Bienvenido de nuevo a nuestra serie Fermi Paradox, donde echamos un vistazo a las posibles soluciones a la famosa pregunta de Enrico Fermi, «¿Dónde está todo el mundo?» Hoy, examinamos la posibilidad de que los planetas capaces de albergar vida sean simplemente demasiado raros..
En 1950, el físico ítalo-estadounidense Enrico Fermi se sentó a almorzar con algunos de sus colegas en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, donde había trabajado cinco años antes como parte del Proyecto Manhattan. Según varios relatos, la conversación giró hacia los extraterrestres y la reciente oleada de ovnis. Al respecto, Fermi emitió un comunicado que pasaría a los anales de la historia: “¿Donde está todo el mundo?“
Esto se convirtió en la base de la Paradoja de Fermi, que se refiere a las estimaciones de alta probabilidad de la existencia de inteligencia extraterrestre (ETI) y la aparente falta de evidencia. Setenta años después, todavía no hemos respondido esa pregunta, lo que ha llevado a muchas teorías sobre por qué perdura el “Gran Silencio”. Hoy, abordamos otra, que es la posibilidad de que los planetas con vida como la Tierra sean muy raros.
Es lo que popularmente se conoce como el “Hipótesis de tierras raras”, que argumenta que el surgimiento de la vida y la evolución de la complejidad requieren una combinación de condiciones astrofísicas y geológicas que simplemente no son comunes en nuestro Universo. Esto contradecía las nociones previamente sostenidas por destacados científicos e investigadores de SETI, quienes opinaban que la Tierra era típica de los planetas rocosos ubicados en todo el Universo.
Principio copernicano
El supuesto predominio de la vida inteligente es consistente con la idea de un Universo isotrópico, lo que significa que es el mismo en todas las direcciones en una escala macroscópica. También es consistente con el Principio Copernicano, que argumenta que si algo se muestra aleatoriamente, es probable que sea representativo de la mayoría. En el ámbito de la astronomía y la cosmología, este principio sostiene que los planetas similares a la Tierra son comunes en nuestro Universo.
Pero, ¿y si este no es el caso? ¿Qué pasa si la Tierra en realidad no es representativa del todo y está en una clase reservada para muy pocos planetas? ¿Qué pasa si la Tierra es un caso atípico? ¿Qué pasa si el “punto azul pálido” que todos conocemos y amamos es aún más raro y precioso de lo que creemos? Dado el hecho de que aún no hemos encontrado ninguna evidencia de inteligencia extraterrestre (ETI) en el Universo, ¿no parecería este el escenario más plausible?
Orígenes
El término “tierras raras” toma su nombre del libro Tierra rara: por qué la vida compleja es poco común en el universo (2000), por Pedro Ward y Donald E Brownlee – profesores de paleontología y astronomía en la Universidad de Washington (respectivamente). Ambos son miembros de la UW. Programa de Astrobiologíay Brownlee fue incluso el investigador principal de la NASA polvo de estrellas misión de retorno de muestras de asteroides.
como el los autores lo describen, el argumento de las tierras raras se reduce a dos hipótesis centrales: una, la vida microbiana es común en los sistemas planetarios; y dos, la vida avanzada (animales) es rara en el Universo. Cuando se combinan, estas dos hipótesis conducen a la conclusión inevitable de que los planetas similares a la Tierra evolucionan a partir de una serie de eventos y circunstancias que en sí mismos son bastante raros, lo que convierte a la Tierra en un lugar muy especial.
Este argumento fue en respuesta a las suposiciones y sesgos inherentes que los autores identificaron en la Ecuación de Drake (la creación del astrónomo Frank Drake y el famoso astrónomo/comunicador científico Carl Sagan), que esencialmente afirma que la vida inteligente debería ser abundante. Ward y Brownlee afirmaron que esta hipótesis es sin duda impresionante, pero cuestionaron su credibilidad:
“La solución a la Ecuación de Drake incluye supuestos ocultos que necesitan ser examinados. Lo que es más importante, asume que una vez que la vida se origina en un planeta, evoluciona hacia una complejidad cada vez mayor, culminando en muchos planetas en el desarrollo de la cultura. Eso es ciertamente lo que sucedió en nuestra Tierra.
“La vida se originó aquí hace unos 4 mil millones de años y luego evolucionó de organismos unicelulares a criaturas multicelulares con tejidos y órganos, culminando en animales y plantas superiores. ¿Es esta historia particular de la vida, una de complejidad creciente hasta un grado animal de evolución, un resultado inevitable de la evolución, o incluso común? ¿Podría, de hecho, ser un resultado muy raro?
Una cuestión de probabilidad
En resumen, Francis Drake compartió la ecuación que lleva su nombre durante una reunión en las instalaciones de Green Bank en 1961. El tema de esta reunión fue la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI), que era un campo emergente en ese momento. Según Drake, la ecuación resultó de sus intentos de crear una agenda y abordar todo lo que los investigadores de SETI necesitaban saber.
Matemáticamente, la ecuación se puede expresar de la siguiente manera:
norte = R* xfpag xnmi xfyo xfi xfC x largo
Donde norte es el número de civilizaciones en nuestra galaxia, R* es la tasa promedio de formación de estrellas, Fpag es la fracción de estrellas que tienen planetas, nortemi es el número de planetas que pueden albergar vida, Fyo es el número que desarrollará la vida, Fi es el número que desarrollará vida inteligente, f.c. es el número de civilizaciones avanzadas, y L es el tiempo que estas civilizaciones tendrían para transmitir sus señales al espacio.
Si bien la investigación y las encuestas exhaustivas han ayudado a los astrónomos a imponer restricciones más estrictas a la Ecuación de Drake, la mayoría de sus variables aún están sujetas a muchas conjeturas e incertidumbre. Por ejemplo, los astrónomos ahora estiman que hay entre 250 y 500 mil millones de estrellas en nuestra galaxia, que forma nuevas estrellas a un ritmo de aproximadamente tres masas solares por año.
El descubrimiento de más 4000 planetas extrasolares en las últimas décadas también ha permitido a los astrónomos tener una idea mucho mejor de cuántas estrellas tienen planetas y la cantidad de planetas que es probable que sean habitables. De hecho, con base en los datos de Kepler, una estudio realizado en 2013 estimó que podría haber hasta 40 mil millones de planetas del tamaño de la Tierra orbitando en las zonas habitables de sus estrellas, 11 mil millones de los cuales estarían orbitando estrellas similares al Sol.
Sin embargo, todavía hay mucha incertidumbre en la Ecuación de Drake, especialmente cuando se trata del surgimiento de la vida, la velocidad a la que la vida dará lugar a la vida inteligente y todo lo que sigue. Por supuesto, la ecuación estaba destinada a servir como un argumento probabilístico y para ilustrar los tipos de desafíos que enfrentaban los investigadores de SETI, principalmente al identificar las variables inciertas.
Ecuación de tierras raras
Debido a esto, Ward y Brownlee presentaron una versión revisada de la ecuación cerca del final de su libro.
N = N* xnmi X Fgramo X Fpag X Fpm X Fi X FC X Fyo X Fmetro X Fj X Fa mí
- NORTE* es el numero de estrellas en la via lactea
- nortemi es el número medio de planetas en la ZH de una estrella
- Fgramo es la fracción de estrellas en el HZ galáctico
- Fpag es la fracción de estrellas en la Vía Láctea con planetas
- Fpm es la fracción de planetas que son rocosos
- Fi es la fracción de planetas habitables donde surge la vida microbiana
- FC es la fracción de planetas donde evoluciona la vida compleja
- Fyo es la fracción de la vida útil de un planeta donde está presente la vida compleja
- Fmetro es la fracción de planetas habitables con una luna grande
- Fj es la fracción de sistemas con grandes gigantes gaseosos
- Fa mí es la fracción de planetas con un bajo número de eventos de extinción
Como puede imaginar, muchos de estos mismos parámetros también están sujetos a conjeturas. Pero usando la Tierra como plantilla y empleando el Principio Copernicano, es fácil ver cómo sería difícil encontrar planetas que cumplan con todos los criterios mencionados anteriormente. Además, Ward y Brownlee enumeran otros tres factores que eran peculiares de la Tierra y se cree que contribuyeron al surgimiento y evolución de la vida.
En primer lugar, está la presencia de placas tectónicas, que han sido fundamentales para la estabilidad climática aquí en la Tierra. Gracias a la abundancia de isótopos radiactivos debajo de la corteza terrestre, hay suficiente calor para mantener el manto en un estado viscoso e impulsar la tectónica de placas. Este proceso es el que permite el secuestro de carbono (en forma de rocas carbonatadas) y la liberación periódica de CO2 a través de la actividad volcánica.
Esto ha asegurado un nivel relativamente estable de CO2 en nuestra atmósfera a lo largo del tiempo, lo que ha ayudado a asegurar un grado de estabilidad climática y que las temperaturas medias se hayan mantenido dentro de rangos tolerables. En segundo lugar, Ward y Brownlee citaron evidencia geológica que indicaba que dos veces en la historia de nuestro planeta, la Tierra estuvo muy fría y cubierta de hielo.
Estas «Tierra bola de nieveÉpocas ocurrieron aproximadamente Hace 2200 millones y 635 millones de años, los cuales coincidieron con desarrollos clave en la vida terrestre. Para el primero, la glaciación coincidió con la evolución de la vida fotosintética, que redujo drásticamente los gases de efecto invernadero en la atmósfera al metabolizar y liberar oxígeno, también conocido como. el Gran Evento de Oxigenación (ca. 2.4 a 2.0 mil millones de años atrás).
El último período Snowball coincidió con el Explosión Cámbrica (ca. 570 y 530 millones de años) que se caracterizó por un estallido de diversificación de especies y la aparición de casi todos los linajes animales que existen en la actualidad. En otras palabras, dos eventos clave en la evolución de la vida en la Tierra parecen haber seguido (o han estado asociados con) un período de la Tierra Bola de Nieve.
En tercer lugar, Ward y Brownlee argumentaron la idea entonces popular de que la vida bacteriana pudo haber evolucionado en Marte antes que en la Tierra, debido al hecho de que se enfrió antes. Dado que Marte también tiene una gravedad más baja, la eyección producida por los impactos de asteroides podría haber llegado a la Tierra en forma de meteoritos, sembrando así vida en la Tierra. Si es cierto, un planeta rocoso que no tiene un planeta similar a Marte al lado tendría menos probabilidades de desarrollar vida.
criticas
Mientras que la Hipótesis de la Tierra Rara es atractiva en varios sentidos, los críticos han señalado una serie de fallas. Para empezar, se han descubierto miles de exoplanetas desde que Ward y Brownlee compartieron su teoría, lo que ha permitido a los astrónomos comprender mejor qué tipo de planetas existen.
Por ejemplo, de los 4197 exoplanetas que se han confirmado en 3109 sistemas estelares, 1456 han sido rocosos: 1296 supertierras y 160 del tamaño de la Tierra. En el caso de las estrellas enanas rojas, los planetas rocosos parecen ser muy comunes. Los ejemplos incluyen Proxima b, el exoplaneta más cercano a nuestro Sistema Solar, y los siete planetas rocosos de TRAPPIST-1 (tres de los cuales orbitan con la zona habitable de la estrella).
En segundo lugar, el estudio de exoplanetas y cuerpos dentro del Sistema Solar ha demostrado que Ward y Brownlee estaban equivocados en algunas de sus suposiciones sobre la tectónica de placas. Por ejemplo, afirmaron que no había evidencia de actividad similar en cuerpos dentro del Sistema Solar, pero el Nuevos horizontes La misión reveló características en Plutón y Caronte (su luna más grande) que son indicativas de tectónica helada.
También existen múltiples líneas de evidencia que indican que Marte, considerado en gran parte geológicamente inactivo en la actualidad, experimentó placas tectónicas en el pasado. Esta evidencia incluye el “dicotomía marciana”, que se refiere al fuerte contraste en la elevación entre los hemisferios norte y sur. También se ha descubierto que lunas como Europa experimentan subducción y renovación en sus superficies heladas.
Además, no está claro si la tectónica de placas es necesaria o no para que exista la vida en primer lugar. Si bien ha desempeñado un papel en la evolución de la vida desde que comenzó hace 3 mil millones de años, momento en el que ya habían surgido los organismos fotosintéticos. Del mismo modo, investigaciones recientes han encontrado que los planetas que no tienen placas tectónicas (también conocidos como planetas de «tapa estancada») podrían retener suficiente calor para ser habitables.
En tercer lugar, no está claro si la presencia de una Luna grande es necesaria o no para que surja la vida en un planeta rocoso. Además, investigaciones recientes han demostrado que el impactador que creó la Luna (de acuerdo con la Hipótesis del Impacto Gigante) podría haberse formado en una órbita estable en el Punto de Lagrange de la Tierra, lo que significaría que la existencia de lunas grandes puede no ser tan raro como se pensaba anteriormente.
Otro parámetro clave, la existencia de un planeta del tamaño de Júpiter en un sistema exterior, también ha sido objeto de escrutinio. En el pasado, los astrónomos creían que la órbita de Júpiter impedía que los impactadores a gran escala llegaran a la Tierra (previniendo así eventos de extinción). Pero estudios más recientes han demostrado que la influencia gravitatoria de Júpiter puede haber en realidad causó más impactos de los que evitó.
Además de todo eso, los científicos han cuestionado la definición de «zona habitable» en los últimos años, y algunos sugirieron que podría ser mucho más estrecha de lo que se pensaba anteriormente. Otra investigación ha indicado que también se pueden encontrar planetas habitables en órbitas más largas, lo que indica que los HZ son en realidad más anchos. También es posible que la Tierra no represente el pináculo de la habitabilidad y puede haber una clase de mundos «superhabitables».
También se ha dedicado una cantidad considerable de investigación a cómo nuestra propia noción de habitabilidad se basa completamente en el período geológico actual de la Tierra. En muchas coyunturas en el pasado, las condiciones atmosféricas y climáticas eran significativamente diferentes en la Tierra de lo que son hoy. Y, sin embargo, se cree que estas condiciones han sido esenciales para la evolución de la vida en diferentes etapas.
Conclusión
Al igual que la Ecuación de Drake, la Paradoja de Fermi y todos los intentos de resolverlos, la Hipótesis de la Tierra Rara está sujeta a incertidumbre. La razón de esto es simple: la humanidad conoce un solo planeta donde existe vida (la Tierra). Tener solo esta plantilla nos limita severamente cuando se trata de buscar vida, que podría existir en una variedad de entornos y condiciones químicas.
Para empezar, es una conclusión inevitable que la vida necesitaría agua para prosperar, ya que ese es el caso aquí en la Tierra. Sin embargo, el estudio de exoplanetas (particularmente aquellos que orbitan estrellas enanas rojas) ha indicado que estos planetas podrían tener una sobreabundancia de agua. Del mismo modo, la presencia de oxígeno gaseoso no es garantía de que un planeta tenga vida, especialmente porque el oxígeno gaseoso es tóxico para muchas formas de vida.
Usando la luna Titán de Saturno como plantilla, algunos científicos han argumentado que la vida metanogénica podría existir en nuestro Universo. Los extremófilos, como los que viven alrededor de los respiraderos hidrotermales en el fondo del océano, también indican que la vida puede emerger y prosperar en ambientes extremos. Los muchos «Mundos Oceánicos» que existen en nuestro Sistema Solar también podrían ser una indicación de que los planetas rocosos pueden no ser el mejor lugar para buscar vida.
Al final, no sabremos con certeza si hay vida allá afuera (y bajo qué condiciones puede existir) hasta que empecemos a encontrar algo. La parte bella es que solo necesitamos encontrarlo una vez para que se resuelva la paradoja de Fermi. Más allá de eso, cada forma de vida y entorno portador de vida que descubramos ampliará nuestra definición de vida o servirá para reforzarla.
Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre la paradoja de Fermi, la ecuación de Drake y la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI) aquí en Universe Today.
Aquí está ¿Dónde están los extraterrestres? Cómo el ‘gran filtro’ podría afectar los avances tecnológicos en el espacio, por qué sería malo encontrar vida extraterrestre. El gran filtro, ¿cómo podríamos encontrar extraterrestres? La búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI) y Fraser y John Michael Godier debaten sobre la paradoja de Fermi.
Y asegúrese de ver el resto de nuestra serie Paradox de Beyond Fermi:
- Más allá de la “paradoja de Fermi” I: una conversación a la hora del almuerzo- Enrico Fermi y la inteligencia extraterrestre
- Más allá de la “paradoja de Fermi” II: Cuestionando la conjetura de Hart-Tipler
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” III: ¿Qué es el Gran Filtro??
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” V: ¿Qué es la Hipótesis de la Estivación?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” VI: ¿Qué es la Hipótesis Berserker?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” VII: ¿Qué es la Hipótesis del Planetario?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” VIII: ¿Qué es la Hipótesis del Zoológico?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” IX: ¿Qué es la Hipótesis de la Ventana Breve?
- Más allá de la “paradoja de Fermi” X: ¿Qué es la hipótesis del primogénito?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” XI: ¿Qué es la Hipótesis de la Transcensión?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” XII: ¿Qué es la hipótesis del mundo del agua?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” XIII: ¿Qué es la Hipótesis de los “Mundos Oceánicos”?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” XIV: ¿Qué es la Hipótesis de Aurora?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” XV: ¿Qué es la Hipótesis de la Teoría de la Percolación?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” XVI: ¿Qué es la Hipótesis del “Bosque Oscuro”?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” XVII: ¿Qué es la Hipótesis de la “Paradoja SETI”?
Fuentes:
- Ward, PD y Brownlee, D. Tierra rara: por qué la vida compleja es rara en el universo (2000)
- Tierras raras (sitio web)
- Cramer, John G. «La hipótesis de las ‘tierras raras'». (2000)
- Brin, GD «El gran silencio: la controversia sobre la vida inteligente extraterrestre». (1983)
- Morrison, I. Prof. «¿Estamos solos?: La búsqueda de vida más allá de la Tierra». (Conferencia del Museo de Londres, 14 de septiembre de 2014)
