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Immaginate la scena, entrate in classe e dite agli studenti che tramite il sito della NASA vi siete procurati la registrazione di un segnale radio proveniente dallo spazio e che gli scienziati ritengono che questi suoni non siano il risultato di fenomeni naturali noti, parte del rumore di fondo dell’universo, ma che si tratta, invece, di un vero e proprio segnale radio perché è stato trasmesso a intervalli regolari, con uno schema sempre identico, e in una frequenza dove gli scienziati si aspettavano di poter trovare un segnale del genere.
Fate poi sentire il messaggio agli studenti…

…e chiedete: secondo voi, quali caratteristiche ha questo messaggio? (sembrano due tipi di suoni diversi ripetuti secondo una sequenza particolare) Come potremmo fare a decifrarlo? C’è uno schema o qualche altro indizio speciale che potrebbe aiutarci a capire cosa dice questo messaggio?

Questa attività , contenuta nel curricolo di Astrobiologia sviluppato dal TERC e dalla NASA si basa, in realtà, su un messaggio realmente inviato nello spazio il 16 Novembre 1974 dagli scienziati dell’Osservatorio di Arecibo nell’isola di Porto Rico. Poiché l’informazione che ci viene dallo spazio esterno viaggia principalmente attraverso onde elettromagnetiche si può ipotizzare che un primo contatto con una civiltà extraterrestre debba avvenire con questo mezzo. Lo scienziato Frank Drake, che ha realizzato un’equazione (equazione di Drake, appunto) che serve a stimare il numero delle civiltà extraterrestri che esistono nella nostra galassia (Via Lattea) in grado di comunicare, ideò, quindi, un messaggio che fu inviato nello spazio in occasione della cerimonia di inaugurazione del nuovo radiotelescopio dell’osservatorio.

Il messaggio fu inviato verso l’ammasso globulare M13 nella costellazione di Ercole a circa 25000 anni luce di distanza ed era composto di 1679 cifre binarie (bit), inviate in forma di impulsi radio on/off alla lunghezza d’onda di 16,4 cm. Secondo alcuni studiosi, infatti, il codice binario è in qualche modo un linguaggio “universale” adatto allo scopo. Per decifrare il messaggio, una civiltà che lo riceva dovrebbe riuscire comprendere che il numero 1679 è il prodotto di due numeri primi, 23 x 73 = 1679, e dovrebbe anche sapere che quella informazione può essere conservata in bit, come in un computer, come una serie di 0 e 1. Il Dott. Drake riteneva che una civiltà evoluta dovrebbe essere in grado di utilizzare questa informazione per costruire un’immagine usando una tabella di 23 x 73 quadrati (73 righe e 23 colonne) in cui ciascun quadrato potrebbe un “off” (0) o un “on” (1). Organizzando gli impulsi in una tabella appare uno schema che può essere ulteriormente decodificato, mostrando così informazioni sulla vita sulla Terra.
Il messaggio è composto da gruppi di caselle verticali che sono la chiave per tradurre il gruppo successivo. Ad esempio, partendo dall’alto, inizia con quattro righe che rappresentano i primi dieci numeri interi scritti in codice binario in cui i numeri maggiori di sette sono disposti su due colonne. Seguono poi i numeri atomici degli atomi principali della vita (idrogeno, carbonio, azoto, ossigeno e fosforo), i nucleotidi del DNA, la doppia elica del DNA, una figura umana, con l’altezza media dell’uomo (176,4 cm) e il numero della popolazione, a quel tempo di 4 miliardi, espressi in multipli di lunghezza d’onda a cui è stato trasmesso il messaggio, i pianeti principali (incluso Plutone) con la Terra (terzo pianeta) spostata più in alto verso la figura umana e lo schema della parabola del radiotelescopio da cui è stato trasmesso il messaggio con due linee che rappresentano raggi di luce messi a fuoco nel suo centro e un numero che rappresenta il suo diametro.

L’attività utilizza solo una parte del messaggio di Arecibo: la figura al centro (uomo) e il gruppo di oggetti bianchi sottostanti che rappresentano il Sole e i pianeti. Agli studenti viene dato il messaggio “grezzo” e si chiede di provare a decifrarlo.

La rilevanza di questa attività è duplice perché da un lato cattura l’interesse degli studenti e dall’altro mostra loro che i dati che gli scienziati raccolgono con le esplorazioni spaziali hanno sempre bisogno di essere rielaborati e interpretati. Questo richiede, quindi, che gli scienziati lavorino in modo cooperativo e usino la loro capacità di pensare in modo critico per riuscire ad analizzare e a interpretare questi dati.
Se vi interessa la traduzione dell’attività potete contattarmi “off-line”, ma il punto è questo: un percorso di Astrobiologia può essere utile nella nostra didattica? Cos’è esattamente l’Astrobiologia?

Anche se il suo nome evoca omini verdi e film di fantascienza, l’Astrobiologia è una disciplina, relativamente nuova, che nasce dalla convergenza di astronomia, geologia e biologia e che si occupa dei processi fisici e chimici connessi alla vita, ma che possono avvenire nello spazio o negli ambienti planetari. In altre parole, è lo studio dell’origine, dell’evoluzione, della distribuzione e del futuro della vita nell’universo.
Questo ambito di studio interdisciplinare richiede un approccio globale e una comprensione integrata di fenomeni biologici, planetari e cosmici.

L’Astrobiologia riguarda la ricerca di ambienti abitabili nel nostro Sistema Solare (su Marte, Europa, Titano) e di pianeti abitabili oltre il Sistema Solare che gravitano intorno ad altre stelle, ma anche la ricerca di evidenze di chimica prebiotica, la ricerca sul campo e in laboratorio sull’origine e sulla prima evoluzione della vita sulla Terra e studia le potenzialità di adattamento della vita alle sfide sulla Terra e nello spazio. L’astrobiologia cerca di dare risposte a questioni fondamentali: come inizia ad evolversi la vita? Esiste la vita oltre la Terra nell’universo? Come possiamo fare a scoprire se c’è? Qual è il futuro della vita sulla Terra e oltre? Quali sono gli effetti degli ambienti extraterrestri sugli esseri viventi?

L’astrobiologia utilizza discipline come la fisica, la chimica, l’astronomia, la biologia, la biologia molecolare, l’ecologia, le scienze planetarie, la geografia e la geologia per investigare la possibilità della presenza di vita in altri mondi e per riuscire a identificare biosfere che potrebbero essere differenti da quella terrestre.

Per la sua stessa natura, l’Astrobiologia è, quindi, il miglior esempio di scienze integrate che possiamo utilizzare e, per gli argomenti di cui si occupa, una delle sfide più intriganti da lanciare ai nostri ragazzi che fanno così esperienza di scienze in modo rilevante e significativo mentre considerano la storia affascinante della ricerca della vita nell’universo.

Certo non è uno degli argomenti più trattati a scuola e potrebbe non essere facile approcciarsi a questa disciplina ma in rete ci sono ottimi esempi già “pronti per l’uso”.
Come vi dicevo, il TERC in collaborazione con la NASA, ad esempio, ha sviluppato un intero curricolo per la scuola secondaria che stimola l’apprendimento e la partecipazione degli studenti attraverso domande e attività intriganti naturalmente inquiry-based. Vi invito a dare un’occhiata!

Dimenticavo… I’m back! :-)

Per saperne di più:
- Società italiana di Astrobiologia: http://www.astrobiologia.it/
- SETI Institute: http://www.seti.org/
- NAI, Nasa Astrobiology Institute: http://astrobiology.nasa.gov/
- G. Galletta, V. Sergi: ASTROBIOLOGIA: LE FRONTIERE DELLA VITA. La ricerca scientifica di organismi extraterrestri. (Hoepli)
- L. Bignami, G. Ranzini, D. Venturoli: LA VITA NELL’UNIVERSO. (Bruno Mondadori)

Barbara Scapellato si è laureata in scienze biologiche presso l’Università degli studi di Parma.
Docente di ruolo di scienze nella scuola secondaria superiore, svolge attualmente un dottorato di ricerca sulla Didattica delle scienze della Terra presso la School of Advanced Studies dell’Università di Camerino, dipartimento di scienze della Terra, ed è anche membro del gruppo di lavoro sulla didattica delle scienze della Terra, UNICAMearth, dell’Università di Camerino.
Ha partecipato in qualità di relatore a workshop, seminari e corsi di formazione sull’approccio IBSE (Inquiry-Based Science Education).
È membro della redazione del Progetto I-CLEEN Museo Tridentino di Scienze Naturali.
A settembre 2011 ha partecipato, in qualità di membro del Comitato scientifico, alle Olimpiadi internazionali delle scienze della Terra (IESO) che si sono svolte a Modena.

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