STATISTICA BAYESIANA ED EXTRATERRESTRI

Il badge di Paolo Navone

In uno dei miei primi articoli pubblicati su Eterodossia, avevo presentato l’Equazione di Green Bank, un algoritmo elaborato dallo scienziato Frank Drake nel 1961, atto a definire in modo matematico il possibile numero di comunità extraterrestri, presenti nella nostra Galassia, ed in grado di comunicare 

Oggi abbiamo molte più informazioni a riguardo delle caratteristiche planetarie necessarie per permettere lo sviluppo biologico della vita (attenzione non necessariamente quella umanoide).

Inoltre l’alta quantità di Esopianeti “osservabili” o presunti, ha nuovamente appassionato l’interesse per la vita extraterrestre.

Gli ultimi pianeti rintracciati sono a circa 40 anni luce dalla Terra e praticamente dietro l’angolo se prendiamo in considerazione le dimensioni della nostra Galassia.

Non arriva a caso, quindi, uno studio condotto da David Kipping, scienziato del dipartimento di astronomia della prestigiosa Columbia University.

Il lavoro dell’astronomo, pubblicato su Proceeding of the National Academy of Sciences, è molto articolato e si basa sulla Inferenza Bayesiana.

L’Inferenza Bayesiana è un metodo di analisi statistica che viene applicata per ipotizzare quale sia la possibilità di una vita extraterrestre di evolversi e diventare complessa come sulla Terra.

Ma prima di andare avanti cerchiamo di capire cosa sia l’Inferenza.

INFERENZA STATISTICA

Con Inferenza Statistica o Statistica Inferenziale, si definisce il procedimento di studio delle caratteristiche di una popolazione utilizzandone una parte “a campione”.

Il suddetto “campione” è organizzato secondo una scelta dei componenti per mezzo di un sistema casuale di selezione.

Il “campione” viene poi studiato applicando algoritmi matematici atti a valutare il processo di apprendimento tramite l’esperienza.

Il metodo coinvolge il calcolo probabilistico, anche se la casualità iniziale tende ad evolversi grazie alla “esperienza” lentamente acquisita dal campione nel tempo.

Per lo studio attuale, si applica l’approccio di Bayers, o Teorema della Probabilità delle Cause, sviluppato verso la metà del 1700 dal reverendo Thomas Bayers.

Egli aveva accorpato due teoremi della matematica statistica: il teorema della probabilità composta e il teorema della probabilità assoluta.

Per l’Inferenza statistica Bayesana la probabilità di un’ipotesi si aggiorna quando sono presenti prove o informazioni, ovvero con l’aumentare della disponibilità di questi dati, il grado di fiducia nell’ipotesi cambia. 

Sappiamo dai reperti geologici che la vita sulla Terra è iniziata relativamente rapidamente, non appena l’ambiente è stato abbastanza stabile da sostenerlo; ma sappiamo anche che quel primo organismo multicellulare ha impiegato molto più tempo per evolversi: circa 4 miliardi di anni.

L’IPOTESI

Kipping ha sviluppato l’ipotesi della probabilità della vita e dell’intelligenza con quattro possibili risposte:

  • la vita è comune e spesso sviluppa intelligenza,
  • la vita è rara ma spesso sviluppa intelligenza,
  • la vita è comune e raramente sviluppa intelligenza,
  • la vita è rara e raramente sviluppa intelligenza.

Applicando le formule matematiche Bayesiane lo scienziato è arrivato alla conclusione che lo scenario di vita comune è almeno 9 volte più probabile di quello raro.

Questo è deducibile perché la vita sulla Terra è emersa 300 milioni di anni dopo la formazione degli oceani, quindi relativamente rapidamente.

Kipping ne conclude che se un pianeta ha condizione simili a quelle della Terra non dovrebbero esserci problemi alla creazione spontanea della vita.

Altra faccenda, invece, per quanto riguarda l’ipotesi che queste vite extraterrestri possano essere complesse o intelligenti, dove le probabilità sarebbero 3:2 a favore della vita intelligente, ovvero poco più del 50%, questo perché l’Umanità è comparsa relativamente tardi rispetto alla finestra abitativa della Terra e quindi il suo sviluppo non è stato un processo facile, né c’è una garanzia per la sua ripetizione.

Si tratta, ovviamente, di analisi che si basano sull’unico modello che abbiamo: la Terra.

Questa analisi non ci fornisce alcuna certezza, ma ci rende certamente positivi sulla presenza della vita al di fuori del nostro Pianeta.

GEMELLI

Il badge di Paolo Navone

Breve Introduzione.

Poco prima della pausa estiva, una notizia sul Web ha attirato la mia attenzione:

https://scienze.fanpage.it/scoperto-un-gemello-del-sole-a-184-anni-luce-da-noi-possibile-terra-2-0-nel-sistema/

Quell’argomento mi continuava a ronzare in testa, così durante le vacanze, in un pomeriggio tranquillo ed assolato mentre i miei figli facevano i compiti delle vacanze, ho preso carta e penna (pardon video e tastiera) e ho scritto il piccolo raccontino che vi propongo. quì di seguito.

Buona lettura…

Preludio

Secondo l’algoritmo di “Green Bank”, formulato dall’Astronomo ed Astrofisico Frank Drake nel 1961:

N = R* × f p × n e × f l × f i × f c × L

N = numero di possibili civiltà presenti nella nostra Galassia;
R* = tasso medio annuo di formazione di nuove stelle nella Via Lattea;
fp = frazione di stelle che possiedono pianeti;
ne = numero medio di pianeti per sistema planetario in condizione di ospitare forme di vita;
fl = frazione dei pianeti ne su cui si è effettivamente sviluppata la vita;
fi = frazione dei pianeti fl su cui si sono evoluti esseri intelligenti;
fc = frazione di civiltà extraterrestri in grado di comunicare;
L = stima della durata di queste civiltà evolute.

Ad oggi N=1 (dove il risultato corrisponde alla Terra), ma, da un punto di vista statistico,  il suddetto valore potrebbe essere decisamente maggiore…

* * *

GEMELLI

Nessuno di loro sapeva, con esattezza, cosa avrebbero trovato mentre l’astronave si avvicinava al pianeta secondo una rotta che l’avrebbe portata a parcheggiarsi in orbita Geostazionaria.

La decelerazione era iniziata circa un anno prima dell’ingresso nel sistema planetario della stella che, ormai, distava solo più pochi minuti luce dalla loro attuale posizione.

Una Nuova Stella

Era questo un astro di dimensioni medio-piccole, costituito principalmente da Idrogeno ed Elio e, come la maggior parte delle stelle, nella sua fase di vita principale: un lungo periodo di equilibrio stabile in cui esso fonde, nel proprio nucleo, l’Idrogeno in Elio.

Queste caratteristiche lo rendevano molto simile, se non uguale, a quello posto al centro del sistema solare dal quale la nave era partita 184 anni luce prima.

La stella era stata identificata, come succede per tutte le più grandi scoperte, quasi per caso nonostante si trovasse così vicino al loro.

Dopo alcune osservazioni, viste le sue caratteristiche, fece ipotizzare agli scienziati che, in un passato remoto, potesse essere parte di un sistema binario con la loro stella e che, per qualche imprevista “falla” gravitazionale, si fossero separate.

Rendeva la scoperta ancora più interessante, inoltre, il fatto che entrambe queste ipotetiche sorelle fossero parte dello stesso quartiere cosmico, ovvero un ramo secondario della stessa galassia.

La sua posizione era visibile nell’emisfero settentrionale del Sistema dal quale provenivano e, viste le suddette caratteristiche, avrebbe potuto anche possedere un pianeta roccioso ad una distanza tale da poter ospitare la vita proprio come la sua presunta gemella

Non aveva ancora nome poiché normalmente gli astri, visto il loro alto numero e visto che ne venivano scoperti quasi ogni giorno, erano catalogati secondo un codice in grado di poterli identificare univocamente.

Secondo alcuni studi si evidenzia che la maggior parte di essi non nascano solitari, ma ci sia stata una specie di nursery in grado di generare un numero di astri della stessa specie con caratteristiche identiche.

La nursery nella quale si è formata la stella, che ora brillava davanti alla loro nave, forse comprendeva migliaia di altre sorelle nate da una nube di gas e polveri, ma in questi quattro miliardi e mezzo di anni si sono, poi, sparpagliate nella galassia e dare la caccia a tutte quelle simili non era un compito semplice.

Il primo requisito che gli uomini di scienza avevano dettato, e che era stato verificato quasi subito, era la sua data di nascita: la stessa della loro stella!

Poi si era passati alla sua firma chimica o “spettrale”, che ne definiva la sua composizione, la quale doveva essere la più simile possibile, meglio se uguale, a quella distate 184 anni luce dalla loro “casa”.

L’idea, che forse non erano soli nella galassia, si era fatta strada ormai da tempo e la possibilità di poter viaggiare a velocità di poco superiori a quelle della luce, li aveva spronati a visitare almeno una decina tra pianeti ed Esopianeti in grado di poter ospitare la vita.

Il problema era che, nonostante le condizioni favorevoli, la vita non si trovava…

Iniziarono a domandarsi se la vita non fosse che una fortunatissima eccezione, poi, gli scienziati, azzardarono una conclusione: forse vi dovevano essere alcuni fattori importanti legati alla stella attorno alla quale, un possibile pianeta favorevole, orbitava.

Fu così che incominciarono a cercare i possibili gemelli, del loro astro, in giro per la galassia e secondo la “Teoria della Nursery”.

Dopo diversi anni, di osservazioni ininterrotte, trovarono il possibile candidato.

Controlli più attenti diedero risultati inaspettati ed insperati: attorno ad essa orbitavano diversi pianeti, di cui un paio, potevano essere alla giusta distanza per sostenere la vita ed inoltre erano di dimensioni molto simili al loro mondo.

Entrambi ruotavano sul loro asse, inclinato di qualche grado e sintomo che avevano delle fasi stagionali, con un moto all’incirca uguale.

Solo le loro orbite erano diverse: uno girava, attorno alla stella, più veloce rispetto all’altro così che entrambi erano dalla stessa parte della loro traiettoria ellittica ogni due rivoluzioni complete del pianeta più interno.

Percorrere la distanza che separava i due astri gemelli non era un problema, o meglio, non era un problema il tempo che avrebbero impiegato per portare a termine il viaggio verso la loro meta, poiché la medicina e la genetica avevano ormai fatto passi importanti e tali per cui la loro vita media era di circa 3500 anni.

Arrivo

Inizialmente avevano puntato la loro rotta sul pianeta più esterno ma, durante la fase di avvicinamento, le analisi avevano rilevato la sua inabitabilità.

Nonostante avesse una atmosfera, questa non era cosi spessa e di conseguenza il vento, carico di particelle ionizzanti generate dalla stella, rendeva la sua superficie desertica, inoltre pareva geologicamente morto da alcune migliaia di anni e possedeva un debole campo magnetico.

Dopo un rapido consulto decisero di variare la loro destinazione di qualche grado ed intercettare così il pianeta più interno.

Ora erano arrivati a destinazione e quest’ultimo brillava sotto la loro nave, a circa 36.000 km di distanza, di un intenso colore blu cobalto.

Fortunatamente questo nuovo mondo prometteva bene; l’atmosfera era abbastanza densa, la superficie era coperta per i due terzi di acqua (il che dava ottime possibilità per il sostentamento della vita) e, inoltre, era geologicamente attivo, con un nucleo centrale che generava anche un discreto campo magnetico ottimo per proteggere la sua superficie dalle radiazioni che avevano reso deserto ed inospitale il primo candidato.

Risposta

La missione non prevedeva lo sbarco, ma solo una visita ed alcune osservazioni preliminari, se i risultati fossero stati accettabili, allora, una seconda missione avrebbe portato degli esploratori.

Prima di iniziare le attività di analisi del pianeta, inviarono una comunicazione dell’avvenuto randez-vous al loro centro di controllo.

Nonostante la distanza, il messaggio sarebbe arrivato a destinazione nel giro di qualche ora, poiché il loro sistema comunicativo sfruttava una tecnologia simile all’Entanglement quantistico in grado di mettere in comunicazione quasi “istantaneamente” due punti della galassia indipendentemente dalla loro distanza.

La risposta, che dava il consenso all’inizio delle operazioni di osservazione e ricerca, arrivò quanto prima e la nave iniziò a ribollire di frenesia.

Il vascello spaziale ospitava circa 700 membri di equipaggio e tutti si muovevano in sinergia come se fossero un unico “essere” pensante.

Le dimensioni del pianeta erano molto simili a quelle del loro “mondo”, e la sua atmosfera era poco più densa e ricca di composti utili alla vita, la temperatura della sua superficie era mediamente più alta, forse a causa della discreta attività vulcanica.

Ma la cosa sorprendente, a dispetto delle previsioni e di quanto finora scoperto in altri luoghi simili, era la presenza di quella che si poteva chiamare “vegetazione” e quindi di probabili forme di vita più complesse.

A differenza del loro pianeta, qui la suddetta era più variegata ed intricata e ricopriva in modo non uniforme buona parte della superficie delle terre emerse.

Frenarono la loro eccitazione finché, quasi subito, individuarono ciò che cercavano da lungo tempo: diverse forme di vita, autonome e in grado di creare un complessi ecosistemi

La ricerca primaria era terminata.

Finalmente avevano una risposta alla primordiale domanda “Siamo soli nella Galassia?”, davanti ai loro occhi vi era la prova che il loro pianeta di origine non era l’unico in grado di ospitare la vita!

Nelle loro menti si fece spazio una domanda più complessa:

“La vita ora non è più considerata una eccezione, ma si è auto-generata o è stata portata a qualche causa fortuita?”.

Occorrevano analisi più approfondite… così, a differenza di quanto stabilito dalle regole dettate dai loro superiori distanti diversi anni luce, decisero fosse il caso di sbarcare.

Non vi erano possibilità per tutti i componenti l’equipaggio, solo una parte di loro avrebbe potuto scendere sul pianeta.

Organizzare il gruppo di esplorazione non sarebbe stato facile, perché tutti avrebbero voluto lasciare l’astronave per respirare un po’ di “aria di casa” dopo i quasi 200 anni luce passati tra quelle quatto paratie di metallo.

Prima di dare l’annuncio era perciò urgente definire chi avrebbe preso posto nelle navette, così il Comandante ordinò agli alti ufficiali di iniziare a fare un elenco del personale necessario secondo le possibili competenze e le personali attitudini.

Il suddetto sarebbe stato discusso nel giro di qualche giorno.

La decisione doveva rimanere segreta, ma una astronave per quanto grande è sempre un luogo circoscritto, così le voci iniziarono a girare tra l’equipaggio che incominciava a mormorare circa i risultati della scelta.

Qualcuno, più anziano e saggio degli altri, cercò di fare ragionare i più giovani ed inesperti che, con irruenza, stavano pensando di arrivare ad usare la forza per fare leva sulla decisione degli alti ufficiali.

La riunione si tenne sul Ponte di Comando della astronave e, visto il ribollire delle maestranze, tutti gli accessi all’ambiente vennero bloccati e una guardia armata posta davanti ad ogni boccaporto per evitare problemi.

Il clima era caldo, e si voleva evitare un possibile ammutinamento.

Dopo qualche ora l’elenco del personale dedicato allo sbarco era completo: la maggior parte degli alti ufficiali sarebbe rimasta a bordo, mentre una decina di squadre, per un totale di circa 200 elementi con esperienze in diversi campi e con strumentazione adeguata alla ricerca in loco, sarebbero sbarcate.

La comunicazione con il risultato di quanto deciso venne divulgata e si incominciarono a preparare le navette.

L’equipaggio non era soddisfatto della scelta, vi era del malcontento specie tra un paio di alti ufficiali che, per il loro grado e preparazione, avrebbero dovuto fare parte della spedizione.

Separazione

Le azioni precipitarono e tutto si svolse in poco tempo.

I due alti ufficiali, fratelli e figli del Comandante, presero in mano la situazione e organizzarono la sommossa con il supporto di un discreto numero di sottoposti.

Vi fu un ammutinamento, nei disordini persero la vita componenti di entrambe le fazioni, ma in pochi minuti gli ammutinati presero possesso delle navette, si stiparono al loro interno e lasciarono l’astronave madre diretti verso la “pallina blu” sotto di loro.

Il Comandante poté fare ben poco, non essendovi la possibilità di fermarle e farle rientrare, una volta lasciate la nave madre.

Egli sapeva che non avrebbe più rivisto nessuno dei ribelli, poiché dopo l’accaduto difficilmente sarebbero tornati a bordo.

Le leggi e le regole erano ferree, un eventuale rientro avrebbe voluto dire Corte Marziale e sicuramente l’applicazione della pena di morte.

In poche ore aveva perso circa metà dell’equipaggio, tra caduti e rivoltosi, e i due suoi figli maggiori.

Il viaggio fu relativamente breve, dopo un sorvolo del Pianeta gli ammutinati trovarono una area vasta e pianeggiante nella zona dell’emisfero nord.

La pianura, a circa 30° dall’equatore, era vasta ed attraversata da due corsi d’acqua quasi paralleli e che avrebbero favorito le future operazioni di insediamento.

* * *

Ormai dai giorni dell’atterraggio sul Pianeta Blu molto tempo è passato, durante il quale alcuni grandi cataclismi avevano quasi rischiato di fare terminare l’avventura dei rivoltosi prematuramente.

Ora molti dei nomi di quegli “eroi” si sono ormai persi, poiché non si sa di preciso come fossero realmente articolati nel linguaggio parlato da quella prima civiltà, sviluppatasi grazie a  quel gruppo capostipite, che aveva osato sfidare e ribellarsi al suo Comandante.

Al tempo in cui le antiche leggende Sumere incominciarono ad essere fissate in maniera permanente su supporti di argilla, la lingua ancestrale non veniva più utilizzata se non in alcune occasioni legate a funzioni ed attività di carattere strettamente commerciale o politico.

Si sa però che i nomi dei due fratelli, che guidarono quel gruppo alla scoperta di un nuovo mondo, suonavano all’incirca come: Enki ed Enlil figli di An.