San Francisco Frontiers - Perché 14 miliardi?

L’Universo ha un’età di circa 13,8 miliardi di anni: un tempo incomprensibilmente lungo che racchiude una sequenza di processi fisici, chimici e biologici culminati nella comparsa della nostra specie. Parlare di «14 miliardi di anni per cucinare noi» non è un modo di dire: il viaggio dalla nascita del cosmo fino a un essere capace di interrogarsi sulle proprie origini è stato scandito da tappe precise e necessarie, tutte documentate dalla ricerca scientifica.

Subito dopo il Big Bang l’Universo era una distesa incandescente di energia; nel giro di pochi minuti si formarono i primi nuclei di idrogeno ed elio. Nei primi 380 000 anni la materia era tanto densa e calda che la luce non poteva propagarsi liberamente, fino a quando l’espansione e il raffreddamento permisero alla radiazione di scorrere nello spazio. All’epoca non esistevano pianeti né elementi più pesanti: i «mattoni» della vita ancora non si erano formati. Ci vollero centinaia di milioni di anni prima che l’attrazione gravitazionale condensasse le prime nubi di gas in stelle e galassie. La loro nascita segnò l’inizio della cosiddetta nucleosintesi stellare: nel nucleo delle stelle massive venivano creati elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio, come carbonio, ossigeno e ferro, che venivano poi liberati nell’ambiente attraverso l’esplosione delle supernove. Solo dopo questo arricchimento chimico fu possibile formare pianeti rocciosi e molecole complesse.

La nostra galassia, la Via Lattea, si è formata circa dieci miliardi di anni fa in un’epoca in cui le galassie a spirale stavano nascendo in gran numero e il tasso di formazione stellare era molto alto. Nel cuore di nubi di gas e polveri ricche di metalli prodotti da generazioni precedenti di stelle, circa 4,6 miliardi di anni fa si è acceso il Sole. La sua stabilità è stata una condizione fondamentale per lo sviluppo della vita: è una stella di massa intermedia che brucia l’idrogeno lentamente, garantendo miliardi di anni di luce regolare. Intorno a essa, dal disco di gas e polveri, si aggregarono protopianeti; uno di essi, la Terra, vide la propria superficie ripulita da un intenso bombardamento di asteroidi e comete. La formazione di oceani e l’apparire di una crosta stabile crearono un ambiente favorevole alla chimica prebiotica. Le prime tracce di vita risalgono ad almeno 3,7 miliardi di anni fa e potrebbero essersi sviluppate poco dopo che il nostro pianeta diventò abitabile.

A partire da organismi unicellulari si dispiegò una lunga storia evolutiva. La fotosintesi ossigenica iniziò circa 2,1 miliardi di anni fa, trasformando l’atmosfera e aprendo la strada alla vita pluricellulare. Nei successivi centinaia di milioni di anni si diversificarono alghe, invertebrati, pesci, anfibi e rettili, spesso accompagnati da estinzioni di massa provocate da cambiamenti climatici, impatti cosmici e supernove. I mammiferi dominarono la scena dopo l’estinzione dei dinosauri, ma gli ominini emersero solo qualche milione di anni fa. La nostra specie, Homo sapiens, è comparsa in Africa fra 300 000 e 250 000 anni fa ed è riuscita a diffondersi in tutto il mondo soltanto negli ultimi 50 000 anni, integrandosi e sostituendo altre specie umane con cui ha convissuto.

Il motivo per cui siamo apparsi così tardi rispetto all’età dell’Universo è legato a una finestra temporale precisa. Gli astrofisici parlano di «finestra cosmologica» per indicare l’intervallo, grosso modo compreso tra due e venti miliardi di anni dopo il Big Bang, in cui si verificano contemporaneamente tre condizioni: la presenza di molti elementi pesanti, la formazione di stelle simili al Sole e la relativa stabilità degli ambienti stellari. Nei primi miliardi di anni mancavano gli elementi necessari; in futuro, invece, il tasso di nascita delle stelle è destinato a calare drasticamente e la maggior parte degli astri saranno nane rosse irregolari che, pur vivendo a lungo, rendono improbabile l’evoluzione di forme di vita complesse. Sia il nostro Sole sia l’Universo stesso stanno quindi attraversando un periodo di «fertilità» irripetibile, destinato a finire. La finestra resterà aperta per ancora qualche miliardo di anni prima che la disponibilità di gas e polveri si esaurisca e la vita complessa diventi un’eccezione.

Siamo dunque il frutto di un processo cosmico lungo e delicato, non il risultato casuale di un istante. L’Universo ha impiegato quasi tutta la sua storia per generare gli elementi, i pianeti e le condizioni ambientali che consentissero l’evoluzione di una coscienza capace di interrogarsi sul proprio posto nel cosmo. Comprendere questa storia ci ricorda quanto sia fragile la nostra presenza e quanto sia preziosa la finestra temporale in cui ci troviamo.