L’astrofisica e il cambiamento climatico

La California è uno degli stati occidentali degli Stati Uniti e si affaccia sull’Oceano Pacifico. Nell’immaginario collettivo la California significa cinema, tecnologia, vita da spiaggia, le strade e le case di San Francisco; ma anche affitti troppo alti, un numero imprecisato di clochard per le strade, terremoti con magnitudo elevate nella perenne attesa che arrivi The Big One.

Ma non solo. Questo qui sotto è il Golden Gate Bridge di San Francisco, qualche settimana fa.

 

Gli incendi che hanno devastato e che devastano la California ogni anno hanno una matrice principale: il cambiamento climatico. L’aumento globale delle temperature comporta squilibri nelle temperature in quella zona di mondo, come dappertutto. Il risultato è una gran quantità di incendi che imperversano.

La capitale della California è Sacramento, ma probabilmente la prima città che a tutti viene in mente è Los Angeles. Nell’area metropolitana di Los Angeles, a nord-est di Pasadena, c’è Monte Wilson.

Qui, su Monte Wilson c’è uno degli osservatori più importanti della storia dell’astrofisica; anzi, possiamo tranquillamente dire che storicamente è stato un osservatorio fondamentale per tutte le scoperte del secolo scorso.

L’osservatorio di Monte Wilson è stato fondato nel 1904 da George Ellery Hale e il telescopio Hooker da 2,5 metri di diametro fu un telescopio formidabile in quegli anni: nel 1924 Edwin Hubble misurò per la prima volta nella storia la distanza della galassia di Andromeda e nel 1929 sempre Hubble scoprì che l’universo è in espansione. Tutto grazie all’osservatorio di Monte Wilson.

La storia dell’astrofisica americana della prima metà del Novecento è una storia incredibile. Se vi interessa, potete ascoltarla in questa puntata speciale del mio podcast, basta cliccare play qui sotto.

L’osservatorio di Monte Wilson è stato minacciato seriamente dagli incendi in California di quest’anno. Per fortuna le fiamme non sono arrivate fino ai 1740 metri delle San Gabriel Mountains e l’osservatorio si è salvato. Ma c’è mancato davvero poco.

Questa storia che mette insieme gli incendi e Monte Wilson non è altro che una metafora di come gli effetti disastrosi dei cambiamenti climatici sul nostro pianeta siano arrivati a minacciare anche coloro che studiano cose che non si trovano sulla Terra, come fanno le astrofisiche e gli astrofisici.

Non solo infatti la minaccia a luoghi fisici come gli osservatori in California, ma anche una difficoltà maggiore nell’osservare un cielo pulito e limpido e quindi danni e ritardi che ricadono sulla progettazione degli esperimenti scientifici che puntano il naso all’insù.

Ma non è finita. Se da un lato le fiamme che hanno circondato Monte Wilson sono state un problema serio e tangibile del cambiamento climatico sull’astrofisica, d’altra parte potremmo chiederci: viceversa, l’astrofisica influisce sul cambiamento climatico?

La risposta è sì.

 

Non sto scherzando: l’astrofisica ha un certo impatto sul cambiamento climatico. Anzi, per meglio dire, chi fa ricerca in astrofisica.

Ora, voi direte: ma quale potrà mai essere l’impatto di un gruppo di astrofisici sul cambiamento globale?
Per capirlo, devo raccontarvi qual è la tipica vita di un astrofisico o di un’astrofisica.

La maggior parte della ricerca astrofisica si svolge in un istituto di ricerca lavorando al computer, anzi ai supercomputer: quindi, a meno che non ci siano tavolate di pannelli fotovoltaici, l’elettricità derivata dal petrolio incombe sulle tonnellate di CO2 emesse da ciascun ricercatore/ricercatrice. Durante il lavoro, una parte essenziale della vita dei ricercatori è quella dei meeting: diverse volte l’anno masse di ricercatori si muovono su degli aerei per raggiungere posti (molto spesso carini!) per discutere delle ultime novità e soprattutto per discutere delle proprie idee.
Questi meeting coinvolgono ricercatori da tutto il mondo: quindi magari può capitare un meeting, che ne so, a Lisbona, dove arrivano con voli aerei ricercatori provenienti dal Brasile, dal Sudafrica e dall’Australia, oltre che da tutto il resto dell’Europa (chi si trova a Madrid non credo che prenda il treno…).
E poi, ovviamente, il viaggio di ritorno verso il proprio istituto di ricerca.

Quello degli astrofisici è un mondo difficile, vita intensa, felicità a momenti e futuro incerto.

 

Tutto ciò che vi ho appena raccontato si può descrivere in numeri ed è il risultato di uno studio pubblicato su Nature il 10 settembre scorso, con un articolo dall’eloquente titolo “An astronomical institute’s perspective on meeting the challenges of the climate crisis“.

L'”astronomical institute” a cui si riferisce l’articolo è il Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) di Heidelberg, in Germania; lo studio analizza l’impatto delle ricercatrici e dei ricercatori dello MPIA non per dare giudizi perentori, ma per capire come ridurre l’impatto del mondo della ricerca.

Per esempio, nel 2018 il 47% di tutte le emissioni di CO2 dei ricercatori dello MPIA è dovuta a voli aerei (1308 voli per la precisione, per i circa 150 tra astrofisiche e astrofisici dello MPIA).

In totale, nel 2018, lo MPIA ha prodotto l’equivalente di circa 2720 tonnellate di CO2. Se lo MPIA fosse uno stato si troverebbe al terzultimo posto, prima delle Isole FaeOer (1953 tonnellate di CO2, circa 50 mila abitanti) e della Groenlandia (1530 tonnellate di CO2, circa 50 mila abitanti).

In media, secondo lo studio, ogni ricercatore/ricercatrice dello MPIA produce l’equivalente di 18 tonnellate di CO2 all’anno; ogni ricercatore/ricercatrice australiano, per confronto, produce l’equivalente di 42 tonnellate di CO2.

Ma fare meglio degli australiani non è un sollievo, il problema è l’obiettivo tedesco per il 2030: ogni tedesco dovrebbe produrre l’equivalente di circa 7 tonnellate di CO2 all’anno.

 

Ecco il senso di questo studio sull’impatto dell’astrofisica sul cambiamento climatico. Le astrofisiche e gli astrofisici in Germania, piaccia o meno, devono ridurre le loro emissioni equivalenti nel prossimo decennio. E naturalmente il discorso si estende a tutti i ricercatori del mondo, poi.

Per ridurre le emissioni bisogna agire proprio sui due problemi principali: le strutture di calcolo (i supercomputer) e i voli aerei per le conferenze.
Per risolvere il primo problema c’è bisogno di passare a fonti rinnovabili o comunque fare in modo di posizionare i centri di calcolo in luoghi in cui le fonti rinnovabili vanno per la maggiore (e poi collegarsi da remoto). Per i voli aerei c’è solo una soluzione: non volare, cioè fare le conferenze online, come fatto finora (purtroppo) a causa dell’epidemia di Covid-19.

Comunque, bisogna secondo me tenere conto di una questione principale: è lodevole che il mondo dell’astrofisica abbia fatto una prima analisi autocritica in questa direzione. È tuttavia abbastanza chiaro che il ragionamento autocritico dovrebbero farlo moltissimi settori della vita umana.

Anche perché, come dicevo all’inizio, se da un lato l’astrofisica deve capire come ridurre l’emissione equivalente pro capite di CO2, dall’altra la ricerca già subisce gli effetti nefasti dell’aumento delle temperature.

 

Il complesso del Very Large Telescope all’osservatorio Paranal nel deserto di Atacama in Cile.

Su Nature Astronomy, sempre il 10 settembre 2020, è uscito anche un articolo dall’altrettanto eloquente titolo “The impact of climate change on astronomical observations“. Questo studio anche riguarda l’aspetto generale della questione, ma prende come esempio l’osservatorio Paranal nel deserto di Atacama in Cile, dove si trova il Very Large Telescope (VLT). I problemi di un aumento delle temperature sono molteplici.

Per esempio, l’aumento dell’umidità dell’aria: il deserto di Atacama è stato scelto per costruirci il VLT proprio perché è uno dei posti più secchi del pianeta. Ma se aumenta l’umidità allora ogni discorso di progettazione iniziale va a farsi benedire e la qualità delle osservazioni astronomiche ne risente.

Altro problema, il fatto che l’atmosfera sia più turbolenta e quindi aumenti quello che si chiama seeing. Più è alto il seeing, minore è la risoluzione dei telescopi, cioè la capacità di un telescopio di distinguere due sorgenti vicine (anche solo apparentemente) in cielo. Il grafico qui sotto mostra come si peggiorato il seeing all’osservatorio Paranal negli ultimi anni.

Questi studi hanno l’intento di sensibilizzare la comunità astrofisica a considerare questi problemi come non più rinviabili, anche per la scienza stessa.
Sicuramente, le maxi-conferenze astronomiche vanno avanti da meno tempo dello sfruttamento senza ritegno dei combustibili fossili. Ma non è una gara di virtuosismi. È bello piuttosto vedere che gli scienziati non si limitano a indicare il problema e proporre soluzioni, ma siano consapevoli e pronti ad affrontare anche questioni che richiedono, potenzialmente, un cambio radicale nelle abitudini del mondo della ricerca.

Nella vicenda del cambiamento climatico in atto c’è da ripensare un mondo intero e non c’è molto tempo a disposizione. La colpa principale resterà sempre sulle spalle di un modello di sviluppo che non ha avuto alcun freno negli ultimi 150 anni e che ha plasmato una società, quella di cui facciamo parte, che fa davvero fatica ad affrontare il problema in tackle scivolato.

L’astrofisica ha fatto grandi scoperte che hanno rivoluzionato la nostra concenzione dell’universo in cui viviamo. Tutto questo però è stato possibile solo grazie alle condizioni di evoluzione ambientale del nostro pianeta e che hanno permesso all’homo sapiens di arrivare dov’è oggi, a gettare lo sguardo verso i confini dell’universo per cercare di capirne i segreti.

Non sciupiamo tutto ciò ora: è in gioco il destino della nostra curiosità. Ci sono ancora molte pagine di storia della scienza che possiamo scrivere: se ci daremo il tempo per farlo, le riempiremo.

L’ennesimo asteroide che NON sfiorerà la Terra

Succede ogni volta, più puntuale della sveglia del lunedì mattina. Ogni volta che un asteroide si affaccia nei paraggi della Terra spunta la serie di articoli online che annaspano tra le sciocchezze più eclatanti (trovate un esempio parrossistico a questo link).

Nello specifico della giornata di oggi, mentre scrivo questo post mi riferisco, stavolta, all’asteroide 1998 OR2 di cui si è parlato parecchio in quanto per il 29 aprile 2020 era previsto passare a una distanza di 6 milioni di km dal nostro pianeta. Circa 15 volte la distanza Terra-Luna, per intenderci. L’asteroide è arrivato, passato e ora se ne è andato per la sua orbita. Nessun pericolo, nessun danno. Non c’era bisogno di farci mille articoli. Se siete interessati a questo specifico asteroide, allora vi consiglio il post più sensato in assoluto, in lingua italiana, che ho trovato in rete, ovvero questo qui sul sito dell’Unione Astrofili Italiani.

Fateci caso: tutti gli articoli dei giornali on-line hanno un titolo sensazionale, dove di solito per cautelarsi la parola “sfiorerà” è tra virgolette nel titolo proprio, e poi nell’articolo c’è sempre scritta la postilla in cui si afferma che “l’asteroide non colpirà la Terra” oppure “non ci saranno collisioni”: ci mancherebbe altro. Tutto questo linguaggio pseudo-scientifico, che non coinvolge solo l’astronomia, per me è puro scienzazionalismo, che è sempre qualcosa di controproducente.

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La lungimiranza spaziale dell’Etiopia

“Ci dicono che siamo pazzi, ma la realtà è che non guardano al progetto di più ampio respiro che abbiamo in mente.” (Abinet Ezra, Ethiopian Space Science Society – ESSS).

L’agenzia spaziale etiope (ESSS) è nata nel 2004 e ha grandi progetti.

L’osservatorio e centro di ricerca di Entoto si trova a 3200 metri sul livello del mare, a nord di Addis Abeba, la capitale dell’Etiopia. L’osservatorio consta di due telescopi con specchio di un metro di diametro; sembra poco, ma con la qualità incredibile del cielo etiopie il gioco è fatto. Le immagini (e di conseguenza i dati) ottenute sono favolose.

La galassia M51 osservata dall’osservatorio di Monte Entoto.

Sembra tutto molto bello, interessante. Perché le persone credono allora che i ricercatori etiopi siano pazzi?

Il punto è che in Etiopia le cose, socialmente dico, non vanno benissimo. Per esempio nel 2016 c’è stata una siccità clamorosa, per non parlare poi dei problemi cronici riguardo la fame e la povertà. Perché tutto questo interesse ed entusiamo verso la ricerca spaziale?

Bisogna guardare al progetto a più ampio respiro, appunto. L’Etiopia sta investendo in una parola che sembra avere poco senso nel resto del mondo: stiamo parlando della parola “lungimiranza”.

In Etiopia è molto importante poter analizzare l’andamento dei raccolti, il livello dei fiumi e dei laghi (abbiamo parlato prima proprio della siccità) e quindi è fondamentale riuscire ad acquisire dei dati a riguardo. Al momento tutto questo è fatto grazie ai satelliti. Già, ma di chi sono questi satelliti? Sono di stati vicini e meno vicini: questi satelliti sorvolano l’Etiopia e sono in grado potenzialmente di acquisire dati fondamentali per l’economia e, di riflesso, per la società etiopie.

Voi direte: beh, basta chiedere questi dati, giusto? Già, ma tutto questo ha un costo. Prima di tutto un costo materiale, nel senso che l’Etiopia deve pagare per avere questi dati da satelliti di altre nazioni; inoltre, il costo è anche socio-tecnologico, in quanto l’Etiopia è continuamente costretta ad appoggiarsi alla ricerca scientifica di altri enti nazionali.

Per questo motivo gli etiopi, nonostante le millemila difficoltà, hanno deciso di prendere in mano le redini del proprio destino e provare a mandare nello spazio un proprio satellite.

Voi direte: beh, chiaro, lo costruiscono, lo mandano nello spazio ed è fatta.

In realtà è più complicato di così. Se è vero che un satellite si può costruire e mandare nello spazio anche in poco tempo, il punto è tenere in piedi un progetto a lungo termine che sia in ordine anche dal punto di vista finanziario. E qui entra in gioco l’osservatorio di Monte Entoto.

L’idea della ESSS è quella di far appassionare i giovani etiopi all’astrofisica: l’osservatorio di Monte Entoto serve principalmente a questo. Serve a dire: dai ragazzi, guardate l’universo, non sarebbe bello fare gli astrofisici per lavoro? Se dovesse aumentare la domanda di iscritti alle facoltà scientifiche, allora la ESSS avrebbe un potere maggiore in termini di richiesta fondi e potrebbe portare avanti le proprie attività con relativà tranquillità. Potrebbero non solo mandare un satellite nello spazio per osservare i raccolti, i fiumi e i laghi; con più soldi potrebbero anche decidere, una volta acquisiti i primi dati, di mandare satelliti molto più specifici per l’Etiopia e, perché no, addirittura arrivare a vendere i propri dati alle nazioni vicine, in una sorta di condivisione di tecnologie.

E infatti, il 20 dicembre 2019 l’Etiopia ha finalmente lanciato il suo primo satellite nello spazio. Per questo satellite l’Etiopia si è avvalsa della collaborazione (anche economica) della Cina: la cina ha pagato circa 6 dei 7 milioni di dollari necessari per lo sviluppo e la costruzione del satellite. Insomma, un passo alla volta, anche economico.

Il momento del lancio del satellite etiope ETRSS-1. Il satellite è stato lanciato da una base cinese.

Il piano quindi è, nell’ordine: far entrare la ricerca spaziale nel dibattito pubblico, ottenere i primi risultati con il nuovo satellite nello spazio, aumentare gli iscritti alle facoltà scientifiche, incrementare quindi la raccolta fondi per la ricerca spaziale, usare i fondi per costruire satelliti migliori e assumere un ruolo importante anche nello spazio. Se il piano va a buon fine, è chiaro che l’Etiopia entrerebbe a pieno diritto nel circuito internazionale della ricerca astrofisica (considerando anche, come dicevo prima, l’ottima qualità del cielo notturno) e ciò creerebbe occasioni per nuove professionalità, posti di lavoro tecnici e sviluppo di tecnologie sul territorio. In breve: condizioni di vita migliori per una fetta sempre più ampia della popolazione.

Naturalmente non sappiamo, oggi, se tutto il progetto spaziale lungimirante dell’Etiopia andrà a buon fine per i suoi risvolti sociali. Però l’Etiopia ci sta provando: ci vorranno anni, molti anni probabilmente. Ma se le condizioni in Etiopia dovessero migliorare, l’astrofisica potrebbe mostrare un impatto diretto sulla società allo scopo di migliorare le condizioni di vita delle persone.

Nel 2008 non c’erano dottorati in astronomia in Etiopia. Gli studenti erano costretti a migrare in Europa per completare gli studi e poi magari tornare in Etiopia. Nel 2016, otto anni dopo, cinque università prevedevano dottorati in astronomia, con almeno 20 posti ciascuno. Il programma lungimirante dell’ESSS ha subito iniziato a dare i primi frutti.

Quello di usare l’astrofisica potrebbe sembrare un giro molto largo per cambiare la società, ma sembrerebbe anche avere la forza per farlo, e questo è molto incoraggiante.