In occasione del Focus Live 2019 ho avuto modo di dialogare con Tommaso Ghidini e Umberto Guidoni (1) circa le precauzioni adottate dall’ESA al fine di evitare il rischio di contaminazione biologica di ambienti potenzialmente adatti allo sviluppo della vita in seguito all'invio di missioni automatiche dirette verso Marte e le lune dei pianeti esterni.
È stato in quel contesto che ho approfondito un tema poco noto al grande pubblico ma centrale per l’esplorazione spaziale contemporanea: la Planetary Protection. Con questo termine si indica l’insieme di principi scientifici, tecnici e procedurali pensati per evitare la contaminazione biologica di altri corpi celesti (forward contamination) e prevenire possibili rischi biologici per la Terra (backward contamination). È importante chiarire che la Planetary Protection non è una legge morale e non nasce da un’ansia fantascientifica sugli alieni.
È piuttosto una pratica di tutela scientifica ed epistemica: serve a preservare la validità delle osservazioni, ad evitare falsi positivi e a non compromettere per sempre la possibilità di capire se la vita esista (o sia mai esistita) altrove. Il problema è emerso molto presto: alla fine degli anni ’50, con il lancio dei primi Sputnik, l’umanità si rese conto per la prima volta nella storia di una novità radicale: non stiamo più soltanto osservando altri mondi, ma possiamo raggiungerli fisicamente.
Allo stesso tempo divenne chiaro che i microrganismi terrestri sono incredibilmente resistenti: sopravvivono al vuoto, alle radiazioni ed a condizioni estreme.
Una contaminazione accidentale non sarebbe soltanto possibile, ma irreversibile. Nel 1958 nasce il COSPAR (Committee on Space Research), fondato dall’ICSU (2), con il compito di coordinare la cooperazione scientifica spaziale a livello internazionale.
Tra il 1959 e il 1964, il COSPAR pubblica le prime raccomandazioni informali sulla contaminazione biologica: non hanno forza legale ma vengono adottate con sorprendente convinzione sia dagli scienziati della NASA che da quelli dell'agenzia spaziale sovietica, pur nel pieno della Guerra Fredda. Il passaggio decisivo arriva nel 1967, con il Trattato sullo Spazio Extra-atmosferico il cui articolo IX stabilisce che gli Stati devono evitare la contaminazione dannosa dei corpi celesti: si tratta del fondamento giuridico internazionale della Planetary Protection valido ancor oggi. Le prime applicazioni concrete della Planetary Protection risalgono al periodo tra la fine degli anni ’50 ed i primi anni ’60, quando l’esplorazione spaziale passa rapidamente dalla teoria all’operatività: in questa fase non esistono ancora regole formalizzate come oggi, ma decisioni pragmatiche spesso prese in condizioni di forte incertezza scientifica. Le missioni sovietiche "Luna" e quelle statunitensi "Ranger / Surveyor" furono le prime a porre il problema in termini pratici: a quei tempi la Luna non era considerata un obiettivo ad alto rischio biologico, ma non si aveva ancora la certezza della sua sterilità.
Le prime applicazioni furono minime ma significative: pulizia ed assemblaggio in ambienti controllati (antenati delle moderne clean room), riduzione intenzionale del carico biologico (pur senza standard quantitativi), discussioni formali all’interno del COSPAR sulla necessità di distinguere tra corpi considerati “biologicamente interessanti” e quelli che non lo erano. Proprio qui nasce un’idea chiave della Planetary Protection moderna: non tutti i mondi richiedono lo stesso livello di protezione. Circa le missioni dirette al pianeta Venere, fin dai primi anni ’60 la comunità scientifica converge rapidamente su un consenso: temperature elevatissime, pressioni estreme e chimica altamente ossidante rendono il pianeta inospitale per la vita terrestre (almeno in superficie).
Di conseguenza le sonde sovietiche Venera e quelle statunitensi Mariner furono sottoposte a requisiti di protezione molto blandi (nessuna sterilizzazione completa) in quanto l’eventuale contaminazione fu ritenuta irrilevante dal punto di vista scientifico. Venere divenne così il primo esempio di classificazione planetaria a basso rischio, un concetto che sarà poi formalizzato nelle categorie COSPAR. Fu invece Marte il primo vero banco di prova.
Nel periodo 1964–1969 si alternarono le missioni Mariner: sebbene per queste non fosse previsto un "ammartaggio" - dunque il rischio di contaminazione fosse limitato -, si iniziò comunque a discutere seriamente del carico microbico, e vennero introdotti controlli più rigorosi sull’assemblaggio delle sonde.
Le missioni Viking (Viking 1 e 2 del 1975) videro per la prima volta la Planetary Protection diventare tecnicamente stringente: le sonde furono sterilizzate tramite calore secco (circa 111–112 °C) per decine di ore, ogni componente fu testato microbiologicamente e vennero stabiliti limiti quantitativi al numero di spore sopravviventi.
Fu il primo caso in cui una missione venne progettata fin dall’inizio per soddisfare i requisiti della Planetary Protection.
Le missioni Apollo rappresentarono invece uno degli episodi più affascinanti e controintuitivi della storia della Planetary Protection.
Negli anni ’60 non si aveva la certezza assoluta che la Luna fosse sterile: esistevano ipotesi - oggi superate ma allora non irragionevoli - sulla possibile presenza in superficie di spore dormienti o microrganismi estremofili.
Il rischio percepito non era quello di contaminare la Luna con batteri terrestri, ma la contaminazione di ritorno.
Per le missioni Apollo 11–14 furono dunque adottate misure drastiche: una quarantena di 21 giorni al ritorno degli astronauti sulla Terra (in un primo tempo da passare all'interno di una Mobile Quarantine Facility ed in seguito in una struttura a Houston), l'isolamento dei campioni lunari che vennero trattati come potenzialmente biologici, la creazione del Lunar Receiving Laboratory dotato di camere sigillate, filtri biologici e test microbiologici ed infine procedure di rientro con capsule disinfettate e personale in tute protettive.
È stato uno dei pochissimi casi nella storia in cui esseri umani sono stati considerati potenziali vettori biologici alieni.
Dopo l'Apollo 14, analisi approfondite dimostrarono l’assenza totale di vita e una chimica incompatibile con processi biologici; dunque, a partire dalla missione Apollo 15, le quarantene furono abolite. (3)
Le prime applicazioni della Planetary Protection avevano limiti evidenti (quali conoscenze incomplete di microbiologia spaziale, strumenti di sterilizzazione rudimentali ed assenza di un quadro legale vincolante), eppure fissarono tre principi che sono ancora validi:
la contaminazione biologica è un problema reale, non teorico;
il livello di protezione deve dipendere dal contesto planetario;
la prevenzione è l’unica strategia efficace, perché il danno è irreversibile.
Con l'esplorazione di Marte e delle lune dei pianeti esterni il quadro cambia radicalmente: non si parla più di "mondi quasi certamente sterili”, ma di ambienti che hanno avuto acqua liquida (e che forse la possiedono ancora), che mostrano chimica complessa ed energia disponibile. In questi casi la Planetary Protection non serve a “salvare” un ecosistema alieno, ma a salvare la possibilità di sapere se quell’ecosistema esiste o sia mai esistito, ed è qui che nasce il conflitto con il presente. Fino ad oggi, nonostante l'aumento del numero dei paesi coinvolti, nessuna tra questi rifiuta ufficialmente le direttive della Planetary Protection; piuttosto alcune nazioni in passato le hanno applicate in modo blando, altre oggi le applicano con minor trasparenza (si parla di diversi gradi di "severità", in genere proporzionali in base alla cultura scientifica dell’agenzia che la applica). (4)
La vera eccezione futura rischia di essere l’esplorazione umana e commerciale.
Il punto critico è rappresentato dalle missioni private: con l’ingresso di attori commerciali quali SpaceX, Blue Origin, ecc. la Planetary Protection rischia di divenire ininfluente.
Elon Musk ha dichiarato più volte che la colonizzazione di Marte è una necessità per la sopravvivenza a lungo termine della civiltà umana: in questa visione Marte non è un laboratorio scientifico ma un “backup planetario”.
Musk ha anche espresso, in modo esplicito o implicito, un’idea chiave: "la contaminazione biologica di Marte è inevitabile e, in ultima analisi, accettabile".
Dal suo punto di vista, la Planetary Protection appare come un freno burocratico, un lusso accademico ed un ostacolo ad una missione più grande.
Questa posizione non è irrazionale, ma coerente con una priorità diversa: il problema che sorge è che essa è incompatibile con l’obiettivo scientifico.
Un essere umano è, biologicamente, una biosfera ambulante: non esiste tecnologia che possa rendere una presenza umana su Marte “planetary protection compliant”.
Una volta che basi, perforazioni, utilizzo del ghiaccio e presenza umana continua diventino realtà, la Planetary Protection, nel suo significato originario, finisce di fatto.
Dal punto di vista epistemico la conseguenza è netta: colonizzare Marte significa rinunciare per sempre alla possibilità di sapere se Marte aveva una vita propria. (5)
Il compromesso attualmente implicito - non dichiarato ufficialmente - prevede che finché l'esplorazione di Marte sarà soltanto affidata a sonde robotizzate la Planetary Protection debba essere rigorosa, ma quando vi sbarcheranno esseri umani di fatto essa perderà valore: pur non abolita formalmente, si troverà ad esser superata dai fatti. (6)
Ci si può chiedere se sia ancora possibile un accordo globale che scongiuri questo scenario.
Sicuramente un accordo globale forte, vincolante e universale oggi non è più realistico, e le ragioni sono geopolitiche, economiche e strategiche. (7)
Tuttavia, è realistico qualcosa di più modesto ma non irrilevante: accordi tra coalizioni di Paesi scientificamente avanzati, standard tecnici che diventano de facto obbligatori, attuare una protezione selettiva, non totale.
Sta emergendo l’idea di zone protette planetarie (planetary parks): regioni ad altissimo valore scientifico da preservare rigorosamente, accettando che altre aree vengano destinate ad attività umane.
Qui il punto è individuare chi dovrebbe decidere cosa proteggere: nessun singolo attore può farlo legittimamente, non uno Stato, non un’azienda e nemmeno la comunità scientifica da sola.
La soluzione più solida è quella di istituire una governance multilivello: la comunità scientifica identifica il valore epistemico dei luoghi, un organismo politico internazionale conferisce legittimità e infine agenzie ed operatori implementano le regole. (8)
Il principio fondamentale è lo stesso che usiamo altrove: chi valuta il valore scientifico non deve coincidere con chi trae vantaggio operativo dalla decisione.
Una conclusione inevitabilmente scomoda sta nel fatto che la Planetary Protection non sopravvivrà come divieto assoluto: sopravvivrà, se sopravvivrà, come capacità collettiva di decidere cosa vale la pena di non contaminare, prima che diventi impossibile farlo.
Il vero conflitto non è tra scienza e tecnologia, ma tra due idee di futuro: una che vuole capire prima di occupare ed una che vuole occupare anche a costo di non capire più: Elon Musk ha il merito di aver reso questo conflitto esplicito.
La domanda, ora, non è più tecnica ma è una domanda di civiltà: quanto siamo disposti a sacrificare della conoscenza pur di espanderci?
Note:
(1) Tommaso Ghidini - a capo della Divisione di Strutture, meccanismi e materiali dell'Agenzia Spaziale Europea - è ingegnere meccanico con un PhD in Meccanica della Frattura sperimentale e numerica ottenuto all’Università di Paderborn in Germania, e svolto interamente all’Istituto di Ricerca dei Materiali del Centro Aerospaziale Tedesco a Colonia.
Ha scritto di recente il saggio "Homo caelestis, l'incredibile racconto di come saremo" (ne ho parlato nel post pubblicato il 26/01/2022 "Come ci prepariamo ad una missione umana verso Marte: le farfalle possono volare sul pianeta rosso?"). Umberto Guidoni è invece astronauta, astrofisico e scrittore italiano.; ha partecipato a due missioni NASA a bordo dello Space Shuttle e nel 2001 è stato il primo astronauta europeo a visitare la Stazione spaziale internazionale.
Le risposte fornite alla mia domanda posta loro in occasione del Focus Live 2019 si possono trovare su youtube il video intitolato "La mia domanda a Tommaso Ghidini e Umberto Guidoni a FocusLive 2019".
(2) ICSU (International Council of Scientific Unions) fu fondata nel 1931 con lo scopo di coordinare e promuovere la cooperazione scientifica globale al di sopra di confini politici, ideologici e nazionali.
Riuniva accademie nazionali delle scienze e unioni scientifiche internazionali (fisica, chimica, biologia, geoscienze, ecc.) favorendo la condivisione dei dati, la standardizzazione dei metodi e la collaborazione internazionale, garantendo così l’indipendenza della scienza anche in contesti di forte tensione geopolitica (come lo fu la Guerra Fredda).
Nel 1958 l’ICSU fondò il COSPAR proprio per gestire la cooperazione scientifica nello spazio, separando il piano scientifico da quello militare e strategico.
Dal 2018 l’ICSU non esiste più con questo nome: si è fuso con l’International Social Science Council (ISSC), dando origine all’attuale International Science Council (ISC), che ne ha ereditato missione e funzioni.
(3) Un esempio pratico di metodo scientifico applicato al rischio: precauzione → verifica → rilassamento delle regole.
(4) Tutti i principali attori spaziali (USA, Europa, Russia, Cina, Giappone, India) sono firmatari del Trattato sullo Spazio Extra-atmosferico del 1967 e riconoscono formalmente l’Articolo IX (evitare la contaminazione dannosa dei corpi celesti).
Sebbene nessuno Stato dica apertamente: “non ci interessa”, le differenze emergono su quanto rigorosamente applicare le linee guida COSPAR, quali missioni considerare scientificamente “sensibili” e che compromessi accettare.
Le regole COSPAR, ricordiamolo ancora una volta, sono non vincolanti giuridicamente e basate su consenso scientifico, e così ogni Stato le implementa a livello nazionale con gradi diversi di severità.
Casi storici relativi ad applicazioni “lassiste” di tali regole:
Unione Sovietica (anni ’60–’70): caso più citato sono le sonde Mars 2 e Mars 3 che nel 1971 si schiantarono sulla superficie del pianeta rosso senza che fossero state sottoposte a processi di sterilizzazione come quelli adottati per le Viking. All’epoca l’URSS aderiva formalmente alle raccomandazioni ma privilegiava la rapidità, il successo politico e la quantità di missioni. I due eventi sono considerati il primo caso di forward contamination potenziale non controllata (questi e non le missioni Venera in quanto Venere era considerato autosterilizzante).
Cina: la CNSA (agenzia spaziale cinese) è membro COSPAR e dichiara di seguirne le linee guida, tuttavia alcune sue missioni marziane (quali la Tianwen-1 e la Zhurong) presentano una documentazione pubblica poco dettagliata. E' alquanto probabile che i livelli di sterilizzazione cui sono state sottoposte le sonde cinesi siano inferiori a quelli NASA/ESA. Nessuna violazione del protocollo è nota, tuttavia la trasparenza nelle operazioni di questa agenzia spaziale è limitata (la comunità scientifica internazionale parla di “compliance formale, verifica difficile”): non si tratta di un’accusa, ma un problema di fiducia epistemica.
L'India segue un approccio pragmatico: la sua agenzia spaziale ISRO riconosce le direttive COSPAR ma da priorità al contenimento dei costi. La sua missione Mangalyaan (Mars Orbiter Mission, una missione a bassissimo costo che ha raggiunto Marte nel 2014 al primo tentativo) era costituita dal solo orbiter, dunque ha rispettato i requisiti minimi.
(5) Dal punto di vista scientifico, una Planetary Protection coerente applicata all'esplorazione di Marte implica un drastico limite al numero di atterraggi ed alla massa biologica trasportata, oltre che il divieto di accedere a ghiaccio, salamoie e ambienti sotterranei.
E' necessario mantenere il controllo del bioburden (“carico biologico”, indica la quantità di microrganismi presenti su un oggetto, in particolare su una sonda spaziale prima del lancio, è un parametro misurabile e controllabile), la tracciabilità delle contaminazioni per poter eventualmente affermare con sicurezza in futuro: “questa eventuale vita non viene dalla Terra”.
Queste stringenti direttive funzionano solo finché le missioni sono poche, robotiche ed altamente controllate.
Una presenza umana stabile su Marte comporta inevitabilmente miliardi di batteri trasportati per ciascun individuo (e dunque un rilascio continuo di microbi, biomolecole e rifiuti organici) e la presenza di infrastrutture che perforano, fondono il ghiaccio e modificano l’ambiente.
Non si tratta di un mero problema tecnico risolvibile, ma di un dato biologico: un essere umano è, per definizione, una biosfera ambulante.
Per questa ragione molti scienziati sono molto netti: colonizzare Marte significa rinunciare, per sempre, a sapere se Marte aveva una vita propria: in seguito ad una presenza umana qualsiasi firma biologica sarà ambigua, contestabile e scientificamente debole.
Dal punto di vista epistemico Marte diventerebbe un esperimento contaminato.
(6) La Planetary Protection presuppone autocontrollo, mentre la colonizzazione presuppone espansione: non possono essere entrambe priorità assolute.
Non è infatti fragile perché sbagliata, ma perché richiede autocontrollo in un contesto che invece premia la velocità.
(7) Le ragioni per cui un accordo globale “forte” non sia oggi realistico sono le seguenti:
Il contesto geopolitico è frammentato: la competizione strategica USA–Cina, il ritorno alla logica dei blocchi, lo spazio visto sempre più come infrastruttura critica e dominio strategico. In questo clima, cedere sovranità decisionale è un'azione politicamente tossica.
Una pressione commerciale crescente: la presenza di attori privati con capacità di lancio reale, investimenti enormi già pianificati e tempistiche aggressive fanno sì che qualsiasi accordo che possa rallentare, limitare o renda incerti i ritorni incontri resistenze fortissime.
Una debolezza giuridica del quadro attuale: il trattato del 1967 è vago, pre-digitale, pre-commerciale e privo di alcun meccanismo sanzionatorio di enforcement. Senza enforcement, un accordo forte è fragile.
Sono invece realistici:
Accordi tra “coalizioni di volenterosi”, e cioè tra gruppi di Paesi con capacità spaziali avanzate, interessi scientifici convergenti e standard condivisi elevati (cooperazione NASA–ESA–JAXA, standard comuni su sample return): non universali, ma influenti.
Standard tecnici che diventano de facto obbligatori: molte regole non nascono come leggi ma come requisiti di missione, standard assicurativi e condizioni di collaborazione. Chi vuole dati, partnership ed accesso a infrastrutture deve adeguarsi, come è già successo con sicurezza aerea, telecomunicazioni e nucleare civile.
Protezione selettiva, non totale: un accordo realistico oggi può proteggere alcune regioni chiave e lasciare margine operativo altrove. È infatti più facile ottenere consenso su “non tocchiamo questi luoghi specifici” che su “non contamineremo mai nulla”.
(8) I singoli Stati tendono a privilegiare interessi strategici ed usare lo spazio come leva geopolitica; le aziende private hanno come obiettivo primario il ritorno economico e rapidità operativa, anche quando ben intenzionate; la comunità scientifica possiede competenza ma non rappresenta l’umanità nel suo insieme e non può imporre decisioni operative.
Nessuno di questi attori, da solo, è sufficiente.
L'idea oggi discussa è quella di istituire una governance multilivello dove ogni livello ha un ruolo distinto.
Livello 1: occupato da un organismo scientifico internazionale non governativo (quali sono COSPAR, IAU, comunità astrobiologica globale) cui compito assegnato sia l'identificazione delle regioni ad alto interesse scientifico e di ambienti “speciali” grazie alla definizione di criteri oggettivi e soglie di rischio (decide cosa sia scientificamente prezioso, non cosa sia politicamente conveniente).
Livello 2: occupato da un organismo politico internazionale che renda le decisioni vincolanti. Possibili candidati sono l'ONU (COPUOS), un’agenzia spaziale sovranazionale dedicata o un nuovo trattato specifico. Suo compito trasformare criteri scientifici in accordi e zone protette riconosciute, garantire trasparenza e meccanismi di revisione (senza questo livello, le regole restano “raccomandazioni”).
Livello 3: agenzie ed operatori pubblici e privati (NASA, ESA, CNSA, JAXA, ISRO ed aziende spaziali private) cui compito consiste nel tradurre le regole in progettazione e procedure operative, garantire tracciabilità, audit e responsabilità.
Il principio chiave da seguire è la separazione tra competenze ed interessi: chi valuta il valore scientifico non deve essere chi trae vantaggio operativo dalla decisione.
È lo stesso principio usato nei comitati etici, nelle autorità antitrust e nella regolazione ambientale terrestre
Non si tratta di utopia in quanto modelli analoghi esistono e funzionano: il Trattato Antartico (che prevede ricerca libera ma ne vieta lo sfruttamento), quello relativo ai fondali marini internazionali (gestione come “patrimonio comune”): lLo spazio profondo si presta ad una logica simile.
Il rischio piuttosto sta nel "non decidere chi debba decide": se la governance resta vaga le zone verranno decise de facto o da chi arriva per primo, e così la Planetary Protection diventerà simbolica, retroattiva e inefficace.
Nessun commento:
Posta un commento