I processi geologici della Terra (fotografati qui dal lander lunare Blue Ghost di Firefly Aerospace) hanno determinato quando la vita si è evoluta? Il concetto del “grande filtro” per spiegare perché finora sembriamo essere soli nell’universo si basa su ipotesi errate, secondo un nuovo modello che descrive come la vita sulla Terra si sia evoluta in sintonia con le condizioni geobiologiche in cambiamento piuttosto che attraverso una serie di eventi improbabili. “Sosteniamo che la vita intelligente potrebbe non richiedere una serie di colpi di fortuna per esistere,” ha detto Dan Mills dell’Università di Monaco in una dichiarazione. “Gli esseri umani non si sono evoluti ‘presto’ o ‘tardi’ nella storia della Terra, ma ‘in tempo’ quando le condizioni erano favorevoli.”
È stato il fisico australiano Brandon Carter a popolarizzare per primo l’idea che la vita sulla Terra fosse il risultato di una sequenza di eventi improbabili, che ha descritto come “passi difficili” in un articolo del 1983. Carter, un teorico dei buchi neri, di tanto in tanto si è occupato anche di questioni più esistenziali, specializzandosi nel trarre conclusioni probabilistiche e antropiche (cioè l’argomento che le conclusioni sulla natura del cosmo devono essere vincolate dal fatto che esistiamo) per dire qualcosa sulla nostra esistenza nell’universo.
Questo è evidente nel suo argomento del Giorno del Giudizio, in cui Carter sostiene che noi, come individui, siamo più propensi a esistere in un momento in cui il maggior numero di esseri umani è vivo. Ad esempio, immagina che ogni essere umano che abbia mai vissuto riceva un numero basato sull’ordine in cui è nato, e poi questi numeri vengano estratti da un’urna come i numeri di una lotteria: è più probabile estrarre un numero alto piuttosto che un numero molto basso se il numero totale di esseri umani che hanno vissuto e vivranno è grande. Poiché la crescita della popolazione può essere modellata come esponenziale, il fatto che esistiamo ora con un numero di nascita relativamente basso rispetto a tutte le centinaia di miliardi o trilioni di persone che ci seguiranno suggerisce che qualcosa di catastrofico potrebbe accadere alla razza umana che ridurrà i numeri della popolazione futura. Almeno, questo è l’argomento; filosofi e statistici ne discutono da quando Carter lo ha proposto.
Il modello dei “passi difficili” di Carter sulla nostra evoluzione sulla Terra è simile per natura probabilistica. Il sole sta raggiungendo il punto medio della sua vita di circa 10 miliardi di anni, eppure ci è voluto quasi tutto quel tempo per far apparire sulla scena noi, Homo sapiens. Carter non riusciva a vedere alcuna ragione per cui ci sarebbe voluto così tanto tempo per l’evoluzione della vita umana sulla Terra se la vita complessa fosse comune nell’universo. Questo suggeriva a Carter che lo sviluppo della vita umana doveva essere difficile, passando attraverso una serie di colli di bottiglia evolutivi per i quali le possibilità di successo della vita erano così remote che non ci si aspetterebbe tipicamente che tali transizioni evolutive avvengano nella vita della Terra. La vita sul nostro pianeta sarebbe quindi un completo colpo di fortuna, improbabile da ripetersi altrove nell’universo.
L’idea dei passi difficili si è successivamente trasformata nel concetto del “grande filtro,” l’idea che qualcosa nella storia di tutta la vita inevitabilmente porti quella vita alla fine. I grandi filtri suggeriti hanno incluso l’origine della vita in primo luogo, l’evoluzione della vita tecnologica e la capacità di tale vita di autodistruggersi. L’esistenza del grande filtro aiuterebbe certamente a spiegare il “grande silenzio” apparente nell’universo che i ricercatori SETI (ricerca di intelligenza extraterrestre) hanno incontrato, senza prove confermate di vita aliena in tutti i decenni in cui abbiamo cercato.
Tuttavia, come l’argomento del Giorno del Giudizio, il modello dei “passi difficili” ha i suoi critici, e ora ad essi si aggiungono gli autori di un nuovo articolo che evidenzia quella che definiscono una fallacia nel ragionamento di Carter. Carter ha specificamente assunto che l’età del sole, e quindi della Terra, non dovrebbe avere alcuna influenza su quanto rapidamente la vita complessa si sia evoluta. Tuttavia, il nuovo articolo di Mills (un geomicrobiologo), insieme ai coautori della Penn State University Jennifer Macalady (professoressa di geoscienze), Adam Frank e Jason Wright (entrambi astrofisici), sottolinea che l’età del sole e quindi della Terra hanno molto a che fare con questo.
Il team ha selezionato cinque dei “passi difficili” più universalmente accettati: l’origine della vita, l’evoluzione degli eucarioti (organismi con cellule formate da un nucleo contenente informazioni genetiche circondate da una membrana), l’ossigenazione dell’atmosfera terrestre, lo sviluppo della vita multicellulare complessa e l’arrivo di Homo sapiens. Hanno poi esaminato come i cambiamenti geologici e atmosferici della Terra potrebbero aver influenzato quando questi presunti passi difficili si sono verificati. Se la Terra fosse stata inizialmente ostile a questi presunti passi difficili, spiegherebbe naturalmente perché hanno impiegato così tanto tempo a passare — perché hanno dovuto aspettare che la Terra raggiungesse il punto in cui potevano essere possibili.
Prendiamo, ad esempio, l’ossigenazione dell’atmosfera terrestre. Per oltre due miliardi di anni dopo la sua formazione, l’atmosfera terrestre era per lo più anidride carbonica. È stato solo circa 2,1-2,4 miliardi di anni fa che l’atmosfera terrestre ha iniziato a riempirsi di ossigeno. Questo grazie all’inizio della fotosintesi, portata dall’evoluzione di microbi chiamati cianobatteri. A sua volta, lo sviluppo dei cianobatteri dipendeva da certe condizioni climatiche e ambientali. In alcuni modelli, gli oceani di quest’era erano caldi, e l’acqua avrebbe dovuto raffreddarsi sotto i 70 gradi Celsius (158 gradi Fahrenheit) perché i cianobatteri potessero evolversi. In altri modelli, le condizioni erano più miti e lo sviluppo dei cianobatteri dipendeva quindi dalla disponibilità di acqua dolce e da quanto della massa terrestre della Terra era sopra il livello del mare. In ogni caso, l’evoluzione dei cianobatteri e l’inizio della fotosintesi e l’ossigenazione dell’atmosfera sono stati ritardati fino a quando queste condizioni non sono state soddisfatte; non poteva accadere prima.
E anche una volta che i cianobatteri stavano ingerendo anidride carbonica ed espirando ossigeno tramite fotosintesi, ci è voluto del tempo perché i livelli di ossigeno si accumulassero. La vita multicellulare richiede una certa abbondanza di ossigeno, con la vita più complessa in generale che richiede più ossigeno. L’abbondanza di ossigeno nell’atmosfera adatta all’evoluzione di Homo sapiens non si è verificata fino a 400 milioni di anni fa — il che significa che per il 91% della storia della Terra, non c’era abbastanza ossigeno nell’atmosfera per supportare la vita umana.
In altre parole, il team di Mills propone che questi non fossero “passi difficili” come li vedeva Carter, ma che la vita semplicemente doveva aspettare che la Terra potesse facilitarli — che la Terra e la vita dovevano co-evolversi insieme.
Altre variabili che potrebbero aver avuto un effetto su quanto presto i diversi stadi dell’evoluzione della vita potrebbero verificarsi includono i livelli di ozono atmosferico, la disponibilità di nutrienti, la diminuzione delle temperature superficiali del mare, la diminuzione della salinità degli oceani, i periodi di “Terra a palla di neve” in cui il pianeta era completamente ghiacciato, e lo sviluppo della tettonica delle placche.
“Questo è un cambiamento significativo nel modo in cui pensiamo alla storia della vita,” ha detto Macalady. “Suggerisce che l’evoluzione della vita complessa potrebbe essere meno una questione di fortuna e più una questione di interazione tra la vita e il suo ambiente, aprendo nuove entusiasmanti strade di ricerca nella nostra ricerca di comprendere le nostre origini e il nostro posto nell’universo.”
Sappiamo dalle prove geologiche che la vita esisteva sulla Terra già 3,7 miliardi di anni fa, e forse anche prima. Lo sviluppo iniziale della vita sulla Terra è noto come il “confine di abitabilità.” Man mano che si aprivano diverse finestre di abitabilità, la vita avrebbe potuto evolversi a scatti. E se questo è il modo in cui accade sulla Terra, potrebbe essere il modo in cui accade su altri mondi, anche più velocemente o più lentamente, a seconda di come si sviluppa la geologia di quei mondi.
C’è una avvertenza, in quanto i biologi evoluzionisti non comprendono ancora come la vita abbia avuto origine sulla Terra. Questo momento di genesi è attualmente perso nelle nebbie del tempo, e non possiamo ancora dire se sia stato un evento unico e fortuito o se sia stato un passo facile. Una possibilità è che la vita si sia sviluppata in più occasioni sulla Terra, ma tutte le altre linee evolutive si siano estinte, lasciando solo noi — i discendenti di LUCA, l’ultimo antenato comune universale, da cui tutta la vita conosciuta sulla Terra si è evoluta — come gli unici rimasti. Questo darebbe l’illusione che la vita sia originata una sola volta quando potrebbe aver avuto diverse origini indipendenti.
Altri misteri includono come si siano evolute le cellule biologiche e cosa abbia causato l’improvviso sviluppo della vita complessa durante l’esplosione del Cambriano 540 milioni di anni fa. È ancora del tutto possibile che questi siano stati eventi unici e rari, ma il nuovo articolo non sostiene che la vita sia comune nell’universo, solo che il concetto di passi difficili nell’evoluzione non è necessariamente vero e che lo sviluppo degli ambienti planetari ha un grande ruolo da giocare, contrariamente al modello originale di Carter.
Un’altra avvertenza è che, finora, gli astronomi non hanno ancora trovato un altro mondo come la Terra, quindi i geologi non possono ancora dire se il modo in cui la geologia e l’atmosfera della Terra si sono sviluppate sia tipico o meno. Potrebbe ancora essere che creare un mondo abitabile sia dove risiedono davvero i passi difficili. Fino a quando non scopriremo la vera vita extraterrestre, che si tratti di microbi su Marte o di veri e propri omini verdi, continueremo a confrontarci con la possibilità che la Terra e la sua vita siano uniche. Per ora, è un universo solitario là fuori.
L’articolo di Mills et al è stato pubblicato il 14 febbraio sulla rivista Science Advances.