Il messaggio di Arecibo – Cosa dire agli alieni?

Per gli appassionati di astronomia, il nome Arecibo non rappresenta una novità. L’osservatorio di Arecibo, nel Portorico, è un radiotelescopio molto speciale. Fino alla costruzione del  Five hundred meter Aperture Spherical Telescope (per gli amici FAST) in Cina, Arecibo è stato per 53 anni il telescopio ad apertura singola più grande del mondo, ed è utilizzato ancora oggi in varie aree di ricerca. Noi di Missione Scienza oggi vogliamo raccontarvi la storia di quando l’umanità ha deciso di utilizzarlo per inviare un messaggio nello spazio: il messaggio di Arecibo.

Come leggere un messaggio alieno?

Nel 1974, dal radiotelescopio fu inviato un messaggio a 25.000 anni luce circa dal nostro pianeta, in direzione dell’ammasso globulare di Ercole. Lo scopo era quello di inviare un messaggio che potesse essere letto anche da forme di vita extra-terrestri. Entreremo più avanti nel dettaglio di cosa contenga il messaggio di Arecibo, per ora soffermiamoci su come inviarlo.

Nei film di fantascienza, il contatto con gli alieni avviene il più delle volte per mezzo di un qualche super tecnologico “traduttore simultaneo”.

Una storia molto più completa e strutturata la possiamo trovare nel film “Arrival”, di cui tra l’altro consiglio vivamente la visione.

Quando tentiamo di comunicare qualcosa a qualcuno, facciamo delle assunzioni che sulla terra sono generalmente vere. In un paese in cui le persone parlano una lingua diversa dalla nostra non possiamo pretendere di comunicare con le parole, ma possiamo sempre supporre che facendo il gesto di portare una mano alla bocca si capisca che abbiamo fame, o che sventolandoci riusciamo a comunicare una sensazione di caldo.

Cosa succederebbe se ci sventolassimo davanti ad un essere che non prova il caldo e che non possiede le mani?

Dubito che ci offrirebbe un tè al limone.

Il messaggio di Arecibo è stato pensato per essere letto da qualsiasi essere con delle nozioni scientifiche di base, e contiene un riassunto di quelle che a quel tempo furono considerate le cose più importanti da comunicare.

Tutto inizia con la forma del messaggio.

Ovviamente non possiamo utilizzare un alfabeto terrestre o dei suoni terrestri e pretendere che un alieno li capisca. Dobbiamo ricorrere a qualcosa di “grafico”.

Primo grosso problema: non possiamo inserire un foglio di carta disegnato in una bottiglia e spararla nello spazio.

Cioè, in realtà potremmo, perché non lo abbiamo fatto? Deve essere una di quelle cose semplici a cui però nessuno ha pensato.

Arecibo ha sparato un radiomessaggio composto da un pattern da 1679 bit di informazione.

Curioso come numero, vero?

1679 è un numero semi-primo, cioè è il prodotto di due numeri primi, 23 e 73. Questo vuol dire che qualsiasi essere che tenti di organizzare la lunga stringa di bit a disposizione ha solo due possibilità di disporla in modo da creare un messaggio rettangolare con tutte le righe della stessa lunghezza: può avere 23 righe e 73 colonne, oppure viceversa 73 righe e 23 colonne.

Soltanto uno dei due modi di disporre le informazioni consente di leggere il messaggio di Arecibo, l’altro genera un pattern che non contiene informazioni… si spera.

Mi dispiacerebbe dover raccontare ai miei nipoti che gli alieni sono venuti sul nostro pianeta a sterminarci perché per puro caso abbiamo detto cose brutte sulle loro sorelle.

Ma chi ci dice che un eventuale alieno captando il messaggio tenterà di disporlo in forma rettangolare?

NESSUNO. 

Siamo davanti ad una delle assunzioni di cui parlavamo poco fa. Stiamo supponendo che ci proverebbero, perché è quello che faremmo noi. Supponendo che il messaggio sia stato volontariamente inviato da qualcuno, siamo portati ad assumere che in qualche modo ci sia un pattern che ci metta in condizione di leggerlo.

Cosa abbiamo detto agli alieni?

Fosse dipeso da me, avrei trasmesso direttamente i “Corti” di Aldo, Giovanni e Giacomo.

Purtroppo ai tempi del messaggio di Arecibo il trio non era ancora attivo, e si è optato per un contenuto più serio. La prima grossa informazione è già contenuta nel pattern che abbiamo scelto per inviare il messaggio.

La sola disposizione in righe e colonne dice agli alieni: “Ciao! Conosciamo i numeri primi, e siamo in grado di utilizzarli in modo sensato”.

Può sembrare poco, ma l’utilizzo dei numeri primi rappresenta una pietra miliare nello studio dell’algebra, che è alla base di molti dei calcoli che ci permettono di far volare i missili.

1) I numeri da 1 a 10

Partiamo dalle basi: i numeri. Perché iniziare proprio dai numeri?

Perché stiamo tentando disperatamente di stabilire un linguaggio comune con qualcuno che potrebbe non avere un linguaggio, ma se riusciamo a dettare noi dei simboli inequivocabili siamo già a buon punto.

La simbologia più semplice da trasmettere resta senza dubbio il codice binario, ma attenzione perché già in questa prima riga abbiamo una chicca di una finezza squisita. Supponiamo di dover essere noi a decodificare la riga in questione.

Una delle regole note a chiunque abbia studiato la matematica o la fisica (almeno come la conosciamo noi) è che se una informazione è sempre costantemente presente senza cambiare mai, allora non è una informazione (cammina con gli occhiali da sole mentre sullo sfondo i palazzi esplodono). A parte le espressioni colorite, fornendo un quadratino a tutta la riga, stiamo cercando di comunicare un messaggio ben preciso: il messaggio è al di sopra di questa prima riga tutta uguale, ed è su quello che dovete concentrarvi. Speriamo che capiscano questa parte, perché è immediatamente necessaria a capire le seguenti..

2) La nostra chimica di base: gli elementi del nostro DNA

Ricapitolando, se hanno ricevuto il nostro messaggio conoscono quantomeno la scienza necessaria a captare una trasmissione.

Se sono arrivati a leggerne le righe, dovrebbero aver capito la fattorizzazione in numeri primi.

Se conoscono l’algebra, si spera che siano riusciti a capire la nostra rappresentazione dei numeri.

Interroghiamoli ora… sulla chimica! Gli elementi della tavola periodica sono caratterizzati dal numero atomico, cioè dal numero di protoni presenti nel nucleo. Quale occasione migliore per dire agli alieni da che cosa siamo composti?

La seconda riga del messaggio di Arecibo contiene uno dopo l’altro il numero atomico di tutti gli elementi che compongono il nostro DNA. Prima che ve li spieghi, provate a leggerli da soli!

Ci siete riusciti?

Vi basta prendete la prima riga e segnarvi i numeri da 1 a 10 in corrispondenza, per poi confrontarli con questi viola.

ATTENZIONE però, perché abbiamo appena richiesto agli alieni di fare un piccolo passo avanti rispetto a quanto gli abbiamo spiegato.

I primi e elementi sono infatti descritti esattamente come glieli abbiamo insegnati, abbiamo il numero 1 (Idrogeno) seguito dai numeri 6 e 7 (Carbonio e Azoto). Arrivati all’Ossigeno, però, li stiamo mettendo alla prova. Nella prima riga, il numero 8 lo abbiamo scritto “andando a capo”.

Le nostre pilette di numeri erano infatti alte al massimo 3 quadretti (non contando quello “inutile”), e il quadrettino del numero 8 lo abbiamo dovuto scrivere nella colonnina di destra. In questo caso invece abbiamo fatto delle pilette alte 4 quadretti.

Insomma siamo stati cattivelli, e agli alieni non basterà imparare a memoria i numeri da 1 a 10 ma saranno costretti a capire davvero la logica del il codice binario.

3) La nostra chimica di base: i nucleotidi del nostro DNA

A questo punto è tutto in discesa, abbiamo stabilito un contatto e possiamo considerarci ormai amici.

Gli abbiamo spiegato di che cosa siamo fatti, ma vogliamo essere un po’ più precisi. Il terzo livello contiene delle figure che, come in quello superiore, sono sequenze di atomi. Poiché glieli abbiamo passati in ordine nel livello precedente, la cosa migliore per non confonderli è di utilizzarli nello stesso ordine.

Leggendoli da sinistra a destra, otteniamo le formule molecolari dei nucleotidi, cioè delle molecole alla base del nostro DNA.

I nucleotidi sono composti da una base azotata, che può essere una tra Adenina, Guanina, Timina e Citosina, uno zucchero di nome desossiribosio e un gruppo fosfato.

Pensate, tutto questo stiamo cercando di comunicarlo solo con una sequenza di numeri!

Leggiamo insieme una di queste stringhe (vedi figura), una volta capito il meccanismo potete provare voi a leggere tutte le altre.

4) La nostra chimica di base: la doppia elica del nostro DNA

Abbiamo raccontato agli alieni gli elementi del nostro DNA e anche come si compongono, qualcuno direbbe “abbiamo fatto 30, facciamo 31”.

Il prossimo livello in effetti si propone di spiegare la struttura del nostro DNA, cioè come si dispongono i nucleotidi del livello precedente.

Stavolta abbiamo una parte del messaggio (quella blu) che altro non è che un mero disegno. La doppia elica è stata disegnata esattamente come una doppia elica. La colonnina bianca al centro è invece un numero molto molto grande, sempre espresso in codice binario.

Ai tempi del messaggio di Arecibo, si riteneva che il numero di nucleotidi nel DNA fosse di circa 4 miliardi e 300 milioni, cifra che è stata riportata nel quarto livello. Studi recenti hanno mostrato che in realtà la stima degli anni ’70 era sbagliata, quindi tocca iniziare a inventarsi qualcosa per quando gli alieni verranno a pretendere una spiegazione per le nostre menzogne.

5) L’essere umano e la sua forma

“Aspettate un momento, ma quindi possiamo anche fare i disegnini? Non deve essere tutto un cifrario numerico? Potevate dirlo subito!”

Queste le parole che Alfredo Stencil, inventore dello Stencil, fece risuonare per tutto il Portorico quando vide la doppia elica disegnata.

Ovviamente questa storia me la sono inventata, ma è stato necessario per introdurre un livello un po’ meno complicato degli altri, in cui ci siamo limitati a disegnare una silhouette umana, per dare un’idea puramente visiva della nostra forma.

I più attenti noteranno che oltre al disegno rosso, ci sono anche dei quadratini bianchi. Sappiamo tutti cosa vuol dire quadratino bianco vero? Proprio così, numeri. Nel quinto livello del messagio di Arecibo abbiamo anche riportati le dimensioni medie di un essere umano.

No, non quelle dimensioni, semplicemente l’altezza.

Sul lato sinistro possiamo notare il numero 14 (questa volta disposto orizzontalmente per motivi di compattezza del messaggio) che moltiplicato per la lunghezza d’onda del messaggio (126 mm) ci fornisce l’altezza di 1.76 m, che era l’altezza media di un americano maschio adulto ai tempi del messaggio di Arecibo.

Sul lato destro, un altro numero molto grande: la popolazione terrestre, che ai tempi era di circa 4.3 miliardi di persone.

6) Dove viviamo: il sistema solare

Siamo ormai giunti alla fine del nostro viaggio, è quindi il momento della frase di rito “NON FACCIAMO CHE CI SI PERDE DI VISTA EH!”.

Nel 1974 però i cellulari non c’erano, e di Instagram neanche a parlarne.

Facendo alla vecchia maniera, ci si è scambiati direttamente gli indirizzi. Il sesto livello del messaggio di Arecibo altro non è che il nostro sistema solare! Sulla sinistra, bello grande, abbiamo proprio il Sole. A scalare in base alla reale distanza dal sole abbiamo tutti i pianeti del sistema solare.

Per far capire dove abitiamo, il nostro pianeta lo abbiamo disegnato un po’ spostato.

7) Come li abbiamo raggiunti: il radiotelescopio Arecibo

Abbiamo messo tanta carne al fuoco, e la speranza che qualcuno trovi effettivamente il messaggio e tenti di decifrarlo non è così alta, quindi tanto vale fermarsi.

Abbiamo appena tentato una impresa grandiosa, e ci siamo riusciti solo grazie al potente Arecibo! Sarebbe una grave mancanza di rispetto nei suoi confronti non menzionarlo all’interno del messaggio. L’ultimo livello è una rappresentazione grafica del telescopio stesso, con al di sotto dei numeri rappresentanti dei parametri tecnici del telescopio.

La stessa M all’interno del disegno è pensata per rendere l’idea dello specchio parabolico alla base dell’osservatorio.

Ci hanno risposto alla fine gli alieni?

Purtroppo no amici miei, nessuna risposta pervenuta.

Un po’ offesi da questo silenzio, che comunque anche solo per educazione potevano rispondere ‘sti cafoni, alcuni scienziati della NASA hanno pensato di tracciare sul suolo di Marte un secondo messaggio utilizzando i cingoli di un rover.

Scherzi a parte, il messaggio di Arecibo non ha mai avuto davvero la pretesa di essere letto né di ricevere risposta. Resta un incredibile esercizio di comunicazione, la più grande sfida che ci si possa porre: spiegare qualcosa a qualcuno che potrebbe non conoscere il concetto di gesto o di parola.