La ecuación de Drake a ojos del siglo XXI

Nota: este es un artículo que pertenece a una serie que fue publicado en una revista electrónica científica años atrás (2003-2008), donde escribía como colaborador en ciencias físicas y astrofísica principalmente. Como me ocurre siempre, cuando publico algo en una fuente externa, esta A) desaparece, B) la cierran inexplicablemente, C) los editores son secuestrados por fuerzas extraterrestres y desaparecen en un agujero negro. En este caso fue A.

Ahora he querido traer de vuelta este texto, extendido y ampliado al estilo del blog (en la revista tenía que parecer que era persona seria). Vamos pues a ello, y muchas gracias.

Hoy nos adentramos en la ecuación de Drake. ¿En qué consiste? ¿Cuál es su origen? ¿Por qué hay que replantearla a ojos del siglo XXI? Vamos a analizar estas preguntas, intentando dar respuestas que puedan aclarar el origen y la necesidad de esta interesante fórmula.

Curiosamente, cuando escribo esto (septiembre 2019), se acaba de descubrir un planeta que podría ser un hipotético y posible candidato a tener vida. Se ha detectado vapor de agua en su atmósfera, y podría tener agua líquida. Por supuesto todos estos datos hay que tomarlos con mucha precaución siempre. Podría tener vida, pero eso es solo una hipótesis que se deberá intentar dilucidar analizando la atmósfera (la atmósfera se analiza con técnicas espectroscópicas, es lo mismo que se hace con el Sol, y de hecho el helio se descubrió primero en el Sol antes que en la Tierra con esta técnica).

Pero la noticia sin duda es muy importante. Un planeta así podría contener vida orgánica. Vamos a ahondar en este tema, y su relación con la ecuación de Drake.

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Dibujo artístico del planeta K2-18b que podría albergar vida, junto a su estrella, una enana roja

La ciencia es un producto del ser humano, y el ser humano es producto de la evolución. Y uno de los descubrimientos más esperados por la ciencia es, precisamente, verificar si somos resultado de una improbable serie de circunstancias, o si, por el contrario, la vida es un fenómeno común, y hasta qué punto, en el universo.

La búsqueda de vida fuera de la Tierra no es algo trivial, y no porque sea técnicamente más o menos compleja de encontrar. La razón fundamental va más allá de los aspectos puramente científicos, y se adentra claramente en el terreno de la filosofía y de la cuestión básica que el ser humano se lleva preguntando desde sus orígenes: ¿estamos solos en el universo? ¿No hay nadie más ahí fuera? ¿Somos, entre miles de millones de galaxias cada una con miles de millones de estrellas, el único planeta con consciencia?

La ecuación de Drake y la búsqueda de vida fuera de la Tierra

En 1961, un radioastrónomo, Frank Drake, desarrolló una ecuación que, una vez despejada, permitiría conocer el número de civilizaciones inteligentes en la galaxia. Esa ecuación dispone de una serie de siete incógnitas que, como en toda ecuación, deben poder despejarse para poder calcular el resultado.

Cada incógnita representa un cierto valor aproximado en relación a aspectos muy diversos sobre la vida en un planeta: número de estrellas con planetas, fracción de planetas con posibilidad de albergar vida, fracción de planetas donde se ha desarrollado vida inteligente, etc. Es una ecuación muy sencilla, pero su secreto está, precisamente, en dar valor a las incógnitas.

En el siglo XX hubo muchas variaciones sobre qué resultados producía esta ecuación una vez se ha resuelto, es decir, cuántas civilizaciones inteligentes pueden existir en la galaxia en un momento dado. El mismo Drake despejó las incógnitas según sus propios criterios, y calculó 10 civilizaciones. Es decir: en un momento dado de tiempo, en nuestra galaxia hay 10 civilizaciones tecnológicas, similares a la nuestra en un aspecto fundamental: su capacidad de comunicación mediante ondas radioeléctricas.

Drake fue pesimista sin duda, si comparamos el tamaño de la galaxia (400.000 estrellas) con respecto al número de planetas habitados con vida inteligente. Pero hubo otros más pesimistas, que calcularon una civilización en toda la galaxia: la nuestra. Estamos, según ese criterio, solos en la galaxia, y puede que en el universo. La idea que obtuvieron en esos años es que puede que haya vida, pero, en general, será vida microscópica nada más.

Otros fueron más optimistas. Resolvieron la ecuación con resultados algo más positivos, con valores de alrededor de unas decenas de civilizaciones. Pocos se atrevieron a calcular la posibilidad de centenares de civilizaciones. La sensación era, en base a los conocimientos del siglo XX, y a las teorías más extendidas entonces, que la vida era un fenómeno altamente improbable, y mucho más improbable, el desarrollo de una civilización inteligente como la humana.

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Brazo de Orión de la Vía Láctea, al que pertenece el Sol en la actualidad.

El siglo XXI y las nuevas teorías y descubrimientos

Y así llegamos al siglo XXI, que por cierto comenzó en 2001, no en 2000 como mucha gente cree. Y la biología comenzó a darnos nuevos e importantes datos sobre el origen de la vida en la Tierra. Un tema primordial fue el de la mal llamada “explosión del Cámbrico”, que tuvo muy poco de explosión, tal como expliqué en su momento. Lo que ocurrió es que la vida se circunscribía al mar. ¿Podrían darse civilizaciones tecnológicas que sean marinas? Ese sería otro tema de ensayo, para otro momento.

Básicamente, la idea de falsedad en cuanto a “explosión del Cámbrico” viene de las ideas sobre el origen y desarrollo de la vida en la Tierra, que han tenido siempre importantes discrepancias entre distintas ramas de la ciencia, ya desde el siglo XIX. Ahora se sabe que, bastante antes del Cámbrico, ya se habían desarrollado animales complejos, incluyendo lo que los biólogos denominan bilateralidad (dos partes simétricas). Este dato fue un impulso importante para los optimistas de que la vida sea un fenómeno recurrente. La ecuación de Drake comenzaba a tomar una nueva forma. Sus valores parecían cambiar, a favor de los optimistas.

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T’Pol (Jolene Blalock), extraterrestre vulcaniana y uno de los personajes principales de la serie Star Trek: Enterprise. La antropomorfización de los extraterrestres es algo muy habitual, pero es que además ellas y ellos son muchas veces atractivos, y sexualmente compatibles con humanos. Es evidente que es un recurso del cine. La realidad, si existe, será muy distinta. Para más info puede leer el artículo “convergencia evolutiva” donde explico este tema en detalle.

Los exoplanetas, la posible prueba de que la Tierra no está sola

Hay algo seguro: quizás estemos solos en el universo, pero lo que está claro es que el sistema solar, con sus planetas, no es una rareza. Se han descubierto ya miles de planetas extrasolares, orbitando otras estrellas, e incluso indicios de satélites en planetas. Y ya se conocen datos de que esas estrellas tengan, en muchos casos, planetas de tamaños similares a la Tierra. ¿Qué quiere decir esto? Sencillamente, que una de las incógnitas de la ecuación de Drake no sólo es optimista, sino muy optimista.

Por otro lado, los biólogos partidarios de que la vida es un fenómeno que puede darse con relativa facilidad ganan apoyos. La vida se desarrolló pronto en la Tierra, geológicamente hablando, y se adaptó a todo tipo de ecosistemas, incluyendo lugares como Río Tinto en Huelva, España, donde se pensaba que era imposible encontrar ningún organismo. También los organismos extremófilos que sobreviven en zonas externas de la Estación Espacial Internacional, algo que parecía imposible.

Parece evidente, cada vez más, que la vida, una vez iniciada, se asienta y prospera incluso en situaciones que antes parecían imposibles.

La explicación de la ecuación.

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Vamos ya con la ecuación, que, al resolver sus siete incógnitas, nos dice el número de civilizaciones actuales en la galaxia. Fácil, ¿verdad?

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La zona de habitabilidad, en verde, define ese área donde un planeta puede albergar vida, debido a la distancia a su estrella. Dependiendo del tamaño y energía que irradia la estrella, esa banda verde cambiará. De hecho la Tierra saldrá de esa zona verde por el interior dentro de unos 700-1000 millones de años.

Nota: cuando comparo los datos de Drake con los resultados obtenidos actualmente, lo hago con los datos originales que usó Drake en los años sesenta del siglo XX. Drake ha seguido trabajando en su ecuación por supuesto, y él mismo ha ido modificando esos valores, mientras trabajaba en el proyecto SETI de búsqueda de vida extraterrestre. Actualmente tiene 89 años y continúa su trabajo.

N* -> El ritmo de formación de estrellas de tipo solar. Aquí empiezan los problemas con respecto a la idea original de Drake. En realidad, no hacen falta estrellas como la nuestra para sostener vida. Lo que hace falta es que un planeta esté dentro de lo que se conoce como el área de habitabilidad de la estrella. Ese área de habitabilidad es la zona donde el planeta recibe suficiente energía para tener una atmósfera estable y agua líquida. Se requiere también una órbita que sea casi circular, como la de la Tierra. Una estrella pequeña puede ser factible para la vida, incluso más que el Sol debido a su mayor longevidad, si el planeta está más cerca, y proporcionalmente recibe la misma cantidad d energía.

fp -> Fracción de estrellas con planetas. Aquí vamos bastante bien. Cuando se escribió esta ecuación la pregunta era si todas las estrellas tenían planetas. Hoy podemos decir con seguridad que muchas estrellas de la secuencia principal, es decir, estrellas de larga duración como el Sol, tienen planetas. Otra cosa es que tengan vida. Pero tantas estrellas con planetas ya nos dice que, si en la Tierra hubo vida poco tiempo después de formarse (geológicamente hablando claro), otros planetas podrían tener vida microscópica.

ne-> Drake acierta aquí parcialmente. A la luz de la información del siglo XXI, hemos visto que la vida en realidad se puede desarrollar en planetas bastante distintos a la Tierra, siempre que exista un área con las condiciones de habitabilidad adecuadas. Por ejemplo, se sospecha que la luna Europa de Júpiter puede tener una zona de agua por debajo de la superficie, con las condiciones suficientes para permitir vida. Otras zonas del sistema solar podrían igualmente ser susceptibles de tener vida, como la luna Encélado de Saturno.

xfl-> La cosa se pone interesante. ¿Qué fracción de planetas generan vida? Las cosas no son como querríamos. Y aquí está el handicap principal. Como he dicho antes, parece, digo parece, que la vida tiene un surgimiento rápido dadas las condiciones oportunas. Pero obviamente solo tenemos un ejemplo: el de la Tierra. Si localizásemos vida en Europa o en Encélado, o antigua vida en Marte, por supuesto microscópica, que nadie espera una sardina por allá, entonces este valor podría ser bastante alto. Si no, seguiremos con muchas dudas para despejar esta incógnita.

xfi-> Planetas que generan vida inteligente, obviamente organismos complejos con células eucariotas que forman órganos y sistemas. El problema es preguntarse qué es inteligencia. ¿Es la humanidad inteligente realmente? A juzgar por ciertos comportamientos no lo parece. Pero bueno, digamos y tomemos por bueno que construir automóviles, el fútbol y jugar a consolas de videojuegos, además de la filosofía, las ciencias, y el arte, son signos de inteligencia. Entonces tenemos ya un problema grave: vemos que, conforme nos movemos a la derecha en la ecuación, cada incógnita requiere de más imaginación para resolverla. Si en las anteriores ecuaciones podíamos elucubrar algunas ideas, aquí ya tenemos que adivinar, y eso no es muy científico.

xfc-> Esta variable ya se sale completamente de la escala de cálculo. ¿Fracción de civilizaciones que llegan a comunicarse? Si no nos comunicamos de verdad ni entre nosotros aunque nos lo parezca muchas veces, a pesar de Internet, ¿qué significa comunicarnos con otras especies? De momento, ninguna prueba de comunicación. El famoso mensaje “Wow”! del radiotelescopio en Arecibo en los setenta se verificó, hace poco, que era la señal radioeléctrica de un microondas. Alguien le calienta la leche al niño, y en un centro de investigación creen que han encontrado marcianos. En fin…

L-> Número de civilizaciones avanzadas existentes actualmente. Drake sabía que toda civilización tiene un inicio y un final. Por ejemplo, nosotros nos creemos inmortales como civilización, pero nada de eso; esta civilización, como las anteriores, caerá. Un día dejará de funcionar Internet, y la electricidad, y el progreso se hundirá y quedarán solos los restos. Como pasó con Sumeria, Egipto, Grecia, o Roma. Todas civilizaciones inmortales, eso creían ellos, que acabaron cayendo. La idea es que, en este momento, convivimos con las civilizaciones extraterrestres que son coetáneas a nosotros. Otras ya han desaparecido, y otras todavía no han aparecido. De nuevo, resolver esta incógnita es complejo. Tiene que ser una civilización que además se comunique, como la nuestra. ¿Cuál es el tiempo de esta incógnita aplicada a la Tierra? Desde que empezamos con la radio, hace ahora ciento veinte años. Es decir, si alguien detecta nuestras señales de radio, será, como máximo, en un radio de ciento veinte años luz. Más allá, si nos escuchan solo oirán silencio. Cosas de la relatividad de Einstein, ese joven sabe bastante de estos temas. Le auguro un gran futuro.

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Imagen conceptual de los lagos de hidrocarburos de Titán, que podrían contener algún tipo de vida primitiva parecida a la originaria de la Tierra. Aparte de ser una fuente de explotación para compañías mineras que no tendrán en cuenta ningún respeto por esa vida, por supuesto

El futuro: Marte, Europa, y Titán

Podemos también fijar la vista en lugares cercanos como Marte, la luna Europa, y la luna Titán, candidatos para haber albergado o albergar vida. Marte tuvo al parecer gran cantidad de agua en superficie, y Europa y Titán podrían contener zonas válidas para la vida en su interior. Si algún día llegase a demostrarse la existencia de vida fuera de la Tierra, sería, sin ninguna duda, el más importante descubrimiento de la historia de la ciencia, sin olvidar el enorme impacto cultural derivado del mismo. Muchos de los presentes principios que sustentan nuestras vidas deberían ser analizados.

Se abriría entonces una nueva era en la historia de la humanidad. Una era que, con suerte, nos acercaría más a nuestros orígenes, y también a nuestro futuro como especie. Con algo de suerte, abriría nuestras mentes al universo, y nos daría un sentido más cosmológico a nuestras vidas. Sin duda, la búsqueda merece la pena.

La pregunta es, ¿y si encontramos vida extraterrestre, o pruebas de que existió? Bien en algún lugar del sistema solar, o bien de forma indirecta. Entonces recordamos la frase de uno de los grandes escritores de ciencia ficción del siglo XX: Arthur C. Clarke, cuando dijo:

“Existen dos posibilidades: que estemos solos en el universo, y que no estemos solos en el universo. Ambas posibilidades son fascinantes”.

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Arthur C. Clarke es uno de los padres de la ciencia ficción moderna, y desarrolló ideas increíbles en su tiempo, incluyendo el concepto de satélites geoestacionarios. También es el autor del relato corto “El centinela” que luego daría lugar a su libro y la película “2001: una odisea del espacio”.

Sin duda, el gran maestro de la ciencia ficción tenía toda la razón. Constatar una de las dos opciones tendrá importantes consecuencias para nuestra filosofía como especie. Lo que yo pongo en duda es que lleguemos a concluir algo de forma definitiva, antes de extinguirnos antes. Pero entonces estaríamos simplemente dando un nuevo valor a xfi, xfc y sobre todo L, las tres incógnitas finales. Cuyos valores serían cero para nosotros. Y el pesimismo de Drake estaría completamente justificado.

Deberemos seguir obteniendo datos, y despejando la ecuación. Quizás nunca la resolvamos del todo; pero siempre podremos hacer aproximaciones cada vez más exactas.

Y eso nos abrirá la puerta a un universo de posibilidades. Nunca mejor dicho.

De momento, si alguna vez observa una estrella por un telescopio, recuerde: quizás alguien le observa también a usted en ese momento. Y eso, de algún modo, ya es una forma de comunicación. Al menos, un primer paso. Feliz viaje a las estrellas.


Autor: Fenrir

Amateur writer, I like aviation, movies, beer, and a good talk about anything that concerns the human being.

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