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Storie di scienza 8: Viaggiare così lontano che le stelle in cielo sono spostate

Storie di scienza 8: Viaggiare così lontano che le stelle in cielo sono spostate

Ultimo aggiornamento: 2020/06/16 17:15.

Per la prima volta nella storia dell’esplorazione del cosmo, un veicolo spaziale ci ha mandato immagini da una distanza così immensa che alcune stelle sono spostate rispetto a come le vediamo sulla Terra. Qui sotto vedete Brian May, chitarrista dei Queen e astrofisico, che guarda queste foto eccezionali con un visore stereoscopico.

Fonte: Brian May su Instagram.

Le immagini provengono dalla sonda New Horizons, quella che ha fotografato per la prima volta in dettaglio Plutone nel 2015 e incontrato l’asteroide transplutoniano Arrokoth nel 2019, sotto la guida del Principal Investigator Alan Stern, entusiasta del risultato, come vedete in questo suo tweet:

Alan Stern è il secondo da sinistra nell’allegra comitiva dello Starmus 2019 a Zurigo. All’estrema destra, un losco figuro di vostra conoscenza.

Non è il veicolo spaziale più distante da noi: questo è un primato che spetta a Voyager 1, che si trova attualmente a ben 22,3 miliardi di chilometri dalla Terra, nello spazio interstellare. Ma New Horizons è la sonda più distante che ha ancora una fotocamera operativa ed è in grado di trasmettere immagini. Si trova in questo momento a circa sette miliardi di chilometri dalla Terra, così lontano che i suoi segnali radio, viaggiando a 300.000 chilometri al secondo, ci mettono sei ore e mezza ad arrivare a noi.

New Horizons ha fotografato due delle stelle più vicine a noi, Proxima Centauri e Wolf 359 (sì, quella della battaglia contro i Borg in Star Trek), il 22 e 23 aprile scorso, nello stesso momento in cui lo facevano gli astronomi sulla Terra, creando così la fotografia stereoscopica con la più grande linea di base mai scattata. Questo è il risultato in animazione GIF: si vedono le due stelle spostarsi rispetto a quelle sullo sfondo.

Proxima Centauri

Wolf 359

In questo articolo della NASA trovate le immagini stereoscopiche in rosso-blu e per visione binoculare con uno stereoscopio (quelle usate da Brian May).

Si tratta della prima parallasse stellare facilmente osservabile con i nostri occhi: la prima dimostrazione intuitiva del fatto che se ci spostiamo nel cosmo a sufficienza, le stelle più vicine ci appariranno spostate rispetto a quelle più lontane, esattamente come un dito della nostra mano si sposta rispetto allo sfondo se lo guardiamo prima con un occhio e poi con l’altro stando fermi. Alle distanze cosmiche raggiunte da New Horizons, il “firmamento” non è più fermo, la volta celeste cessa molto concretamente di essere immaginabile come una sfera, e il fatto che le varie stelle del cielo sono a distanze differenti tra loro è lampante. Il cielo stellato diventa 3D.

Non è la prima volta che si misura la parallasse delle stelle, ma le misurazioni analoghe ottenute in passato dagli astronomi, sfruttando lo spostamento della Terra nel corso della sua orbita annuale intorno al Sole (come mostrato nello schema qui sotto), davano differenze talmente misere da non essere percepibili a occhio nudo nelle immagini: servivano strumenti appositi, denominati eliometri. Erano misurazioni talmente difficili che la prima parallasse stellare fu dimostrata soltanto nel 1838 ad opera di Friedrich Bessel osservando la stella 61 Cygni, nella costellazione del Cigno, a 11,4 anni luce da noi.

Schema di parallasse ottenuta sfruttando
l’orbita della Terra. Credit: Vialattea.net.

Prima del successo di Bessel, il fallimento di tutti i tentativi precedenti di misurare la parallasse delle stelle era stato usato a lungo come argomentazione scientifica contro la teoria eliocentrica copernicana: si ragionava che se la Terra orbitava davvero intorno al Sole invece di essere al centro del sistema solare e dell’universo, allora si sarebbe dovuto notare un cambiamento nelle posizioni delle stelle nel corso dell’anno, con variazione massima ogni sei mesi: ma non si vedeva nessun cambiamento, per cui la Terra doveva essere al centro. Per gli astronomi di quei tempi, per esempio Tycho Brahe (1546-1601), era semplicemente inconcepibile che le stelle fossero così immensamente lontane da non avere una parallasse osservabile con gli strumenti dell’epoca.

Gli scalini della scala dell’Universo

La parallasse è da tempo uno dei metodi più efficaci e versatili per misurare le distanze dei corpi celesti. Intorno al 150 a.C., Ipparco la usò per stimare la distanza della Luna dalla Terra. La sua tecnica fu semplice ed è facilmente ripetibile: due osservatori astronomici situati in luoghi differenti della Terra e sullo stesso meridiano misurano la posizione della Luna nel cielo nello stesso istante. La distanza fra i due osservatori, la conoscenza della circonferenza terrestre (nota grazie ad Eratostene, 276-194 a.C.) e un pizzico di trigonometria permettono di ottenere il valore della distanza Terra-Luna.

Non avendo ovviamente orologi per sincronizzare le osservazioni, Ipparco usò il cielo stesso come orologio di precisione: fece fare le due misurazioni durante un’eclissi solare, che era totale nell’Ellesponto (i Dardanelli odierni) ma parziale ad Alessandria d’Egitto, dove la Luna copriva solo i quattro quinti del diametro angolare del Sole. Un quinto di questo diametro angolare equivale a circa 0,1 gradi: sapendo la distanza fra le due località, con la trigonometria stimò che la Luna era a 90 raggi terrestri, ossia circa 570.000 km. Oggi sappiamo che la distanza effettiva è un po’ meno (varia da 363.000 a 405.000 km), ma comunque il risultato è notevole, considerati gli strumenti a disposizione oltre duemila anni fa.

Un altro metodo fattibile con gli strumenti moderni consiste nel misurare la differenza di posizione rispetto allo sfondo delle stelle fisse in due foto scattate contemporaneamente da due luoghi differenti che si trovano a una distanza nota.

L’assenza di parallasse nelle osservazioni della supernova del 1572 permise invece a Brahe di dimostrare che la nuova stella comparsa in cielo in quell’anno nella costellazione di Cassiopea, visibile a occhio nudo (più luminosa di Venere) e fonte di superstiziosa inquietudine in tutto il mondo, era ben più lontana della Luna e quindi non era affatto una cometa senza coda come si ipotizzava. Sempre la parallasse gli permise di dimostrare che le comete non erano fenomeni atmosferici ma erano corpi celesti ben più distanti.

La stessa tecnica permise anche di misurare la distanza Terra-Sole, ma ci vollero duemila anni di attesa rispetto alla distanza Terra-Luna, fino al 1769, e fu necessario piazzare astronomi in luoghi lontanissimi del nostro pianeta, mandandoli per esempio fino a Tahiti e sincronizzandoli accuratamente fino al secondo. Questa misurazione fu considerata una questione scientifica così importante da ottenere lo sforzo coordinato di due paesi in guerra (Francia e Inghilterra). Infatti sapendo questa distanza si potevano usare le leggi di Keplero e Newton per determinare le dimensioni dell’intero Sistema Solare, fino ad allora sconosciute. Si sapevano infatti i rapporti fra le distanze planetarie, ma non le distanze stesse. Per scoprirle bisognava misurare la distanza fondamentale Terra-Sole, la cosiddetta unità astronomica (UA).

Osservazione del transito di Venere da Tahiti nel 1769.
L’astronomo fu portato lì dal capitano James Cook. Fonte: Universe Today.

Il problema è che il Sole è troppo luminoso per poter vedere le stelle sullo sfondo e usarle per misurare la parallasse, per cui è necessario ricorrere a un trucco: attendere un transito del pianeta Venere davanti al Sole. Sapendo esattamente quanto dura il transito da due punti differenti della Terra, si può risalire alla distanza Terra-Venere e da lì alla distanza Terra-Sole. L’astronomo Jerome Lalande usò i dati raccolti da due spedizioni intercontinentali durante due transiti, quello del 1761 e quello del 1769: il suo risultato fu 153 milioni di chilometri, con un errore di circa il 3% rispetto alle misure odierne ben più precise.

Improvvisamente, verso la fine del Settecento divenne possibile capire quanto fosse gigantesco il Sistema Solare. E sapendo il valore di quest’unità astronomica si poté, meno di un secolo più tardi, determinare la distanza delle stelle e capire quanto fosse spaventosamente vasto l’oceano cosmico nel quale ci saremmo avventurati due secoli dopo con sonde come New Horizons.

Per misurare distanze ancora più grandi servono altre tecniche: ma questa è una storia ancora più avventurosa, da raccontare a parte.

La scienza è fatta così: un risultato si basa su un altro che a sua volta si basa su un altro, e così via. Con varianti della stessa tecnica, abbiamo scoperto la distanza della Luna, poi quella del Sole, quella dei pianeti e infine quella delle stelle. Tutto dimostrabile e verificabile, un passo dopo l’altro. A patto di voler studiare.

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Storie di Scienza 1: Il segreto della prima passeggiata spaziale

Storie di Scienza 1: Il segreto della prima passeggiata spaziale

Noi debunker veniamo spesso rimproverati di difendere la “versione ufficiale”. Stavolta, però, il rimprovero sarà difficile, perché ho da raccontarvi una storia che va contro la versione ufficiale. Una storia che va anche contro le mie convinzioni e certezze coltivate per decenni. Ma i fatti sono quelli che sono, e li devo raccontare come sono.

Siamo nel 1965, in piena competizione politica e militare fra Unione Sovietica e Stati Uniti. Il 18 marzo l’Unione Sovietica stupisce il mondo con un’impresa incredibile: un suo cosmonauta, il trentenne Alexei Leonov, vola nello spazio intorno alla Terra, a cinquecento chilometri di quota, ed esce dalla sua capsula, la Voskhod-2, protetto solo dalla sua sottile tuta spaziale contro il vuoto cosmico.

È la prima “passeggiata spaziale” della storia. Le immagini del suo fluttuare senza peso, trasmesse poco dopo dalla TV russa e riprese a colori da una cinepresa montata esternamente, fanno il giro del mondo.

Sono immagini talmente sensazionali che inizialmente si sospetta che si tratti di una falsificazione. Ma nei giorni successivi le autorità sovietiche rilasceranno spezzoni delle riprese fatte su pellicola, che toglieranno ogni dubbio: erano impossibili da falsificare.

L’Unione Sovietica si dimostra ancora una volta in testa nella corsa spaziale, vista come una dimostrazione di forza, tecnologia e ideologia superiore. I resoconti ufficiali dell’epoca sono trionfali, il filmato del primo uomo che volteggia nel cosmo viene presentato al festival del cinema di Cannes, e i dodici minuti di attività extraveicolare vengono raccontati poeticamente come se fossero stati perfettamente controllati e pianificati.

Ma la realtà è stata ben diversa. Leonov ha galleggiato nello spazio praticamente senza alcun controllo, cercando di districarsi dal cavo lungo cinque metri che lo legava alla capsula e lo collegava alla radio di bordo. E il suo rientro a bordo è stato particolarmente drammatico.

La sua tuta, infatti, si è gonfiata e le sue mani sono scivolate fuori dai guanti, dentro le maniche, e i suoi piedi si sono sfilati dagli scarponi. Si è trovato a galleggiare all’interno della tuta. Non era più in grado di rientrare a bordo, e così è stato costretto a sfiatare parte dell’aria contenuta nella tuta spaziale, con tutti i rischi che questo comportava. È riuscito così a rientrare con enorme fatica nella capsula Voskhod-2, dove lo attendeva, impotente, il suo compagno di volo Pavel Belyaev.

Ricostruzione della “passeggiata spaziale” di Leonov, dal film The Spacewalker (in italiano Spacewalker: il tempo dei primi, 2016)

Nel libro Two Sides of the Moon (2004), scritto con il collega e rivale statunitense David Scott, Leonov ha raccontato (a pagina 108) i dettagli delle sue fatiche, tenute segrete a lungo per difendere la versione ufficiale del Cremlino (la prima rivelazione delle disavventure di Leonov che ho trovato finora risale al 2001, in The Rocket Men di Rex Hall e David Shayler, a pagina 248). Ha spiegato che il rigonfiamento della sua tuta lo aveva obbligato non solo a sfiatare parte dell’aria interna, ma anche a rientrare nella camera di decompressione (airlock) della capsula (uno stretto tubo gonfiabile montato esternamente) a testa in avanti anziché con i piedi in avanti come previsto dalla procedura, in modo da poter azionare i meccanismi della camera con le mani.

“L’unica soluzione era ridurre la pressione della mia tuta aprendo la valvola di pressione e sfiatando un po’ di ossigeno per volta mentre tentavo di infilarmi lentamente nella camera di decompressione. Inizialmente pensai di riferire al Controllo Missione quello che intendevo fare, ma decisi di non farlo. Non volevo creare nervosismo a terra […] Anche quando riuscii finalmente a tirarmi completamente dentro la camera di decompressione, dovetti fare un’altra manovra quasi impossibile. Dovetti raggomitolare il mio corpo per raggiungere il portello per chiudere la camera.”

Leonov, esausto, fradicio di sudore, a corto di ossigeno e intralciato dalla tuta, con le pulsazioni a 140 al minuto e una temperatura corporea salita a 38 gradi, dovette insomma fare una sorta di capriola quasi impossibile dentro la strettissima camera tubolare (quella che si vede ricostruita nell’immagine qui sopra tratta dal film russo The Spacewalker del 2016).

Il cosmonauta stesso racconta questa manovra quasi sovrumana in questo video del 2014, da 15:00 in poi.

La situazione claustrofobica e le contorsioni salvavita di Leonov vengono ricostruite dettagliatamente anche in The Spacewalker (da 1:06 in poi) secondo il racconto del cosmonauta.

Insomma, queste sue decisioni disperate ma coraggiose sono diventate leggenda e parte integrante della storia ufficiale dell’esplorazione spaziale, e infatti avevo raccontato questa vicenda cinque anni fa in occasione del cinquantenario.

Ma è emerso che non andò affatto così.

Un articolo dello storico spaziale russo Anatoly Zak, pubblicato da Air & Space alla fine di marzo 2020, ribalta completamente gli eventi, attingendo a documenti inediti, resi pubblici dalle autorità russe soltanto di recente e ospitati sul sito dell’ente spaziale russo Roscosmos. Si tratta di filmati più estesi, del diario di bordo originale e dei resoconti firmati personalmente da Leonov stesso subito dopo la missione, e in questo materiale non c’è alcuna traccia dell’eroica contorsione raccontata al mondo per decenni. Anche la decisione di sfiatare la tuta spaziale era stata ampiamente prevista durante le prove a terra.

Una pagina del resoconto di missione di Leonov, desecretato nel 2013.

Anatoly Zak traduce così le parole scritte da Leonov:

“Sulla Terra avevo pensato cosa fare se fosse fallita la prima entrata. Avevo previsto, sulla Terra, di portare la pressione a 0,27 atmosfere (rispetto alle 0,4 atmosfere nominali). Le mie stime sono state confermate ed è andata esattamente così…”

Il cosmonauta aggiunge che alla fine dell’uscita nello spazio era stanco, ma certamente non esausto, e descrive solo una leggera difficoltà nell’entrare nella camera di decompressione, indicando chiaramente di essere entrato a piedi in avanti. Questa situazione è documentata nel filmato a 1:00:30 dall’inizio: si vede chiaramente Leonov che entra nell’assetto corretto e non con la testa in avanti come ha dichiarato per tutti questi anni.

Alexei Leonov è morto l’11 ottobre 2019 a 85 anni, e quindi non è possibile chiedergli cosa lo ha spinto a raccontare una versione sensazionale di un evento che era già di per sé storico ed eccezionale e quindi non aveva alcun bisogno di essere ingigantito. È un altro dei suoi segreti, come l’identità del pilota russo la cui manovra errata uccise involontariamente l’eroe nazionale Yuri Gagarin, primo uomo nello spazio, o i nomi dei veri cosmonauti perduti del programma spaziale sovietico, ma questa è un’altra storia.

La versione ufficiale, insomma, dovrà essere riscritta una seconda volta: ma l’impresa di osare di esporsi al vuoto dello spazio, protetto soltanto da una tuta fragilissima e artigianale, resterà immutata nella sua essenziale straordinarietà. Alexei Leonov sarà per sempre il primo essere umano a “passeggiare” nello spazio. Per cui continuerò certamente a celebrare il suo coraggio bevendo il mio tè sul vassoio dedicato a lui che ho comperato al Science Museum di Londra. Anche se ci sarà una punta di amaro in più.

Fonti aggiuntive: Dan Beaumont Space Museum (con spezzone dell’entrata a 37:53), Sven Grahn, Nvidia, Russian Space Web. Questo racconto fa parte delle Storie di Scienza: una serie libera e gratuita, resa possibile dalle donazioni dei lettori. Se volete saperne di più, leggete qui. Se volete fare una donazione, potete cliccare sul pulsante qui sotto. Grazie!




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Storie di Scienza 2: Scoperto il buco nero più “vicino” alla Terra, in un sistema visibile a occhio nudo

Storie di Scienza 2: Scoperto il buco nero più “vicino” alla Terra, in un sistema visibile a occhio nudo

La notizia è rimasta sotto stretto embargo giornalistico fino a pochi minuti fa: è stato rilevato un buco nero situato a 1000 anni luce dalla Terra. È il più vicino conosciuto e oltretutto fa parte di un sistema stellare triplo visibile a occhio nudo. Potrebbe essere il primo di una serie tutta da scoprire. Ma niente panico: a quella distanza non comporta alcun pericolo. Mi aspetto ogni sorta di articolo catastrofico sui giornali generalisti, per cui faccio qui un po’ di debunking preventivo.

Rappresentazione artistica del sistema triplo HR6819, con due stelle visibili (orbite azzurre) e un buco nero (orbita rossa). Credit: ESO.

L’annuncio della scoperta arriva da un gruppo di astronomi dell’ESO (European Southern Observatory) e di altri istituti, diretto da Thomas Rivinius (ESO Santiago, Cile).

Il buco nero è di per sé invisibile, ma è stato scoperto osservando i movimenti delle sue due stelle compagne usando lo spettrografo FEROS sul telescopio da 2,2 metri all’osservatorio di La Silla, in Cile.

Si trova nella costellazione del Telescopio, visibile dall’emisfero sud della Terra, nel sistema stellare triplo denominato HR 6819.

Il cerchietto rosso indica il sistema triplo HR6819. Credit:

ESO, IAU e Sky & Telescope.

Gli scopritori si sono accorti dell’intruso invisibile durante uno studio sulle stelle doppie e sono rimasti molto sorpresi quando hanno notato che una delle due stelle orbitava intorno a un oggetto non luminoso ogni 40 giorni mentre la seconda stella rimaneva a grande distanza dagli altri due corpi celesti, in un’orbita lenta ancora da determinare.

Dietrich Baade, astronomo emerito all’ESO di Garching (Germania) e coautore dello studio, pubblicato oggi dalla rivista Astronomy & Astrophysics con il titolo A naked-eye triple system with a nonaccreting black hole in the inner binary, ha spiegato che “è stato necessario distribuire su diversi mesi le osservazioni necessarie per determinare il periodo di 40 giorni. Questo è stato possibile solo grazie al sistema pionieristico di osservazione fornito dall’ESO, in base al quale le osservazioni sono eseguite dal personale dell’ESO per conto degli scienziati che le richiedono“.

Il buco nero nascosto in HR 6819 è completamente oscuro perché non interagisce violentemente con il suo ambiente, e la sua natura è stata dedotta dal calcolo della sua massa, determinata a sua volta osservando l’orbita della stella nella coppia interna. “Un oggetto invisibile con una massa almeno 4 volte quella del Sole non può che essere un buco nero“, ha spiegato Rivinius.

Osservare un’orbita di una stella tripla così lontana, però, non significa semplicemente puntare un telescopio e vedere che si muove lentamente rispetto allo sfondo. Sarebbe troppo facile. Bisogna invece lavorare come detective matematici, raccogliendo più volte nel tempo lo spettro della luce emessa dal sistema triplo e analizzandolo per vedere se presenta variazioni dovute all’effetto Doppler: quando una stella si muove verso di noi nella sua orbita, il suo spettro trasla verso il blu, mentre quando si allontana da noi il suo spettro trasla verso il rosso. Se si osserva che lo spettro ha delle variazioni periodiche regolari fra rosso e blu, questo indica che la stella sta orbitando intorno a qualcosa, e il periodo delle variazioni permette di calcolare la massa del qualcosa.

Ma nel caso di un sistema doppio o triplo non basta neanche questo paziente lavoro di analisi: bisogna infatti sgarbugliare gli spettri dei vari componenti. È quello che hanno fatto undici anni fa, nel 2009, Rivinius e un altro coautore, Petr Hadrava dell’Accademia delle Scienze della Repubblica Ceca, insieme a Stan Štefl (alla cui memoria è dedicato l’articolo), scoprendo che HR6819 conteneva un terzo oggetto invisibile. Ma l’annuncio che l’oggetto è un buco nero è stato fatto solo oggi. L’astronomia è una scienza che richiede tempi lunghi e una pazienza infinita.

La scoperta di questo buco nero “silente” comincia a fornire indizi su dove si trovino gli altri buchi neri che, si presume, si annidano nella nostra galassia. Rivinius stima che siano centinaia di milioni, nati dal collasso di stelle antichissime giunte a fine vita. Finora si sapeva di una ventina di buchi neri nella nostra galassia, rilevabili però quasi tutti a causa della potente emissione di raggi X generati dalla forte interazione con il loro ambiente.

Gli astronomi del gruppo stanno già indagando su un secondo sistema stellare, denominato LB-1: “Potrebbe essere un sistema triplo, anche se avremmo bisogno di ulteriori osservazioni per stabilirlo con certezza“, ha dichiarato Marianne Heida, co-autrice dell’articolo, che lavora con una borsa post-dottorato presso l’ESO. Heida nota che LB-1 “è un po’ più lontano dalla Terra ma ancora decisamente vicino in termini astronomici, quindi questo significa che probabilmente esiste un numero molto maggiore di questi sistemi. Trovandoli e studiandoli possiamo imparare molto sulla formazione e l’evoluzione di quelle rare stelle che iniziano la loro vita con una massa pari a oltre 8 volte la massa del Sole e la terminano in un’esplosione di supernova che lascia come residuo un buco nero”.

Un altro aspetto interessante di questa scoperta è che potrebbe fornire indizi sulle violente collisioni che rilasciano onde gravitazionali talmente potenti da poter essere rilevate sulla Terra.

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Storie di Scienza 3: Se la spia fa la maglia, la maglia fa la spia

Storie di Scienza 3: Se la spia fa la maglia, la maglia fa la spia

Phyllis Latour Doyle, un’inglesina di padre francese e madre britannica, aveva ventitré anni quando si lanciò col paracadute da un bombardiere B-24 americano nel cielo della Normandia, il primo maggio del 1944.

Un amico di famiglia era stato ucciso dai nazisti, la sua madrina si era suicidata dopo essere stata imprigionata dai tedeschi, e lei li voleva vendicare. Era una delle tante donne che usarono, durante le due guerre mondiali, un’arma molto inconsueta: il lavoro a maglia.

Oggi la chiameremmo steganografia: la scienza che studia i modi di nascondere un messaggio in un oggetto apparentemente innocuo e irrilevante. Phyllis Doyle era stata addestrata a effettuare comunicazioni crittografiche e in altre tecniche di spionaggio dallo Special Operations Executive, l’agenzia britannica che preparava le spie e i sabotatori, in modo da poter trasmettere messaggi codificati via radio dal territorio nemico con l’aiuto della resistenza locale.

Le chiavi crittografiche che le permettevano di inviare questi messaggi senza che i tedeschi potessero decifrarli erano nascoste su un pezzetto di seta che teneva infilato dentro una stringa da scarpe che usava per legarsi i capelli o avvolgeva su un ferro da maglia riposto insieme all’altro materiale di lavoro a maglia: la copertura perfetta, che insieme al suo francese madrelingua e alla sua corporatura minuta le permise di fingersi una scolaretta quattordicenne del posto che tirava a campare vendendo sapone ai soldati tedeschi.

Un giorno fu caricata su un camion insieme ad altra gente della località in cui operava e fu portata alla stazione di polizia per essere interrogata. Una donna soldato la fece spogliare per vedere se nascondesse qualcosa: le guardò con sospetto i capelli, ma Phyllis Doyle, o meglio Paulette (il suo nome in missione), si sfilò la stringa che le legava la chioma, quella stringa contenente i codici di trasmissione, e scosse la testa liberando i capelli. La soldatessa lasciò perdere e “Paulette” fu rilasciata.

Donna lavora a maglia agli
Embankment Gardens, Londra,
2 aprile 1940.

L’uso della maglia come tecnica per dissimulare messaggi in tempo di guerra non era una novità, ma vedere una donna che lavorava a maglia era talmente normale che nessuno sospettava che dietro le complesse strutture topologiche che compongono un guanto, una sciarpa o un maglione ci potesse essere un codice segreto.

Nessuno o quasi: durante la Prima e la Seconda Guerra Mondiale, infatti, il governo britannico vietò la pubblicazione dei modelli per maglia per timore che contenessero messaggi per il nemico, ma al tempo stesso assunse spie nei territori occupati affinché fingessero di essere donne comuni che facevano cose normali come, appunto, lavorare a maglia.

A volte la maglia era una semplice copertura per altri codici: sempre in Francia, per esempio, nel primo conflitto mondiale ci fu il caso di Madame Levengle, la cui finestra

“si affacciava su una stazione ferroviaria. Dato che i tedeschi erano molto sospettosi dei francesi che si mostravano troppo interessati ai movimenti e alle quantità dei treni tedeschi, lei si metteva a lavorare a maglia davanti alla sua finestra, battendo con i tacchi sul pavimento dei segnali che i suoi figli, nella stanza sottostante, trascrivevano fingendo di fare i compiti, sotto il naso dell’addetto allo smistamento tedesco che erano stati obbligati ad alloggiare.”

(da Women Heroes of World War I, di Kathryn Atwood)

In altri casi, la maglia era essa stessa il codice: in Belgio, in entrambe le guerre, le donne anziane del posto, reclutate dai servizi segreti britannici, usavano un certo tipo di punto per indicare un treno di trasporto truppe e un altro tipo per rappresentare un treno che trasportava artiglieria [MI6: A Century in the Shadows, BBC; The Telegraph], in modo da comunicare alla resistenza i movimenti dei treni nemici. Gli indumenti stessi diventavano dei messaggi invisibili, che potevano essere trasportati e passati di persona in persona senza dare nell’occhio.

C’è in realtà un esempio ancora più lontano nel tempo, ma di tipo letterario: in A Tale of Two Cities (Racconto di due città/Una storia tra due città) di Charles Dickens (1859), ambientato durante la Rivoluzione francese, l’autore crea il personaggio di Madame Therese Defarge, che usava i punti di maglia per annotare in segreto una lista dei nobili destinati a essere ghigliottinati.

Annidare un messaggio nel lavoro a maglia è fattibile ancora oggi, anche se l’intento è cambiato: con poche trascodifiche è possibile creare dei modelli di maglia che integrano direttamente un numero o una parola che abbiano un valore simbolico per la persona che indosserà l’indumento. Inoltre il codice usato per le istruzioni dei modelli di maglia somiglia moltissimo al codice di programmazione degli informatici, ai quali non sfuggirà il nesso fra la maglia, la tessitura meccanizzata dei telai Jacquard grazie ai loro cartoni perforati e le schede perforate usate dai primi computer.

Un telaio Jacquard, da Wikipedia (CC BY-SA 3.0, Collegamento)

Phyllis Latour Doyle riuscì a inviare 135 messaggi cifrati al comando britannico fino alla liberazione della Francia ad agosto del 1944, indicando ai bombardieri alleati i bersagli da colpire. Ricevette dal Regno Unito il titolo di MBE (membro dell’Ordine dell’Impero Britannico, una delle più alte onorificenze del paese), ma non disse niente a nessuno della propria attività durante la guerra, neanche ai suoi quattro figli, fino al 1999. Nel 2015 ricevette il titolo di Cavaliere dell’Ordine Nazionale della Legion d’Onore dal governo francese: il massimo riconoscimento possibile in Francia.

Phyllis Latour Doyle da giovane e nel 2014.

La prossima volta che vedrete qualcuno sferruzzare, ricordatevi di questa storia. E se vi occupate di sicurezza informatica o di altro genere, non dimenticate il potere della steganografia e dell’arte sottile di rendersi invisibili stando sotto gli occhi di tutti.

Fonti aggiuntive: Atlas Obscura, Stuff.co.nz, The Telegraph, Rochester.edu, NZ Herald. Questo articolo fa parte delle Storie di Scienza: una serie libera e gratuita, resa possibile dalle donazioni dei lettori. Se volete saperne di più, leggete qui. Se volete fare una donazione, potete cliccare sul pulsante qui sotto. Grazie!




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Storie di Scienza 4: Se entri nel teletrasporto, quello che ne esce sei tu o è una copia e tu sei morto disintegrato?

Storie di Scienza 4: Se entri nel teletrasporto, quello che ne esce sei tu o è una copia e tu sei morto disintegrato?

Ultimo aggiornamento: 2020/05/17 12:40.

Upload è una bella miniserie comica di Amazon che parte da una premessa bizzarra: un futuro non troppo lontano nel quale è possibile uploadare la propria personalità in un server e quindi continuare ad esistere dopo la morte fisica. Una sorta di aldilà digitale, con la complicazione surreale che il software non funziona sempre molto bene ed è gestito da alcune mega-aziende che puntano solo al profitto, per cui esistono aldilà separati per ricchi (in alta risoluzione, con riproduzione completa di tutti i sensi) e per i poveri (a bassa risoluzione e sensi limitati).

Da uploadato VIP hai l’assistenza clienti, puoi comunicare con i vivi, persino assistere al tuo stesso funerale e fare sesso con i non uploadati che usano una tuta di realtà virtuale integrale (non molto efficace).

Le gag visive sono geniali, specialmente per gli informatici, gli attori sono bravi (il fattorino dell’albergo principale è impagabile) e la storia è vivace, tenera e allegra, ma non mancano le riflessioni amare. Anche in Paradiso ci sono gli acquisti in-app, e se finisci il tuo credito o la tua quota di giga mensili, sei tagliato fuori e finisci in una sorta di limbo fino al mese successivo. Se nessuno paga più per il tuo account, puoi essere cancellato. E chi ti paga l’account è, a tutti gli effetti, tuo padrone per sempre.

La premessa di Upload pone anche una domanda interessante dal punto di vista scientifico e, oserei dire, filosofico: ammettiamo che sia possibile fare una scansione perfetta della mente di un essere umano e ospitare quella scansione in un ambiente virtuale. Vista dall’esterno, la copia apparirebbe in tutto e per tutto come una continuazione dell’originale: stessi ricordi, stessi talenti, stesse passioni, stessi modi di fare. Ma come sarebbe, invece, vista dall’interno?

Non voglio fare spoiler di Upload, per cui mi limito a dire che per motivi tecnici una volta uploadati non si può più essere reintegrati in un altro corpo o nel proprio, per cui non c’è il problema di creare duplicati e la personalità esiste in un solo esemplare. Per evitare di guastarvi alcune sorprese sposto la domanda su un terreno analogo nel quale non rischio spoiler: il teletrasporto di Star Trek.

Anche nel teletrasporto, per come viene “spiegato” nell’universo immaginario di Star Trek, abbiamo una scansione della persona, che viene trasformata in energia e trasmessa altrove per essere ricomposta in materia.* Vista da fuori, la persona che emerge dal teletrasporto è la stessa che vi è entrata: tutto è identico, fino all’ultimo atomo e fino all’ultimo pensiero. Ma vista da dentro?

* Secondo lo Star Trek: The Next Generation Technical Manual, il teletrasporto usa degli scanner molecolari per scansionare il soggetto e convertirlo in un “flusso di materia subatomicamente disgiunta”, ossia i legami fra i singoli atomi vengono spezzati e le particelle disgiunte vengono inserire in un “buffer di schemi”, nel quale rimango per un breve istante prima di essere trasmesse a destinazione. Nella Serie Classica di Star Trek, il teletrasporto converte la materia in energia e trasmette quell’energia per poi ricomporla in materia (The Squire of Gothos: “TRELANE: We, meaning I and others, have, to state the matter briefly, perfected a system by which matter can be transferred to energy and back to matter again. KIRK: Like the transporter system aboard the Enterprise.”).

Cosa mi garantisce che entrando nella cabina del teletrasporto io non sarei invece disintegrato permanentemente, mentre dall’altra parte esce un perfetto duplicato che è convinto di essere me? In Star Trek questo è esattamente quello che succede in almeno un paio di episodi (The Enemy Within/Il duplicato, TOS; Second Chances/Duplicato, TNG) e non mancano altri problemi. In Upload, se mi sottopongo al procedimento in punto di morte, vengo davvero uploadato o semplicemente viene creata una copia di me, convinta di essere me, ma io, il vero io, l’originale, crepo lo stesso e cesso di esistere? Il vero capitano Kirk è morto la prima volta che ha usato il teletrasporto?

In altre parole: un procedimento come il teletrasporto o la digitalizzazione, garantirebbe davvero la continuità soggettiva dell’esistenza o sarebbe una sofisticata forma di suicidio e sostituzione?

Gli autori di Star Trek si sono resi conto del problema, ma lo hanno “risolto” come solo gli autori di una storia di fiction possono fare: dichiarando che non esiste. In Daedalus (episodio di Star Trek: Enterprise), l’inventore del teletrasporto ne parla esplicitamente e lo liquida come “sciocchezza”, ma senza spiegare perché.

Invece Michael Okuda, uno dei consulenti tecnici di varie serie e film di Star Trek, ammette chiaramente che “Il modo in cui è stato descritto il teletrasporto mi fa pensare ‘muori e vieni ricostruito’”.

—

Precisazione per pignoli: ho scelto il teletrasporto di Star Trek perché si basa sulla smaterializzazione dell’utente, che è il punto critico di interruzione della continuità dell’esistenza. Altri universi fantascientifici hanno inventato altre modalità di teletrasporto che non interrompono questa continuità e non pongono problemi filosofici: per esempio, deformano lo spazio in modo da unire due luoghi lontani e quindi l’utente non fa che spostarsi lungo un corridoio o attraversare un portale (anche in Star Trek esistono i wormhole che uniscono fisicamente due punti distanti). In questo caso è abbastanza chiaro che chi entra è la stessa persona che esce, esattamente come io rimango la stessa persona quando mi sposto dalla cucina al soggiorno.

Altra precisazione per spiritualisti e religiosi: lascio fuori dalla discussione ogni questione di anima immateriale e intangibile. Mi interessa solo esplorare quale sarebbe la sensazione soggettiva di essere teletrasportati o uploadati.

—

A prima vista pare proprio che queste tecnologie ipotetiche racchiudano un segreto orribile che rovina per sempre queste serie: ogni volta che entrano nel teletrasporto in Star Trek, i nostri eroi vengono uccisi, letteramente fatti a pezzi smontandoli atomo per atomo, e dall’altra parte emerge una fotocopia perfetta (beh, quasi sempre, perlomeno). Ogni volta che una persona viene uploadata in Upload, in realtà muore esattamente come qualunque altra persona, ma ne viene creata una copia che la simula perfettamente. Una magra consolazione per il soggetto: questo aldilà tecnologico sarebbe un colossale inganno.

Ma nelle storie di scienza c’è sempre un ma. In questo caso, il ma è il cosiddetto paradosso della nave di Teseo. Plutarco racconta che in memoria dell’eroe mitologico, la sua nave fu conservata dagli ateniesi sostituendone i pezzi man mano che si deterioravano. Dopo qualche tempo, della nave originale non restava neanche più un pezzo. Era tutta nuova, eppure era considerata la stessa nave.

Anche noi, in un certo senso, siamo delle navi di Teseo. Il nostro corpo e il nostro cervello vengono continuamente autoriparati, sostituendone atomi, molecole e cellule con dei rimpiazzi. Veniamo costantemente rattoppati e ricostruiti, per cui con pochissime eccezioni (neuroni corticali, coni e bastoncelli negli occhi, cellule muscolari cardiache, e poco altro) non siamo fatti della stessa materia di cui eravamo fatti, che so, dieci anni fa. Eppure, nonostante questo processo di continua decostruzione e ricostruzione, la nostra coscienza non ha discontinuità. Continuiamo, soggettivamente, ad esistere.

Si potrebbe argomentare che quelle parti del corpo non sostituite siano le garanti di questa continuità: la sede del nostro io, per così dire. Ma siamo delle navi di Teseo anche da un altro punto di vista: la nostra personalità si evolve costantemente nell’arco di tutta la nostra vita. La mia mente di oggi è ben diversa da quella di dieci, venti o quarant’anni fa: eppure io mi sento ancora io e non ho avvertito alcuna interruzione e sostituzione. Quando avrete finito di leggere questo articolo, avrete nella mente idee (spero) nuove e sarete quindi differenti da come eravate prima di cominciare questa lettura. Però penserete di essere comunque la stessa persona di prima.

Se i vostri neuroni venissero sostituiti uno per volta da altrettanti neuroni sintetici equivalenti che ne replicano lo stato, vi accorgereste della sostituzione? No, così come non vi accorgete di quando un ricordo viene trasferito da un gruppo di neuroni a un altro. Sareste sempre “voi stessi”, anche se tutti i neuroni del vostro cervello venissero sostituiti da quelli sintetici. Il supporto, insomma, sarebbe irrilevante.

E in effetti è già così senza dover invocare immaginari chip neuronali: in termini di fisica, infatti, non ha senso parlare di parti del corpo non sostituite, perché la posizione combinata di tutti gli atomi del corpo cambia costantemente, e comunque quegli atomi sono in realtà una distribuzione di probabilità: non sono delle palline come le immagina la fisica classica.

In altre parole, la continuità soggettiva della nostra identità esiste solo a livello di informazioni, non a livello di componenti fisici. 

Ma se quello che conta è l’informazione, non il supporto, e la continuità dell’informazione viene garantita dagli apparati del teletrasporto (dando per scontata la perfetta integrità), allora la persona che emerge dal teletrasporto è, a tutti gli effetti, anche soggettivamente, la persona che vi è entrata, anche se è stata momentaneamente convertita in un flusso di energia. Durante il teletrasporto la sua coscienza avrà continuato a esistere, senza interruzioni avvertibili.

Allo stesso modo, se l’upload garantisce la continuità dell’informazione, allora anche soggettivamente la persona uploadata sarà la stessa. Insomma, uno spiraglio di speranza di salvare il capitano Kirk rimane, e il paradiso digitale di Upload potrebbe davvero portare a una forma di vita eterna.

Il problema è che se la coscienza risiede solo nella continuità dell’informazione, nulla vieta che l’informazione venga copiata anziché trasferita da un supporto a un altro. Dal teletrasporto potrebbero uscire due capitani Kirk, ed entrambi sarebbero “quello vero” anche soggettivamente. E in Upload nulla vieterebbe di creare copie multiple della stessa persona, tutte giustamente sicure, anche soggettivamente, di essere l’originale.

E se tutto questo non vi ha confuso sufficientemente le idee sul vostro senso di identità, provate a chiedervi come fate a essere sicuri che siete davvero la stessa persona che eravate quando siete andati a dormire ieri notte, e non una copia perfetta creata stanotte, che ha i vostri stessi ricordi, sentimenti e pensieri, un po’ come ne L’invasione degli ultracorpi. Sogni d’oro.

Sì, è Donald Sutherland, da Terrore dallo spazio profondo (remake del 1978 de L’invasione degli ultracorpi). Nel quale c’era Leonard Nimoy, ossia Spock di Star Trek. E il cerchio si chiude.

Fonti: Ars Technica, Popular Mechanics, Bigthink, Philosophy Foundation, Stackexchange, Lesswrong, Syfy. Questo articolo fa parte delle Storie di Scienza: una serie libera e gratuita, resa possibile dalle donazioni dei lettori. Se volete saperne di più, leggete qui. Se volete fare una donazione, potete cliccare sul pulsante qui sotto. Grazie!




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Storie di Scienza 6: L’uomo che pesò il mondo

Storie di Scienza 6: L’uomo che pesò il mondo

Ultimo aggiornamento: 2020/06/01 11:30.

In un periodo in cui opinionisti, movimenti politici e presidenti di superpotenze mettono continuamente in discussione i fatti scientifici e alimentano volutamente la diffidenza verso il sapere e verso chi sa, forse è il caso di ricominciare dalle basi, per riavvicinare la scienza alla persona comune e far capire che i fatti scientifici non sono dogmi calati dall’alto, ma sono il risultato di osservazioni, misurazioni ed esperimenti. Ogni fatto accertato diventa una base sulla quale fare altre osservazioni, misurazioni ed esperimenti e costruire un castello di conoscenze.

Quei fatti fondamentali sono spesso verificabili con esperimenti incredibilmente semplici e intuitivi, spesso elegantissimi, che chiunque può ripetere con un po’ di buona volontà. La scienza, in questo senso, è democratica: i suoi materiali e metodi sono a disposizione di chiunque. Non c’è bisogno di affidarsi alle autorità.

Questa è la storia di come un uomo ha pesato la Terra usando soltanto un’asta di legno, un filo metallico e quattro sfere di piombo. Nel Settecento. Niente computer, niente elettricità, niente laser: solo materiali semplici e soprattutto un cervello fino.

Quando una persona comune si sente dire che la massa del nostro pianeta è circa 5,97 x 1024 chilogrammi, è abbastanza comprensibile che possa avere la sensazione che sia un numero detto a vanvera, impossibile da verificare. Gli scienziati potrebbero dirci che è 12,42 x 1012 chilogrammi e noi non potremmo sapere se ci stanno prendendo in giro o no.  Non possiamo mettere il pianeta su una bilancia. Ma allora come fanno gli scienziati a dare quel numero? Come sono arrivati a questo risultato, fondamentale per capire la scala del Sistema Solare e poi da lì quella del resto dell’Universo?

Lo scozzese Henry Cavendish, figlio del Duca del Devonshire, un timidone che aveva paura delle donne e passava il proprio tempo a fare esperimenti scientifici, ebbe un colpo di fortuna. Intorno al 1783 il geologo e reverendo John Michell aveva concepito un esperimento e progettato uno strumento per misurare il peso specifico della Terra, ma era morto una decina d’anni più tardi senza completare questo lavoro, che fu ripreso e completato da Cavendish.

Lo strumento era una bilancia di torsione: un apparecchio rudimentale ma straordinariamente sensibile, capace di misurare l’attrazione gravitazionale fra due oggetti. Che c’entra con la massa della Terra? Ci arriviamo tra poco.

Immaginate di sollevare un oggetto: un libro, un sacchetto della spesa, il vostro partner o figlio. La vostra forza muscolare sta vincendo l’attrazione gravitazionale di un intero pianeta. Ci vuole tutta la massa di un oggetto enorme come la Terra per generare una gravità che riuscite a battere con i vostri muscoli (la Terra si prenderà la rivincita se provate a saltare da qualche metro di altezza, ma questa è un’altra storia). Pensate quindi quanto possa essere spaventosamente minuscola l’attrazione gravitazionale fra due oggetti comuni: il vostro corpo e una casa. A tutti gli effetti pratici, quest’attrazione è assolutamente trascurabile: l’attrito fra i vostri piedi e il terreno impedisce alla casa di tirarvi.

Per misurare questa attrazione, e da lì arrivare a “pesare” la Terra, bastano letteralmente un’asta di legno lunga 180 centimetri (o sei piedi, viste le unità di misura dell’epoca), un filo metallico, due sferette di piombo da 5 centimetri (due pollici) di diametro, che pesano 730 grammi, e due sfere di piombo più grandi, con un diametro di 12 pollici (circa 30 centimetri), che pesano 158 chili ciascuna. Si appende l’asta al filo metallico, si agganciano le sferette alle estremità dell’asta e si racchiude il tutto in una massiccia cassa di legno in modo che non possano esserci spifferi o altri disturbi. Così:

Illustrazione originale dall’articolo di Cavendish Experiments to determine the Density of the Earth (1798). Fonte della versione digitalizzata: Wikipedia.

Una volta che il meccanismo si stabilizza e non oscilla più (come verificato guardando attraverso le due aperture praticate nella cassa e usando le lampade a olio per illuminarne l’interno), si piazzano le sfere grandi a una ventina di centimetri dalle sfere piccole. La minuscola attrazione gravitazionale fra le sfere grandi e quelle piccole le fa avvicinare, ruotando l’asta appesa e torcendo il filo dal quale pende. Il filo, torcendosi, oppone resistenza, per cui le sfere si avvicinano fino a raggiungere un nuovo equilibrio in cui l’attrazione gravitazionale fra le sfere è equivalente alla forza di torsione impartita al filo. Da qui il nome bilancia di torsione. Misurando il valore di questa forza di torsione si conosce l’attrazione fra le sfere.

Le sfere dello strumento di Michell e Cavendish si avvicinarono di poco più di quattro millimetri: poco, ma comunque sufficiente a dimostrare in maniera visibile, concreta e facilmente ripetibile che la gravità esiste e funziona come dice la scienza, con buona pace dei terrapiattisti. Non c’era altro modo di spiegare quei quattro millimetri.

Il rapporto fra l’attrazione gravitazionale delle sfere grandi e quella della Terra sulle sferette permise a Cavendish di calcolare (con un’approssimazione di circa l’1% rispetto ai valori ottenuti con le tecniche odierne) il peso specifico del pianeta (5,51 g/cm3) applicando la formula della gravitazione universale scoperta da Newton cent’anni prima. Conoscendo il diametro della Terra, si capì che questo valore era troppo alto per pensare che il mondo fosse fatto interamente di roccia al proprio interno: era necessario ipotizzare un nucleo molto denso, quindi metallico. Niente più Viaggio al centro della Terra con Jules Verne, ma anche tanti saluti ai teorici della Terra cava.

Sapendo l’attrazione gravitazionale fra due oggetti e misurando l’accelerazione di gravità della Terra (9,81 m/s2) diventava possibile applicare le formule di Newton per calcolare la massa della Terra, e così Cavendish si vantò di aver “pesato il mondo”, visto che all’epoca massa e peso erano considerati equivalenti. Partendo dalla legge newtoniana, l’esperimento di Cavendish fu inoltre interpretato a posteriori come metodo per calcolare, con buona approssimazione, la costante di gravitazione universale G:  sapendo il valore di questa costante e la durata e il diametro dell’orbita della Terra intorno al Sole, diventò possibile calcolare la massa della nostra stella.

Pesare un mondo e una stella usando soltanto legno, filo e piombo è un risultato davvero notevole, paragonabile per eleganza e potenza a quello della misura della curvatura della Terra da parte di Eratostene usando semplicemente la differenza fra le ombre in città distanti fra loro (e, ancora una volta, un cervello fino). Entrambe le dimostrazioni possono essere ripetute facilmente per eventuali dubbiosi, come ha fatto questa studentessa nella propria cameretta per l’esperimento di Cavendish.

È su risultati tangibili come questi che si è costruito, un passo dopo l’altro, il sapere scientifico. Non è stata una fantomatica “scienza ufficiale” a decidere la velocità della luce, la struttura degli atomi, la temperatura crescente della Terra o l’efficacia dei vaccini. Anche i risultati scientifici più sofisticati, alla fine, poggiano su altri risultati più semplici, a loro volta fondati su esperimenti e osservazioni ancora più elementari.

La strada dal semplice al sofisticato è a disposizione di chiunque voglia ripercorrerla: non servono iniziazioni o strette di mano segrete.

Per riavvicinare l’opinione pubblica alla scienza è importante rivisitare questi esperimenti così semplici, potenti e concreti che dimostrino le sue basi, invece di limitarsi a dispensare formule da un libro di testo. Recitare aridamente agli studenti che g = 9,81 m/s2 è spiccio, ma suona come un ipse dixit; far cadere un palloncino pieno d’acqua dall’ottavo piano di un palazzo e misurarne il tempo di caduta con i video rallentati degli smartphone richiede più tempo, ma rende viva, reale e memorabile la scienza e ne imprime per sempre il metodo, prima che sia troppo tardi.

Una versione molto ridotta di questo articolo è stata pubblicata su Le Scienze nel 2018. Fonti aggiuntive: Juliantrubin.com, Associazione per l’Insegnamento della Fisica, Britannica.com, PhysicsClassroom.com. Questo articolo fa parte delle Storie di Scienza: una serie libera e gratuita, resa possibile dalle donazioni dei lettori. Se volete saperne di più, leggete qui. Se volete fare una donazione, potete cliccare sul pulsante qui sotto. Grazie!




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Storie di Scienza 7: Perché i guanti spaziali strappano via le unghie agli astronauti?

Storie di Scienza 7: Perché i guanti spaziali strappano via le unghie agli astronauti?

Ultimo aggiornamento: 2022/02/19.

È il 1971. Sulla Luna ci sono due astronauti, Dave Scott e Jim Irwin: un
terzo, Al Worden, li attende in orbita intorno alla Luna svolgendo una serie
di esperimenti.

Alla fine dell’ultima escursione della sua missione, denominata
Apollo 15, Scott svolge in diretta TV il famoso
esperimento della
piuma e del martello lasciati cadere contemporaneamente nel vuoto sulla
superficie lunare. Mentre lo fa, intrattiene gli spettatori e gli scienziati
che lo seguono in video raccontando allegramente di come Galileo aveva
ipotizzato che tutti gli oggetti cadano alla stessa velocità a prescindere
dalla loro massa o peso, se si elimina la resistenza dell’aria.

Quello che non dice è che i guanti della tuta spaziale gli stanno
letteralmente staccando le unghie dalle dita.

È un problema piuttosto comune: cinque dei dodici astronauti che hanno
camminato sulla Luna ne hanno sofferto, e molti astronauti ne soffrono
tuttora. Se volete fare gli astronauti lunari o comunque una passeggiata
spaziale nel prossimo futuro, mettete in preventivo di perdere una o più
unghie delle mani. C’è chi se le fa rimuovere preventivamente pur di non
soffrire quando si addestra o quando sa che andrà nello spazio e dovrà
lavorare in tuta extraveicolare.

Il fenomeno ha, come tutte le cose spaziali, un nome tecnico: si chiama
fingernail delamination oppure
onicolisi, e da sola costituisce quasi la metà di tutte le ferite riportate da
astronauti durante uscite extraveicolari anche nell’astronautica moderna,
secondo uno studio pubblicato nel 2010 da
Dava Newman, docente di aeronautica e astronautica al MIT, sulla rivista
Aviation, Space, and Environmental Medicine. Sui 232 astronauti della NASA presi in esame dallo studio, 22 (ossia il 10%
circa) hanno subìto traumi alle unghie per il fatto di aver indossato i guanti
delle tute spaziali.

Le foto seguenti, scattate al ritorno di Dave Scott sulla Terra, mostrano
chiaramente i segni di questo trauma sotto forma di emorragie subungueali. Vi
risparmio quelle di altri casi anche peggiori.

7 agosto 1971: Dave Scott racconta la propria esperienza a bordo della
portaerei Okinawa che ha recuperato la sua capsula. Notate le unghie
della mano destra. Foto NASA
S71-42195,
scansione
di J. L. Pickering.

12 agosto 1971: le unghie di Scott durante la conferenza stampa a Houston
(Credit: NASA).

Dettaglio della foto precedente.

Il New York Times del 10 agosto 1971 dice che Scott subì una “rottura di vasi sanguigni sotto quattro unghie durante il primo giorno di esplorazione lunare” perché “i guanti esercitavano una forte pressione costante sulle dita che causavano ‘emorragie minori’ sotto tre unghie della mano destra e una della sinistra”. Il medico degli astronauti, Charles Berry, spiega al NYT che “normalmente la pressione del sangue e quindi il dolore verrebbero alleviati trapanando un piccolo foro nell’unghia. Ma gli astronauti non erano equipaggiati per farlo e quindi il Colonnello Scott ha dovuto semplicemente sopportare il dolore.”

Come ben sa chiunque si sia tirato una poderosa martellata su un dito,
un’unghia in queste condizioni causa un dolore atroce e di solito si stacca
completamente qualche tempo dopo; la sofferenza continua per tutti i mesi
della ricrescita della nuova unghia, che spesso è deforme.

Queste lesioni sono dovute alla grandissima rigidità e all’elevato spessore
dei guanti delle tute spaziali per attività extraveicolari (da distinguere
dalle tute per attività intraveicolari, che sono relativamente più
semplici e devono “solo” fornire protezione contro cali di pressione e incendi
dentro il veicolo spaziale).

Guanto pressurizzato ignifugo della tuta di sopravvivenza intraveicolare di
SpaceX. Credit:
Everyday Astronaut.

Pur essendo fatti su misura, questi guanti extraveicolari hanno moltissimi
strati (isolamento dal caldo e dal freddo estremo, tenuta di pressione,
riscaldamento, resistenza alla lacerazione e all’abrasione, protezione
antincendio, protezione contro micrometeoroidi) che li rendono rigidi, goffi
ed enormi, e il differenziale di pressione fra l’interno e l’esterno (0,3 atmosfere) li irrigidisce ancora di più.

Alcuni degli strati di un guanto per EVA: da sinistra, lo strato di tenuta
alla pressione, lo strato di contenimento anti-rigonfiamento e lo strato di
protezione meccanica. Fonte:
Universe Today.

Questo breve video mostra la complessità di un guanto dell’era Shuttle,
presentando in dettaglio il restraint layer, ossia lo strato di
contenimento che impedisce alla membrana pressurizzata interna di gonfiarsi
come un palloncino. I cordini permettono all’astronauta di regolare il
contenimento in ogni singola zona.

Se volete sapere tutto sulla struttura incredibilmente complessa dei guanti
spaziali americani e russi, potete leggere l’articolo
Spacesuits and EVA Gloves Evolution and Future Trends of Extravehicular
Activity Gloves
(AIAA 2011-5147), al quale hanno collaborato vari ricercatori del Politecnico
di Torino.

Immaginate insomma di indossare sei o sette paia di guanti, uno sopra l’altro,
e poi provate a flettere le dita. Ora considerate che un astronauta, durante
un addestramento pre-volo in piscina o durante una sessione di lavoro
all’esterno nello spazio o sulla Luna, deve flettere quel guanto con le
proprie dita e impugnare oggetti per ore e ore di seguito. Questa situazione
tende a spingere le punte delle dita delle mani contro i cappucci terminali
delle dita dei guanti. La forte pressione costante causa emorragie subungueali
(“finivamo per avere le punte delle dita nere e blu”, spiega Charlie
Duke di Apollo 16 nel libro
On the Moon: The Apollo Journals, pagina 471) e il sudore crea un ambiente caldo e umido che spappola la
pelle ed è l’ideale per alimentare micosi. Una vera pacchia.

Come spiega il documento NASA
Fingernail Injuries and NASA’s Integrated Medical Model, la flessione costante delle dita a causa del movimento di presa e rilascio
può portare a un leggero trauma alle unghie e le unghie tendono ad essere
tirate via dal dito sottostante (“The constant flexing of the fingers due to the “grasp and release” motion
of the hands can result in mild trauma to the fingernails & the nails
tend to pull away from the underlying finger”) e anche nei voli Shuttle e sulla Stazione Spaziale Internazionale si sono
verificati casi di lesione o distacco dell’unghia (“nail will slough in short order”).

Slide tratta da Fingernail Injuries and NASA’s Integrated Medical Model (2008).
L’astronauta NASA Anne McClain mostra uno dei guanti della sua tuta per EVA a
bordo della Stazione Spaziale Internazionale a marzo 2019. Si vede bene lo
strato esterno di protezione e presa. Foto
NASA ISS059E05614.

Ogni volta che un astronauta chiude la propria mano, i cappucci terminali dei
guanti oppongono resistenza e tirano le unghie verso l’alto. E durante
un’attività extraveicolare (EVA) non c’è tempo di riposare, e quindi se
l’unghia si scalza si deve andare avanti lo stesso.

Sulla Luna, Dave Scott si procurò anche uno strappo alla spalla destra nello
sforzo di estrarre dalla superficie lunare una trivella di carotaggio, oltre
ai traumi alle unghie. Non disse nulla al Controllo Missione, ma si prese in
tutto ben 14 aspirine per ridurre la sensazione di dolore (On the Moon: The Apollo Journals, pagina 471). Il suo collega, Jim Irwin, ebbe disagi analoghi e descrisse il
proprio dolore definendolo “lancinante” (Foothold in the Heavens, pagina 459). Altri tre astronauti lunari ebbero almeno una emorragia sotto le unghie. Problemi dello stesso tipo sono stati segnalati anche nelle
EVA delle missioni Shuttle e sulla Stazione Spaziale Internazionale. 

“Since the Apollo Program, spacewalking U.S. astronauts have often reported blunt nail trauma from working in the EVA suit gloves. Five of the 12 Moon-walking astronauts had at least one subungueal hemorrhage of the hands. The manual dexterity and tactile sensitivity required to perform EVA tasks demand that the fingertip be in close contact with the space suit glove, especially during preflight training. The resultant pressure often leads to mail elevation, which, with sufficient pressure and repeated trauma, can lead to damage to the nail matrix.” (Principles of Clinical Medicine for Space Flight, pag. 103)

Lo studio della professoressa Newman ha trovato una correlazione significativa
fra questi traumi e le dimensioni delle mani degli astronauti: non è questione
di lunghezza delle dita, come potrebbe venire istintivo pensare, ma di
circonferenza delle mani. In particolare, i maschi con una circonferenza di
oltre 23 centimetri sono maggiormente soggetti a lesioni alle unghie rispetto
a chi ha mani più piccole. Le mani grandi tendono inoltre a soffrire di
problemi di circolazione derivanti dalla compressione locale.

Di rimedi, per ora, ce ne sono pochi: si è visto che tenere le unghie molto
corte aiuta, ma per contro un taglio eccessivo rischia di far penetrare
l’unghia nella carne. Si usa anche un guanto interno di seta per ridurre lo
sfregamento.

Guanti interni in seta usati per le missioni Shuttle. Fonte:
Smithsonian’s National Air and Space Museum/Google.

Inoltre si usano da sempre guanti fatti su misura, partendo da un calco delle
mani di ogni singolo astronauta, ma solo la membrana di tenuta pneumatica è
personalizzata direttamente su questo calco, mentre gli strati esterni sono di
taglie fisse. E già così si tratta di un procedimento costoso: ogni
personalizzazione costa circa centomila dollari.

Calchi delle mani degli astronauti Apollo degli anni Sessanta, venduti
all’asta per 155.000 dollari. Credit:
ILC Industries/Bonhams.

Periodicamente la NASA indice dei
concorsi, gli
Astronaut Glove Challenge, per selezionare nuovi progetti di guanti,
che fanno emergere idee originali e le verificano in condizioni di test molto
severe e realistiche, mettendo in palio un premio di 250.000 dollari.

Fra le idee proposte, anche da istituti di ricerca italiani, ci sono degli
esoscheletri per le mani, concepiti per essere integrati nei guanti, con degli
attuatori che assistono i muscoli delle mani nello sforzo di flettere la
rigida struttura dei guanti stessi.

Un’altra idea, circolante dagli anni Settanta del secolo scorso, è di avere
una tuta a contropressione meccanica, ossia una tuta la cui forma stessa,
molto aderente, genera pressione sul corpo, senza dover più mettere l’intero
astronauta dentro una membrana elastica gonfiabile. Un esempio di queste tute
è la Biosuit, alla quale ha lavorato anche la professoressa Newman insieme
alla ditta italiana Dainese.

Simulacro della tuta
Biosuit
a compressione meccanica.

A un livello molto meno tecnologico, si usano già
materiali antimicrobici
per ridurre la proliferazione batterica e gli odori e assorbire il sudore,
insieme a
smalti per rinforzare le unghie,
cerotti trasparenti
e colle chirurgiche (Dermabond e simili). Ma il problema generale, per ora,
rimane.

La prossima volta che incontrate un astronauta, insomma, date un’occhiata alle
sue mani; se vedete che sono un po’ malconce, non stupitevi e non criticatelo per la sua carenza di manicure.
È già tanto se ha ancora le unghie. E ammettetelo: ora che sapete di questo
dettaglio, vi è passata del tutto la voglia di andare nello spazio.

Fonti aggiuntive: Fingernail Injuries and NASA’s Integrated Medical Model, Kerstman e Butler, NASA (2008) (PDF);
Apollo 15 Technical Debriefing, pag. 21-2; Apollo 15 Mission Report, p. 150; Space.com
(2010);
National Geographic (2010); Extravehicular Activity, NASA; Building the Future Spacesuit, Ask Magazine; Principles of Clinical Medicine for Space Flight, Barratt e Pool. Questo articolo fa parte delle Storie di Scienza: una
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Storie di Scienza 10: Smaltire i rifiuti nucleari mandandoli nello spazio? Perché no?

Storie di Scienza 10: Smaltire i rifiuti nucleari mandandoli nello spazio? Perché no?

Ultimo aggiornamento: 2020/06/30 10:40.

Un’astronave Aquila di Spazio 1999 trasporta scorie radioattive sulla Luna.
Credit: Scale Model News.

Gennaio 1976: debutta alla RAI Spazio 1999, una delle rarissime produzioni di fantascienza della RAI (in questo caso una coproduzione con la britannica ITC). Sfoggia un cast di prim’ordine, con attori come Martin Landau e Barbara Bain, effetti speciali sofisticatissimi per l’epoca e un design realistico e ultramoderno (i protagonisti avevano un comunicatore con la TV incorporata che il capitano Kirk di Star Trek se lo sognava). Ambientata, come avrete intuito, nel 1999, che allora era un prossimo futuro, la sua premessa è che la Luna è diventata il deposito sicuro delle scorie radioattive delle centrali nucleari terrestri, gestite tramite il personale della base lunare internazionale Alpha.

Ma ovviamente qualcosa va storto, e le scorie accumulate esplodono, scagliando la Luna fuori dalla sua orbita e lanciandola insieme agli Alphani in un avventuroso viaggio nel cosmo che proseguirà per 48 episodi, suddivisi in due stagioni, con un rimpasto del cast al termine delle prime ventiquattro puntate.

Che premessa stupida, direte voi. Lasciamo stare le incongruenze fisiche più evidenti di Spazio 1999, tipo l’esplosione nucleare che fa da motore per la Luna senza spaccarla in mille frammenti o la velocità molto superiore a quella della luce che la Luna dovrebbe avere per incontrare un pianeta alieno ogni settimana. Stiamo sul concreto. Chi mai sarebbe così idiota da pensare seriamente di caricare delle scorie radioattive su un razzo altamente esplosivo e mandarle nello spazio?

La Commissione per l’Energia Atomica del governo degli Stati Uniti, ecco chi.

Gerry e Sylvia Anderson, i creatori di Spazio 1999, non erano stati affatto stravaganti nel concepire la parte nuclear-ecologica della premessa della serie. Nel 1974, due anni prima del debutto della serie di fantascienza alla RAI, la suddetta Commissione per l’Energia Atomica (Atomic Energy Commission, AEC) aveva proposto, in tutta serietà, di caricare le scorie radioattive sugli Space Shuttle, che all’epoca erano in fase di progettazione, e spararle nello spazio.

Se non ci credete, il documento dell’AEC si intitola High-level radioactive waste disposal, a firma di R.C. Battelle Pacific Northwest Labs.

Nel 1974, in piena crisi petrolifera, iniziata l’anno precedente con le file ai distributori di benzina in buona parte del mondo occidentale, i prezzi dei carburanti e dei combustibili da riscaldamento che andavano alle stelle e il blocco totale del traffico automobilistico di domenica in Italia, sembrava evidente e inevitabile che l’energia atomica, ottenuta per fissione nei reattori delle centrali nucleari, sarebbe stata la soluzione alla crisi, togliendo ai paesi petroliferi gran parte del loro improvviso strapotere.

Il documento AEC prevedeva negli Stati Uniti, entro il 2000, circa 1.200.000 megawatt di capacità nucleare. Un piano ambizioso, visto che al momento della stesura del documento i megawatt installati erano solo 15.000. Le centrali nucleari avrebbero generato la metà dell’energia elettrica negli Stati Uniti.

Le previsioni del documento AEC.

Queste centrali nucleari avrebbero ovviamente prodotto scorie: entro il 2000 si sarebbero accumulati circa 13.500 metri cubi di residui altamente radioattivi particolarmente longevi, di cui sarebbe stato necessario sbarazzarsi in qualche modo.

Così il documento dell’AEC prendeva disinvoltamente in considerazione tre metodi: l’incapsulamento e la sepoltura in aree geologicamente stabili degli Stati Uniti, sul fondo degli oceani o nei ghiacci della Groenlandia o dell’Antartide (altra idea che oggi pare un tantinello meno geniale), la trasmutazione nucleare e il disposal in space: lo smaltimento nello spazio.

Un deposito di scorie sulla Luna in Spazio 1999, prima del grande kaboom del 13 settembre 1999.

Erano ipotizzati tre tipi di smaltimento spaziale:

  • il solar impact, ossia scagliare le scorie verso il Sole (cosa difficilissima, perché per lanciare un oggetto nello spazio in modo che cada verso il Sole bisogna prima compensare la velocità orbitale della Terra, ossia circa 30 km/s o 107.000 km/h, molto superiore a quella degli attuali veicoli spaziali);
  • l’orbiting, in cui le scorie sarebbero rimaste in orbita intorno alla Terra;
  • e il solar escape to deep space, che avrebbe inviato le scorie su una traiettoria di fuga dal sistema solare (e paradossalmente richiede una velocità molto minore di quella necessaria per viaggiare verso il Sole: bastano 16,6 km/s per uscire per sempre dal sistema solare). 

La Luna non era stata considerata esplicitamente, anche se il tug, il rimorchiatore spaziale che vedete nello schema qui sotto, serviva proprio per spedire carichi dove lo Shuttle non arrivava, e fra queste destinazioni c’era anche il nostro satellite naturale.

Lo schema di, come dire, smaltimento nucleare proposto dal documento dell’AEC.

Lo Space Shuttle sarebbe dovuto diventare il “camion” dello spazio, un veicolo riutilizzabile che avrebbe fatto crollare i costi dei voli spaziali. Nel 1973 era stata definita solo la sua architettura generale e doveva ancora iniziare la costruzione del primo esemplare, battezzato Enterprise (sì, in onore dell’astronave di Star Trek). Ma si sapeva già che avrebbe avuto un enorme serbatoio esterno pieno di idrogeno e ossigeno e due razzi laterali a propellente solido che non potevano essere spenti una volta accesi: una configurazione delicatissima. Cosa mai sarebbe potuto andare storto nel caricarci delle scorie radioattive?

Eppure l’idea veniva proposta con un certo entusiasmo, soprattutto perché consentiva di sbarazzarsi subito e permanentemente delle scorie, senza doverle custodire e sorvegliare per decenni o, in alcuni casi, secoli: “lo smaltimento extraterrestre offre un metodo per la rimozione completa dalla Terra dei componenti a lunga vita delle scorie nucleari”.

Gli esperti proponevano di usare lo Shuttle in questo modo: “verrebbe lanciato in orbita circolare terrestre bassa. Da quest’orbita, i rimorchiatori o stadi superiori verrebbero lanciati per portare il pacchetto di scorie alla sua destinazione finale”. Però, notavano, “ci sono possibili problemi di sicurezza dei lanci” ed “esiste la possibilità di disaccordi internazionali”. Ma non mi dire. Uno Shuttle che precipita, che so, sulla Francia e la dissemina di frammenti altamente radioattivi potrebbe, chissà, portare a “disaccordi”? Chi l’avrebbe mai detto?

I sovietici non si fecero troppi problemi e lanciarono in orbita interi reattori nucleari nei loro satelliti di ricognizione. Nel 1978 (solo cinque anni dopo la proposta dell’AEC), il satellite Kosmos 954 precipitò fuori controllo, spandendo 50 chili di uranio-235 sul Canada lungo una fascia di 600 chilometri. Le operazioni di recupero e bonifica permisero di ritrovare dieci frammenti radioattivi, uno dei quali era sufficiente a uccidere una persona che vi rimanesse in contatto per qualche ora.

Gli Stati Uniti furono quasi altrettanto disinvolti, lanciando in orbita vari reattori, riscaldatori o generatori termoelettrici alimentati da plutonio-238 o uranio-235. Per alimentare gli strumenti delle sonde spaziali che viaggiano lontano dal Sole, come le Pioneer o le Voyager, l’energia nucleare è l’unica soluzione possibile. Ciascuno degli allunaggi Apollo (1969-1972) portò sulla Luna dei riscaldatori o generatori termoelettrici nucleari (Apollo 13 fece precipitare il proprio nell’Oceano Pacifico in seguito all’incidente avvenuto durante il viaggio, che impose un ritorno d’emergenza); i veicoli Lunokhod sovietici (1970-1973) portarono sulla Luna dei riscaldatori al polonio-210, e nel 2013 il veicolo cinese Chang’e 3 è allunato con un riscaldatore contenente plutonio-238. Alla fine, insomma, un po’ di scorie radioattive sulla Luna le abbiamo lasciate.

Ma a parte questi casi, le cose non andarono affatto secondo le previsioni degli autori dello studio. L’energia nucleare non si impose, dopo incidenti come quelli di Three Mile Island (1979) e di Chernobyl (1986) che scossero la fiducia dell’opinione pubblica: negli Stati Uniti ci sono oggi circa 98.000 MW di capacità nucleare (neanche un dodicesimo di quanto previsto allora).

Anche lo Shuttle dimostrò tragicamente, ben due volte, che un razzo non è un veicolo sul quale è assennato trasportare materiale altamente radioattivo. Il Challenger esplose poco dopo il decollo nel 1986 e il Columbia si disintegrò al rientro nel 2003. Entrambi portarono con sé le vite dei sette astronauti dei loro equipaggi. I piani di volare a cadenza quasi settimanale furono drasticamente ridimensionati e il “camion” divenne una costosissima Cadillac che gravò sul budget della NASA per trent’anni. Certo, permise di costruire man mano la Stazione Spaziale Internazionale: ma non dimentichiamo che per farlo sarebbero stati sufficienti sei voli di un razzo Saturn V lunare. Non è teoria: uno di questi vettori giganti aveva portato in orbita terrestre l’intera stazione spaziale Skylab nel 1973. Settantasette tonnellate in un sol colpo.

Col senno di poi non sembra che ci volesse una patente da superesperto di energia nucleare per capire che anche soltanto proporre di sparare roba radioattiva nello spazio su un missile era un’idea totalmente cretina. Ma nel 1974 la NASA aveva appena raggiunto la Luna con ben nove missioni, atterrandovi sei volte, e non aveva mai perso un astronauta in volo. I suoi razzi sembravano infallibili.

Inoltre la coscienza ecologica era ancora embrionale: era ancora diffuso lo slogan the solution to pollution is dilution (“la soluzione all’inquinamento è diluire”) e quindi buttare in mare (o nello spazio) contenitori di rifiuti radioattivi pareva perfettamente normale. E soprattutto economicamente conveniente. A certa gente quest’abitudine non è ancora passata.

Abbiamo imparato a carissimo prezzo quanto erano sbagliate quelle idee che sembravano così solide allora. Viene da chiedersi, allora, quali sono le nostre serene certezze di oggi di cui dovremo pentirci nei prossimi decenni.

Di una cosa, di certo, non mi pentirò: della cotta che presi da adolescente per Sandra Benes. Su base Alpha lei era tecnico informatico. Coincidenza?

Citare Spazio 1999 e non includere una foto di Sandra Benes (Zienia Merton) è vietato dalla Convenzione di Ginevra.

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Storie di Scienza 11: Il “Segnale Wow” e i “dischi volanti” di Kenneth Arnold, tormentoni ufologici da smontare

Storie di Scienza 11: Il “Segnale Wow” e i “dischi volanti” di Kenneth Arnold, tormentoni ufologici da smontare

Ultimo aggiornamento: 2020/08/06 17:35. 

Il cosiddetto “Segnale Wow” è uno dei capisaldi dell’ufologia e della ricerca scientifica di indizi di vita intelligente extraterrestre; ne ho già parlato in altre occasioni qui e qui, ma torno sull’argomento perché c’è un dettaglio importante da aggiungere alla vicenda. Ma cominciamo dall’inizio.

È il 15 agosto del 1977. Star Wars è uscito da poco nelle sale cinematografiche e sta spopolando in tutto il mondo. L’astronomo Jerry Ehman, però, quel giorno è preso da altre cose. Lavora al radiotelescopio Big Ear della Ohio State University: quel giorno guarda i tabulati che escono dalla stampante dello strumenti, prende una biro rossa, cerchia alcuni dati e scrive un grosso “Wow!” sulla stampa. Come George Lucas, non sa ancora di aver dato vita a una leggenda spaziale che durerà decenni.

Il Big Ear. Credit: Bigear.org/NAAPO (via INAF).

La grafica delle stampanti è ancora terribilmente primitiva, per cui le informazioni vengono semplicemente rappresentate come caratteri. La sequenza 6EQUJ5 che Ehman ha cerchiato evidenzia una serie di livelli di intensità, in cui 1 è il minimo e Z è il massimo. Quella lettera U indica un segnale straordinariamente potente. Sarà il segnale più potente mai ricevuto dal Big Ear.

Al centro, Jerry Ehman. Credit: Credit: Bigear.org/NAAPO (via INAF).

Ma la potenza non è l’unica cosa che ha stupito Ehman: il segnale ha un’origine molto ristretta, che suggerisce una fonte puntiforme. Usa una frequenza vicina a 1420.406 MHz, quella ritenuta ottimale per le comunicazioni interstellari (perché attraversa facilmente le grandi nubi di polvere cosmica), e ha una larghezza di banda di meno di 10 kHz, senza il tipico rumore intorno delle emissioni radio naturali.

C’è un altro aspetto che rende insolito questo segnale: il Big Ear non è orientabile e sfrutta la rotazione terrestre per spazzare il cielo man mano che la Terra si sposta, per cui può osservare un punto specifico della volta celeste solo per 72 secondi prima che esca dal suo campo di ricezione. Un segnale che duri di più o di meno è probabilmente un disturbo terrestre (satelliti artificiali compresi). Il Segnale Wow dura esattamente settantadue secondi. Non solo: il suo picco di intensità è proprio a metà della sua durata. È come se la sua fonte si spostasse insieme alle stelle fisse.

Insomma, ci sono tutte le caratteristiche che ci si aspetta da un segnale artificiale proveniente dallo spazio profondo. Con un tocco finale di ironia che ne cementa il mito nella storia della ricerca di vita extraterrestre: questo segnale viene captato una sola volta e mai più.

Negli anni successivi, i migliori radiotelescopi del mondo verranno puntati ripetutamente verso la porzione di cielo (nella costellazione del Sagittario) dalla quale sembra essere arrivato il segnale, ma non verrà mai ricevuto nulla di significativo.

Ancora oggi, il Segnale Wow viene presentato spesso come uno degli episodi più credibili di possibile contatto via radio con civiltà tecnologiche extraterrestri.

È meraviglioso ipotizzare che si sia trattato dell’ultimo, disperato segnale di qualche civiltà lontanissima, arrivato alle nostre orecchie elettroniche quando erano troppo primitive per poterne capire il contenuto. Se solo avessimo avuto i radiotelescopi di oggi e la capacità di registrare quel segnale, chissà.

Ma quando ci sono di mezzo le emozioni e c’è clamore mediatico è indispensabile togliere di mezzo l’inevitabile patina di mitologia che offusca i fatti scientifici, costi quel che costi. Ho passato decenni a fantasticare sul Segnale Wow e su cosa forse ci siamo persi perché eravamo troppo presi a finanziare armi per investire seriamente in ricerca. Fino a che ho conosciuto Jill Tarter.

Per chi non la conoscesse, Jill Tarter è un’astrofisica, che per anni ha diretto il centro SETI, dedicato alla ricerca scientifica di indicatori astronomici di tecnologie non terrestri. Il suo lavoro in questo campo ha ispirato il personaggio di Ellie Arroway nel film Contact di Bob Zemeckis (1997), tratto dall’omonimo romanzo dell’astronomo Carl Sagan. Se non l’avete letto, fatelo: è una lettera d’amore alla scienza e la conferma che si possono raccontare storie emozionanti e meravigliose senza rinunciare al rispetto della realtà scientifica.

Jodie Foster interpreta Ellie Arroway in Contact (1997).

Incontro di persona Jill Tarter per la prima volta al festival della scienza Starmus a Trondheim, nel 2017: cordiale, disponibile, lucida e precisa, scambia due chiacchiere con tutti prima e dopo la sua conferenza sulla difficoltà di distinguere le comunicazioni di civiltà tecnologiche dai segnali naturali dell’Universo e su alcuni “trucchi” per intercettarle. È meraviglioso sentir parlare di queste cose con un tono di assoluta praticità e concretezza, così diverso dai deliri messianici degli ufologi.

Jill Tarter a Starmus 2017, Trondheim. Credit: Max Alexander/Starmus.

Ritrovo Jill Tarter allo Starmus 2019, che si tiene a Zurigo. È lì, durante un panel che la vede ospite insieme all’astronoma Natalie Batalha, all’etologo e biologo evolutivo Richard Dawkins, e agli astrofisici Michel Mayor e Rafael Rebolo (scusate se è poco), che stronca con i fatti il mito del “Segnale Wow”.

Il radiotelescopio Big Ear che lo ricevette, spiega Tarter, era dotato di due ricevitori, e un segnale che fosse realmente arrivato dallo spazio sarebbe stato captato prima da uno dei ricevitori e poi dall’altro. Ma il segnale fu captato solo da uno dei due, e quindi è estremamente improbabile che provenisse realmente dallo spazio. Punto, fine.

Rimango a bocca aperta. A fine conferenza riascolto le sue parole nella mia registrazione del panel:

“That signal did not pass the test that I would have required to consider it extraterrestrial and deliberate. There were two receivers on the telescope, and a signal that was truly coming from a distance from the sky would have shown up in one receiver first, and then in the second receiver. It passed only the first part of that. It did not get verified, so I don’t lose any sleep over the Wow signal. There’s no way of really knowing what it was.”

“Quel segnale non ha superato il test che io avrei preteso per considerarlo extraterrestre e intenzionale. C’erano due ricevitori sul telescopio, e un segnale che fosse provenuto realmente da lontano nel cielo sarebbe comparso prima in uno dei ricevitori e poi nel secondo. Ha superato solo la prima parte di questo [criterio]. Non è stato verificato, per cui non perdo il sonno sul segnale Wow. Non c’è modo di sapere veramente di cosa si trattò.”

Come mai non sapevo nulla di questo dettaglio decisivo dei due punti separati di captazione? Perché viene spesso taciuto o dimenticato nel racconto della storia del “Segnale Wow”. Eppure in realtà è già presente nelle parole scritte dallo stesso Jerry Ehman oltre vent’anni fa, nel 1997, sul sito del radiotelescopio, Bigear.org. Ehman conferma che il segnale misterioso fu ricevuto da uno solo dei due punti, e infatti il famoso tabulato del segnale contiene un solo picco anziché due.

Scrive Ehman:

The Big Ear used a dual-horn feed system […] As the earth’s rotation swung the two beams across the celestial sky, a signal (with positive energy) from a radio source was first seen by the west (negative) horn and generated an inverted bell-curve-like shape on the chart recorder. Within a minute or so after the negative horn response was essentially complete (i.e., showed little energy from the source), the same radio source began to be scanned by the east (positive) horn and a non-inverted (right-side up) bell-curve-like shape on the chart recorder was generated […] However, this was not the case for the Wow! source.

Il Big Ear usava un sistema a due illuminatori a tromba […] Man mano che la rotazione terrestre spostava i due fasci sulla volta celeste, un segnale (con energia positiva) da una fonte radio veniva visto prima dalla tromba ovest (negativa) e generava sul registratore grafico una forma a curva a campana inversa. Nel giro di circa un minuto dopo che era stata sostanzialmente completata la risposta della tromba negativa (ossia mostrava poca energia dalla fonte), la stessa fonte radio cominciava ad essere scansionata dalla tromba est (positiva) e veniva generata sul registratore grafico una forma a curva a campana non invertita (diritta) […] Tuttavia questo non accadde per la fonte Wow!


Il debunking della vicenda, insomma, era lì da leggere da più di vent’anni, eppure la leggenda del possibile contatto radio extraterrestre si è diffusa lo stesso, sommergendo per pura quantità i resoconti originali.

È un fenomeno che si verifica spesso quando c’è di mezzo una storia accattivante: i fatti che la stroncano vengono tralasciati e quelli che la avvalorano vengono amplificati.

—

Se volete un altro esempio famoso di questo fenomeno, restiamo in campo ufologico. 

Quando fu coniato il termine “dischi volanti”, nel 1947, queste due parole non indicavano la forma degli oggetti non identificati, ma il modo in cui si muovevano nel cielo, come piatti fatti rimbalzare sul pelo dell’acqua. 

Il testimone oculare dell‘avvistamento che diede il via all’ufologia moderna, l’aviatore Kenneth Arnold, descrisse a un giornalista della United Press il movimento degli oggetti volanti che aveva visto con queste parole: “like a saucer if you skip it across the water” (come un piattino quando lo fai rimbalzare sull’acqua). Arnold non disse che gli oggetti erano a forma di piattino. Disse che erano “piatti come una teglia per torte e a forma di pipistrello” o “simili a teglie per torte tagliate a metà con una sorta di triangolo convesso sul retro” o che erano “di tipo circolare” (“circular-type”, intendendo forse “curvilineo”) e senza coda, con una larghezza di circa trenta metri. Il fatto stesso che parlò di larghezza implica una differenza di dimensioni in senso longitudinale e laterale, come del resto mostrato da Arnold stesso in foto come questa:

Kenneth Arnold mostra nel 1966 una ricostruzione dell’oggetto volante da lui avvistato (The Atlantic/AP).

Va detto, fra l’altro, che a quell’epoca l’aviazione militare statunitense stava collaudando in gran segreto dei velivoli ispirati dai progetti nazisti e aventi forme molto simili a quella mostrata da Arnold nella ricostruzione grafica, e quindi è possibile che gli oggetti avvistati dal pilota fossero veicoli militari segreti.

Una replica moderna di un Horten Ho 2-29, velivolo sperimentale a getto stealth nazista (Rediff.com/Northrop Grumman).

Arnold non disse che i suoi UFO erano a forma di piattino, eppure il nome flying saucer prese subito piede e da allora l’iconografia ufologica rappresenta quasi sempre oggetti a forma di disco; il significato originale delle parole di Arnold si è perso. È così che si costruiscono i miti.

Una versione molto ridotta di questo articolo è stata pubblicata su Le Scienze nel 2019. Questo articolo fa parte delle Storie di Scienza: una serie libera e gratuita, resa possibile dalle donazioni dei lettori. Se volete saperne di più, leggete qui. Se volete fare una donazione, potete cliccare sul pulsante qui sotto. Grazie!

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Storie di Scienza 15: Quando il piombo nella benzina faceva diventare ottusi e violenti, ma l’industria del petrolio negava il problema

Storie di Scienza 15: Quando il piombo nella benzina faceva diventare ottusi e violenti, ma l’industria del petrolio negava il problema

Un po’ di gente se l’è presa per un mio recente tweet sul ruolo della scienza.
Questo:

Molti di questi critici hanno tirato in ballo gli errori o i disastri
combinati dalla scienza: le bombe atomiche, l’inquinamento, eccetera. In
realtà in quegli errori la scienza non aveva colpa. La colpa stava altrove. Vi
racconto una storia che spiega cosa intendo con “scienza” e con il suo ruolo
reale nella nostra vita. È una piccola fetta di una storia più grande di cui
ho scritto qualche anno fa su
Le Scienze.

Negli anni Ottanta le auto andavano a benzina contenente piombo tetraetile (un
antidetonante per migliorare il funzionamento dei motori). Alcuni genitori si
preoccupavano dei danni che il piombo rilasciato nei gas di scarico poteva
arrecare ai bambini. Se avete meno di quarant’anni, probabilmente non sapete
nulla di questa storia e sicuramente non l’avete vissuta. Non avete il ricordo
viscerale, impiantato nelle narici, di quei gas di scarico. Io purtroppo sì.

Nel Regno Unito come in tanti altri paesi, in quegli anni, i genitori si
organizzarono in comitati anti-piombo, volantinando e facendo proteste. Erano
gli antivax di allora? No, perché portarono prove robuste e
indiscutibili.

Queste prove furono fornite dalla scienza, e furono fornite
nonostante politici e imprenditori cercassero di sminuire la gravità
del problema.

Questo è Robin Russell Jones, uno degli scienziati che mise in guardia a
proposito dei danni cognitivi e comportamentali causati dal piombo. Danni
misurabili e quantificabili.

Esposti ai livelli di piombo presenti nell’aria delle città, i bambini
erano più violenti, più aggressivi, meno capaci di concentrarsi. Nel 1971 nel
mondo furono immesse quattrocentomila tonnellate di piombo, aggiunte alla
benzina delle nostre auto.

Il governo britannico rispose minimizzando il problema e negando
l’evidenza scientifica. Octel, l’azienda che produceva il piombo, negò che il
problema dei bambini fosse colpa del suo prodotto. La scienza parlava chiaro, ma
andava contro gli interessi della politica e delle aziende.

Questo è Jack Winterbottom, direttore della Octel, che disse pubblicamente che
“i rischi… sono stati grossolanamente esagerati”.

Si sostenne che i problemi cognitivi e comportamentali fossero colpa delle
classi sociali più povere, che vivevano in case tinteggiate con pitture
fatiscenti o tubature vecchie. Tutto pur di non dare la colpa a Madama
Automobile e all’industria che la circondava.

Insomma, i bambini dei poveracci erano deficienti per colpa dei poveracci.
Bastava vivere in una bella villa in un parco per risolvere il problema. Ergo,
i ricchi erano per definizione più intelligenti e più adatti a governare e
dirigere. I poveracci s’arrangiassero.

Se a questo punto vi viene in mente Star Trek, state pensando alla
puntata
“The Cloud Minders”
(“Una città tra le nuvole”), in cui c’è un pianeta dove i ricchi vivono
nell’atmosfera pulita e i minatori che li riforniscono vengono considerati
bruti e inferiori per natura: impossibili da includere in una società civile.
Ma i nostri eroi scoprono che in realtà i minatori sono resi aggressivi e
violenti non solo dalla discriminazione che subiscono, ma anche dal gas che
respirano.


Star Trek sapeva affrontare già negli anni Sessanta temi che
nessuno osava toccare. Lo faceva con contorno di azione, alieni, fantascienza
e graziose fanciulle, ma sotto traccia c’erano lezioni morali a badilate.

In quella puntata di Star Trek bastò una dimostrazione molto pratica e
drammatica per far cambiare idea a tutti. Qui sulla Terra, invece, servì la
scienza. Gli studi sugli animali furono decisivi.

I topi da laboratorio non vivevano in case fatiscenti o con tubature tossiche;
erano tutti nello stesso ambiente ed erano biologicamente uguali. Ma quelli
esposti al piombo dei gas di scarico delle auto lottavano fra loro molto di
più e diventavano aggressivi.

Nel Regno Unito fu fatta trapelare alla stampa una lettera del consulente
medico primario del governo, Sir Henry Yellowlees, che diceva chiaramente al
governo stesso che era altamente probabile che il piombo nella benzina stesse
riducendo permanentemente il quoziente intellettivo di molti bambini
britannici.

A quel punto la posizione di governo e industria di far finta di nulla divenne
insostenibile e nel 1983 il governo britannico decise di bandire il piombo
dalla benzina. Ma la benzina senza piombo costava più della “normale”.

E ovviamente serviva un’automobile nuova, dotata di marmitta catalitica e di
un motore in grado di gestire il carburante senza piombo. Insomma, chi voleva
contribuire un pochino, nel suo piccolo, a migliorare l’ambiente doveva
spendere di più. Qualunque parallelo con la situazione attuale delle auto
elettriche rispetto a quelle diesel o benzina è assolutamente non casuale.

Sei anni dopo, nel 1989, fu finalmente introdotta una tassa sulla benzina con
piombo. La senza piombo costava così meno della normale. Bastarono
sei soli anni di incentivazione della benzina senza piombo per veder
crollare dell’80% i livelli di piombo nei bambini britannici.

Nel 2011 l’ONU
dichiarò
che l’eliminazione del piombo aveva fatto risparmiare
2,4 mila miliardi di dollari
l’anno in costi medici e sociali. Con buona pace di chi dice che l’ecologia
costa.

Questa rivoluzione, questo successo nel migliorare le cose, è merito della
scienza. Andando contro la politica e l’industria. Quelli che molti
commentatori al mio tweet hanno additato come errori o contraddizioni della
scienza sono in realtà bugie o manipolazioni della politica o dell’industria.

Sono passati 40 anni da quelle decisioni sulla benzina e sul piombo.
Guardatevi intorno e chiedetevi in quali altri campi le evidenze scientifiche
vengono ignorate o liquidate dai politici e dall’industria in cambio di un
tornaconto immediato, senza pensare al lungo termine.

Questo è il ruolo della scienza, del metodo scientifico, nella nostra
vita. Tirar fuori i fatti, verificarli pazientemente, correggerli se
necessario, e presentarli per quelli che sono, non importa quanto siano
sgradevoli o politicamente scomodi, non importa quanto siano irritanti o
sovversivi agli occhi dei benpensanti e dei tradizionalisti, per darci modo di
decidere cosa fare. 

La scienza scopre l’atomo: ma sono i politici a usarlo per fare bombe “per
difendere i bambini”. Sono i politici a decidere se fare o non fare
lockdown, se vendere sigarette, se consentire l’uso di diserbanti o di
additivi nei cibi. E i politici li eleggiamo noi.

—

La fonte di questa storia è
The petrol that was poisoning children, della BBC. Le considerazioni sociali e politiche sono mie.

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