SETI, acronimo di Search for Extra-Terrestrial Intelligence (Ricerca di Intelligenza Extraterrestre), è un programma dedicato alla ricerca della vita intelligente extraterrestre, abbastanza evoluta da poter inviare segnali radio nel cosmo. Il programma si occupa anche di inviare segnali della nostra presenza ad eventuali altre civiltà in grado di captarli (SETI attivo).
Il SETI Institute, proposto nel 1960 da Frank Drake (direttore fino alla sua morte), è nato ufficialmente nel 1984. È un'organizzazione scientifica privata, senza scopi di lucro. La sede centrale è a Mountain View, in California.
Introduzione Un viaggio interstellare per visitare un'altra civiltà in un mondo distante, almeno per adesso, è oltre le possibilità tecnologiche della civiltà umana. Siamo però in grado di utilizzare ricevitori molto sensibili per cercare nel cielo eventuali segnali radio di origine artificiale, generati da civiltà extraterrestri.
SETI è un progetto molto ambizioso ed estremamente complesso: la nostra galassia, la Via Lattea, è grande e ha una massa compresa fra i cento e i duecento miliardi di masse solari. Considerando che la dimensione media delle stelle è di , essa potrebbe contenere anche oltre trecento miliardi di stelle: per questo scandagliare l'intero cielo alla ricerca di un segnale distante e debole è un compito arduo.
Ci sono alcune strategie, o meglio alcune ipotesi plausibili, che possono aiutare a ridimensionare il problema rendendolo abbastanza piccolo da essere affrontabile. Una semplificazione consiste nel cosiddetto sciovinismo del carbonio: l'assunzione che la maggioranza delle forme di vita della galassia siano basate sulla chimica del carbonio, come avviene per gli organismi viventi terrestri. È possibile basare la vita su altri elementi, ma il carbonio è noto per la sua peculiare capacità di legarsi a numerosi altri elementi (oltre che a sé stesso) per formare una gran varietà di molecole.
Anche la presenza di acqua allo stato liquido è un'ipotesi plausibile, perché è una molecola molto comune nell'Universo e fornisce un ambiente eccellente per la formazione di molecole complesse basate sul carbonio, dalle quali poi può avere origine la vita.
Una terza ipotesi è quella di concentrarsi su stelle simili al Sole: le stelle molto grandi hanno vita molto breve e, secondo l'esempio che abbiamo a disposizione (la vita sulla Terra), non ci sarebbe il tempo materiale perché possa svilupparsi una vita intelligente sui loro pianeti. Le stelle molto piccole sono invece longeve, ma producono così poca luce e calore che i loro pianeti dovrebbero essere molto vicini per non congelare. Il risultato probabile è che il pianeta, per effetto delle forze di marea in gioco, finirebbe bloccato in rotazione sincrona (come la Luna con la Terra), presentando sempre la stessa faccia alla sua stella o intrappolato in qualche risonanza orbitale. Nel primo caso si avrebbe un emisfero infuocato e l'altro perennemente congelato. Nel secondo la durata del giorno e della notte sarebbero così grandi da creare un effetto simile con escursioni termiche eccezionali.
Circa il 10% della nostra galassia è fatta di stelle simili al Sole e ci sono circa mille di queste stelle entro una distanza di 100 anni luce da noi che costituiscono le candidate principali per la ricerca. Attualmente conosciamo però un solo pianeta su cui la vita si sia sviluppata (il nostro) e non abbiamo ancora modo di sapere se le ipotesi di semplificazione siano corrette oppure no. La ricerca dovrà quindi occuparsi anche delle stelle escluse, pure se con priorità minore.
Scandagliare l'intero cielo è già un'operazione difficile in sé, ma si deve anche considerare la complicazione di dover sintonizzare il ricevitore sulla frequenza giusta, esattamente come si fa cercando una stazione radio. Anche in questo caso per restringere il campo d'indagine si può ragionevolmente presupporre che il segnale venga trasmesso su una banda stretta, perché sarebbe altrimenti molto oneroso in termini di energia utilizzata per chi lo trasmette. Questo significa però che per ogni punto del cielo occorre provare a captare tutte le possibili frequenze che arrivano ai nostri ricevitori.
Inoltre c'è anche il problema che non sappiamo cosa cercare: non abbiamo idea di come un segnale alieno possa essere modulato, né di come i dati verranno codificati nel segnale, né che tipo di dati aspettarci. Segnali a banda stretta molto più forti del rumore di fondo e di intensità costante sono ovviamente buoni candidati e se essi mostrano uno schema regolare e complesso di impulsi potrebbero essere di provenienza artificiale.
Sono stati condotti degli studi su come potrebbe essere generato un segnale che potrebbe essere decifrato facilmente da un'altra civiltà, ma non c'è modo di conoscere l'effettiva validità di questi studi e decifrare un segnale reale potrebbe essere molto difficile.
C'è anche un altro problema nell'ascolto di segnali radio interstellari. I rumori di fondo del cosmo e degli strumenti di ricezione ci impediscono di rilevare segnali meno intensi di una soglia minima. Affinché noi possiamo riuscire a captare segnali di una civiltà aliena distante 100 anni luce che stia trasmettendo "omnidirezionalmente", ovvero simultaneamente in tutte le direzioni, quella civiltà dovrebbe utilizzare una potenza di trasmissione pari a diverse migliaia di volte quella che siamo in grado oggi di produrre sulla Terra.
L'ipotesi che la trasmissione di un segnale avvenga lungo una direzione ben definita rende i requisiti di potenza ragionevoli, ma il problema diventa quello di avere abbastanza fortuna da trovarsi lungo la direzione del segnale. Un raggio siffatto sarebbe comunque molto difficile da captare, non solo perché sarebbe molto stretto, ma anche perché potrebbe venire bloccato da nubi di polvere interstellare o distorto per effetti di diffrazione, come accade in alcuni casi nelle immagini TV, in cui compaiono echi "fantasma". Tali echi si producono quando parti del segnale vengono riflesse da ostacoli – ad esempio le montagne – mentre il resto giunge invece direttamente all'antenna ricevente: il televisore riceve quindi diversi segnali separati da un ritardo.
Le comunicazioni interstellari potrebbero venire distorte in modo analogo, producendo effetti di disturbo che vanno ad oscurare il segnale. Se i segnali interstellari venissero trasmessi come stretti raggi focalizzati, non potremmo fare altro che prestare molta attenzione.
I moderni progetti di SETI sono iniziati con un articolo scritto dai fisici Giuseppe Cocconi e Philip Morrison, pubblicato dalla stampa scientifica nel 1959Giuseppe Cocconi and Philip Morrison. Searching for Interstellar Communications. Nature, Volume 184, numero 4690, pagine 844-846, 19 settembre 1959. Cocconi e Morrison vi sostenevano che le frequenze di trasmissione più adatte alle comunicazioni interstellari fossero quelle tra 1 e .
Al di sotto di 1 GHz, la radiazione di sincrotrone emessa dagli elettroni in movimento nei campi magnetici delle galassie tende a coprire le altre sorgenti radio. Sopra i 10 GHz invece esse subirebbero l'interferenza dovuta al rumore prodotto dalle molecole di acqua e dagli atomi di ossigeno della nostra atmosfera. Anche se mondi alieni avessero atmosfere molto diverse, effetti di rumore quantistico rendono comunque difficile costruire apparecchi riceventi capaci di operare a frequenze superiori ai 100 GHz.
L'estremità inferiore di questa "finestra di microonde" è particolarmente adatta per le comunicazioni, dato che a frequenze inferiori è generalmente più semplice produrre e ricevere segnali. Le frequenze più basse sono inoltre preferibili a causa dell'effetto Doppler dovuto ai moti planetari.
L'effetto Doppler è una modificazione della frequenza di un segnale causato dal moto relativo della sua sorgente, ben noto all'esperienza comune nel caso delle onde sonore. Se la sorgente si avvicina, il segnale risulta spostato a frequenze più alte, se la sorgente si allontana il segnale risulta spostato a frequenze più basse. La rotazione di un pianeta e la sua rivoluzione attorno ad una stella causano spostamenti Doppler nella frequenza di ogni segnale generato dal pianeta e nel corso di una giornata la frequenza di un segnale può venire spostata fin oltre la larghezza di banda prevista per la sua trasmissione. Il problema è ancora peggiore per le frequenze più alte, così da far preferire le frequenze inferiori.
Cocconi e Morrison hanno segnalato come particolarmente interessante la frequenza di 1,420 GHz. È la frequenza emessa dall'idrogeno neutro. Spesso i radioastronomi cercano segnali di questa frequenza per poter mappare le nubi di idrogeno interstellare della nostra galassia; quindi la trasmissione di un segnale di frequenza simile a quella dell'idrogeno aumenta le probabilità che esso possa venire captato per caso.
Gli entusiasti di SETI chiamano a volte questa frequenza watering hole, ovvero il luogo dell'abbeverata, dove gli animali si incontrano per bere.
Esperimenti SETI via radio Nel 1960, l'astronomo della Cornell University Frank Drake eseguì il primo moderno progetto SETI, noto come Progetto Ozma. Drake utilizzò un radiotelescopio di 25 metri di diametro sito a Green Bank, in Virginia Occidentale, per scandagliare le stelle Tau Ceti e Epsilon Eridani a frequenze vicine a 1,420 GHz. Una banda di 400 kHz attorno alla frequenza dell'idrogeno fu osservata usando un ricevitore monocanale con banda di 100 Hz. I segnali raccolti furono quindi memorizzati su nastro per una successiva analisi. Non fu trovato nessun segnale di probabile interesse. Project Ozma - The first SETI search, SETI Institute
La prima conferenza dedicata a SETI avvenne a Green Bank nel 1961. Anche i sovietici trovarono SETI interessante e nel 1964 eseguirono una serie di ricerche usando antenne omnidirezionali nella speranza di raccogliere segnali radio di elevata potenza. Nel 1966 il famoso astronomo americano Carl Sagan e l'astronomo sovietico Iosif Školovskij pubblicarono insieme il primo libro dedicato a questo tema: Intelligent Life in the Universe (Vita intelligente nell'universo).
Nel 1971 la NASA finanziò un progetto SETI che vedeva coinvolti tra gli altri Drake, Bernard Oliver e la società Hewlett-Packard. Il rapporto che ne risultò proponeva la costruzione di un radiotelescopio di 1 500 dischi noto come "progetto Ciclope". Il costo per la realizzazione fu stimato in circa dieci miliardi di dollari: il progetto fu prontamente accantonato.
Nel 1974 fu fatto un tentativo simbolico di inviare un messaggio verso altri mondi. Per celebrare un consistente ampliamento del radiotelescopio da di Arecibo, un messaggio in codice di 1 679 bit fu trasmesso verso l'ammasso globulare M13, distante da noi circa 25 000 anni luce.
La sequenza di 0 e 1 che costituiva il messaggio era una matrice 23 × 73 che conteneva alcuni dati sulla nostra posizione nel sistema solare, la figura stilizzata di un essere umano, formule chimiche ed il contorno del radiotelescopio stesso.
La matrice 23 × 73 fu scelta perché sia 23 che 73 sono numeri primi. Si presumeva che questo fatto avrebbe aiutato un ipotetico ascoltatore alieno a riconoscere la struttura a matrice.
Essendo stato inviato il messaggio alla velocità della luce, nessuna eventuale risposta potrà giungerci prima di 50 000 anni; per questo motivo l'intero esperimento fu liquidato come una sorta di spot pubblicitario.