i dinosauri, così come lo sono stati per oltre 100 milioni di anni.

A quanto ci è dato di capire, se noi potessimo riavvolgere il nastro della storia della vita sulla Terra - come se fosse una videocassetta - e poi riproiettarlo a nostro piacimento, non troveremmo mai due volte la stessa storia: la probabilità che possano essere i cordati a sopravvivere, quindi i mammiferi a svilupparsi, è semplicemente così bassa ed aleatoria da apparire assolutamente ridicola ed insignificante. E così pure, nel corso di questi nostri playback, non è assolutamente detto che vedremmo sbocciare l'intelligenza sul nostro pianeta - e non importa da parte di quale forma di vita - ma, piuttosto, rischieremmo di non vedere nemmeno svilupparsi la vita pluricellulare, benché la vita unicellulare nei mari sembri quasi una necessità chimica.

Ancora oggi, infatti, non sappiamo perché la vita sulla Terra sia stata rappresentata unicamente da organismi unicellulari per l'incredibile durata di quasi tre miliardi di anni: dopo di che, improvvisamente, circa 580 milioni di anni fa essa parossisticamente "esplose" - per così dire - in un gran numero di forme diverse e pluricellulari, ovvero assai più complesse e di maggiori dimensioni.

Strano caso: nei tempi antichi l'umanità credeva di vivere in un luogo assolutamente unico e speciale: la Terra, ovviamente, si trovava al centro del creato. La scienza moderna ci ha progressivamente messo a fuoco l'immagine disperante di una piccolissima ed insignificante Terra immersa in spazi sconfinati, non più al centro del sistema solare, né della nostra Galassia, né dell'Universo; ci ha così sospinti al largo in un vasto oceano inconcepibilmente sconfinato, per noi praticamente infinito, soltanto aggrappati alla punta di un iceberg sommerso. Ed ecco che oggi, forse, le ultime scoperte ed osservazioni vengono a rinfrancare il nostro orgoglio, assicurandoci in fin dei conti che il sistema planetario in cui viviamo è - forse - davvero speciale. Il concetto, cacciato dalla porta, ci sta facendo l'occhiolino dalla finestra. Ne sapremo di più tra qualche anno.