Per scoprire se la vita esiste al di fuori della Terra, dobbiamo affrontare il nostro significato nell'universo. Siamo qualcosa di unico o non siamo niente di speciale?
Viviamo tutti su un piccolo pianeta in orbita attorno a una stella di mezza età che è una delle circa 200 miliardi di stelle nel vasto vortice di materia che compone la Via Lattea. La nostra galassia è una delle, presumibilmente, diverse centinaia di miliardi di strutture simili nell'universo osservabile e la sua estensione oggi in tutte le direzioni da noi è superiore a 270.000.000.000.000.000.000.000 (2,7 × 1023) miglia.
Secondo ogni misero standard umano, l'universo è un'enorme quantità di materia e un'enorme quantità di spazio. La nostra specie si è formata in un momento insignificante della storia colossale nella sua durata, e sembra che ci sarà un futuro ancora più lungo con o senza la nostra partecipazione.
I tentativi di definire la nostra posizione, di stabilire il nostro significato possono sembrare una sorta di scherzo ipertrofico. Dobbiamo essere mostruosamente stupidi se immaginiamo di poter trovare un significato per noi stessi.
Eppure stiamo cercando di fare proprio questo, nonostante la nostra apparente mediocrità, che divenne visibile quando lo scienziato rinascimentale Nikola Kopernik, circa 500 anni fa, smise di considerare la Terra come il centro del sistema solare. La sua idea è diventata una delle più grandi scoperte scientifiche negli ultimi centinaia di anni, nonché un importante indicatore del nostro percorso per comprendere la struttura interna del cosmo e la natura del mondo reale.
Nei nostri tentativi di valutare il nostro valore, ci troviamo di fronte a un enigma: alcune scoperte e teorie suggeriscono che la vita potrebbe essere ordinaria e ordinaria, mentre altre affermano il contrario. Come dovremmo iniziare a mettere insieme la nostra conoscenza dello spazio - dai batteri al Big Bang - per spiegare se siamo importanti o no? E mentre impariamo di più sul nostro posto nell'universo, stiamo cercando di capire cosa significa tutto questo per i nostri tentativi di scoprire se ci sono altri esseri viventi nello spazio? Quali saranno i nostri prossimi passi in questa direzione?
Cosa sappiamo
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Nel 1600, il commerciante e scienziato Antony van Leeuwenhoek, usando i suoi microscopi fatti a mano, divenne la prima persona a vedere i batteri, un viaggio che lo portò nel mondo alieno del microcosmo. Questa straordinaria discesa, questo scivolare giù per le scale delle dimensioni fisiche nel mondo esuberante dentro di noi, è stato il primo passo verso la comprensione che i componenti del nostro corpo, la nostra massa di strutture molecolari, esistono all'estremità più lontana dello spettro della scala biologica. Dubito che prima della straordinaria scoperta di Levenguk, le persone avessero l'opportunità di pensare a questo fatto, non a un livello superficiale, ma a un altro livello più profondo.
Batteri Streptococcus pyogenes
Ci sono organismi sulla Terra che sono fisicamente più grandi e più massicci di noi: guarda le balene o gli alberi. Tuttavia, siamo molto più vicini all'estremità superiore della scala della vita che alla fine microscopica. I batteri che si riproducono più piccoli sono centinaia di miliardi di volte più piccoli di un metro, ei virus più piccoli sono ancora dieci volte più piccoli. Il corpo umano è circa 10 o 100 milioni di volte più grande della vita più semplice che conosciamo.
Tra i mammiferi terrestri a sangue caldo, siamo anche tra i grandi esemplari, ma non ai vertici della scala. All'estremità opposta ci sono i nostri parenti più piccoli, minuscoli toporagni - piccolissime creature di lana e carne che pesano solo due grammi. Esistono al limite del possibile e il loro corpo perde costantemente calore, che difficilmente compensano con l'aiuto di cibo abbondante.
Tuttavia, la maggior parte dei mammiferi è più vicina alle loro dimensioni rispetto alla nostra, soprattutto se si considera che il peso corporeo medio della popolazione di mammiferi è di 40 grammi. I nostri sofisticati corpi intelligenti basati su cellule sono al vertice e relativamente pochi mammiferi sono più grandi di noi.
Non c'è dubbio che siamo proprio su questo confine, su questo confine tra la complessa diversità del biologicamente piccolo e le limitate capacità del biologicamente grande. Ora immagina il nostro sistema planetario. La nostra stella non appartiene al tipo più abbondante di stelle (la maggior parte di esse ha una massa più piccola), le nostre orbite sono attualmente più arrotondate e più distanziate l'una dall'altra rispetto alla maggior parte degli altri sistemi esoplanetari e non abbiamo alcun super- La Terra tra i nostri vicini planetari.
Questo tipo di mondo, molte volte più grande della Terra in massa, è rappresentato almeno nel 60% di tutti i sistemi, ma nel nostro sistema solare non lo è. Se tu fossi l'architetto dei sistemi planetari, considereresti il nostro progetto isolato, leggermente diverso dalla norma.
Alcune di queste caratteristiche si basano sul fatto che il nostro sistema solare è sfuggito a un'importante riorganizzazione dinamica che la maggior parte degli altri sistemi planetari non è riuscita a fare. Ciò non significa che abbiamo la certezza di un futuro tranquillo e pacifico: le ultime simulazioni di gravità mostrano che entro diverse centinaia di milioni di anni il nostro sistema potrebbe essere influenzato da un periodo più caotico.
E in altri cinque miliardi di anni, il sole potrebbe espandersi con l'inizio di un periodo di invecchiamento spasmodico e modificare in modo significativo l'irradiazione dei pianeti. Tutti gli indicatori indicano che ora stiamo vivendo in un tempo intermedio o limite, nel periodo di transizione tra la giovinezza stella-planetaria e il prossimo periodo di debolezza.
La nostra esistenza relativamente calma durante questo periodo, se la valutiamo in retrospettiva, non è sorprendente. Come per altri aspetti della nostra situazione, viviamo in un luogo temperato, non troppo caldo né troppo freddo, chimicamente il nostro ambiente non è né troppo attivo né troppo inerte, non è troppo volatile e non del tutto privo di mutamenti.
Inoltre, oggi è ovvio che questo quartiere astrofisicamente calmo si estende ben oltre i confini della nostra galassia. Dal punto di vista dell'universo nel suo insieme, esistiamo in un periodo che è molto più antico del periodo veloce e violento di uno spazio giovane e caldo. Ovunque il processo di creazione delle stelle sta rallentando. Altri soli, altri pianeti si stanno formando a una velocità media che è solo il 3% di quella che era nel periodo da 11 a 8 miliardi di anni fa.
Queste stelle iniziano a muoversi lentamente attraverso l'universo. E, se parliamo in termini cosmologici ampi, è stato solo 6 o 5 miliardi di anni fa che il nostro universo ha iniziato a rallentare dopo il Big Bang. L'energia oscura, nata dal vuoto stesso, accelera la crescita dello spazio e aiuta a sopprimere lo sviluppo di strutture cosmiche più grandi. Ma questo significa che la vita è infine condannata in un futuro separato a un ottuso isolamento in un universo sempre più incomprensibile.
Metti insieme tutti questi fattori, e allora diventa chiaro che la nostra visione dello spazio interno ed esterno è fortemente limitata. Questa è una vista da un palo stretto. In effetti, la nostra comprensione intuitiva degli eventi casuali e il nostro sviluppo scientifico nel campo dell'inferenza statistica, forse, sarebbero diversi se ci fossero altre circostanze nel campo dell'ordine o del caos, dello spazio e del tempo.
E il fatto stesso che siamo troppo lontani da qualsiasi altra vita nello spazio - al punto in cui non siamo ancora stati in grado di catturare nessuno dei suoi segni o incontrarlo - ha un forte impatto sulle conclusioni che possiamo trarre.
conclusioni
Abbiamo ampie prove a sostegno dell'idea di base di Copernico che non siamo niente di speciale. Ma allo stesso tempo, ci sono diversi tratti caratteristici del nostro ambiente che indicano il contrario.
Alcune di queste qualità hanno dato origine al cosiddetto principio antropico, secondo il quale alcune costanti fondamentali della natura sembrano essere "finemente sintonizzate", e quindi le qualità fondamentali dell'universo sono bilanciate vicino ai confini che consentono alla terra e alla vita su di essa di esistere. Se vai troppo lontano in entrambe le direzioni, la natura del cosmo può essere completamente diversa.
Cambia leggermente la forza relativa della gravità, e quindi le stelle non si formeranno affatto e non sorgeranno elementi pesanti, oppure verranno create enormi stelle che poi scompariranno rapidamente, senza lasciare tracce, discendenti, nessun percorso verso la vita. E se modifichi le forze elettromagnetiche, i legami chimici tra gli atomi saranno troppo deboli o troppo forti per creare una varietà di strutture molecolari che consentono una complessità così incredibile nello spazio.
Galassia a spirale NGC 4258
Cosa ne pensiamo di tutte queste contraddizioni? A mio parere, i fatti ci stanno spingendo verso una nuova idea scientifica del nostro posto relativo nello spazio, a separarci sia dai principi copernicani che dalle idee antropiche, e penso anche che andando in questa direzione, questa nuova idea diventerà un principio indipendente. Forse possiamo chiamare questa nuova idea il principio cosmo-caotico, una piattaforma tra l'ordine (il significato originale della parola greca kosmos) e il caos.
La sua essenza sta nel fatto che la vita, e, in particolare, la vita sulla Terra, sarà sempre nel luogo di contatto o all'incrocio di zone determinate da caratteristiche come energia, posizione, scala, tempo, ordine e caos. Fattori come la stabilità o il caos delle orbite planetarie, o le variazioni del clima e della geofisica sul pianeta, sono manifestazioni dirette di queste caratteristiche.
Se ti allontani troppo da questi confini, l'equilibrio si sposterà verso uno stato sfavorevole. La nostra vita richiede la giusta combinazione di ingredienti, una miscela di calma e caos - la giusta combinazione di yin e yang.
Avvicinarsi a questi confini rende possibili tali cambiamenti e variazioni, ma non bisogna avvicinarsi troppo per non sopraffare costantemente il sistema stesso. Esistono evidenti parallelismi con il concetto di zona abitabile (Goldilocks zone), secondo cui la temperatura dell'ambiente spaziale per un pianeta attorno a una stella è in un ristretto intervallo di parametri.
Se non si tiene conto dell'esistenza della vita, la zona abitabile può essere molto più dinamica - non deve essere fissata nello spazio e nel tempo. Piuttosto, è una traiettoria in costante movimento, dimenando e flettendo con molti parametri, come i percorsi tracciati dalle braccia e dalle gambe di un ballerino.
Se la regola universale è che la vita può esistere solo in queste condizioni, allora sorgono alcune possibilità intriganti riguardo alla nostra importanza nello spazio. In contrasto con le idee severe di Copernico, che enfatizzano la nostra mediocrità e quindi presuppongono la presenza di molte condizioni simili nello spazio, l'idea che la vita richieda l'adeguamento di parametri vari e dinamici riduce il numero di opzioni.
Le possibilità di vita risultanti da questo nuovo approccio sono anche diverse dalle idee antropiche, che nella loro parte più radicale prevedono un solo luogo per la formazione della vita nello spazio e nel tempo in generale. Invece, la nuova regola definisce dove dovrebbe sorgere la vita, così come la frequenza potenziale con cui lo fa. La nuova regola chiarisce le caratteristiche fondamentali necessarie per vivere all'interno di uno spazio possibile con molti parametri di valzer: indica le zone fertili.
Questo tipo di regola sulla vita non trasforma necessariamente gli esseri viventi in una parte speciale della realtà. La biologia è probabilmente il fenomeno fisico più complesso nel nostro universo o in qualsiasi universo che obbedisce a determinate leggi. Ma questo, forse, è il limite estremo della particolarità: una struttura naturale estremamente complessa che si pone nelle giuste condizioni, al confine tra ordine e caos.
E questa formulazione del concetto di dove esattamente la vita è incorporata nello schema più ampio della natura porta direttamente alla soluzione dell'enigma, in cui ci sono argomenti convincenti, ma non finali, sul fatto che la vita dovrebbe esistere in abbondanza e che è estremamente rara.
Caleb Scharf
Caleb Scharf è direttore del Centro interdisciplinare di Astrobiologia alla Columbia University; è l'autore di Gravity's Engines: How Bubble-Blowing Black Holes Rule Galaxies, Stars, and Life in the Cosmos.
