martes, 16 de diciembre de 2014

Vida Extraterrestre: Paradoja de Fermi

¿Por qué no hemos detectado vida extraterrestre? La paradoja de Fermi




Ya lo he repetido unas cuantas veces pero, en respuesta a los e-mails que me siguen llegando, últimamente no tengo mucho tiempo libre para dedicar a Ciencia de Sofá. Esta situación no se alargará para siempre y a partir del mes que viene espero tener menos trabajo y poder volver a escribir más a menudo. Y, por supuesto, tampoco tengo pensado abandonar el blog. Así que, dejando las excusas de lado, vamos al lío.

Paradoja de Fermi.


La paradoja de Fermi es la contradicción entre las estimaciones que afirman que hay una alta probabilidad de existencia de civilizaciones inteligentes en el universo, y la ausencia de evidencia de dichas civilizaciones. Surgió en 1950 en medio de una conversación informal del físico Enrico Fermi con otros físicos del laboratorio pero ha tenido importantes implicaciones en los proyectos de búsquedas de señales de civilizaciones extraterrestres (SETI).


Galaxias a 8.000 millones de años luz de distancia, captadas por el telescopio espacial Hubble. 

No es raro ver en documentales y artículos gente afirmando que el universo está lleno de vida. Al fin y al cabo, se estima que sólo en nuestra galaxia existen entre 200 y 400 mil millones de estrellas alrededor de las cuales orbitan unos 100 mil millones de planetas. A su vez, se cree que existen entre 100 mil millones y 200 mil millones de galaxias. Tirando por lo bajo, eso significa que deberían existir entre 100 trillones y 10.000 trillones de estrellas en el universo, acompañadas por un número parecido de planetas.
La propia inmensidad de estos números parece obligarnos a suponer que por narices tiene que existir vida ahí fuera. Al fin y al cabo, por muy improbable que sea que la vida aparezca en un planeta, existen tantos mundos más allá de nuestro sistema solar que lo mismo que ha pasado en la Tierra debería haber ocurrido en algún otro sitio… ¿No?
Lo cierto es que no podemos afirmarlo. En el fondo, cuando alguien decimos que “hay tantos planetas y estrellas en el universo que seguro que está lleno de vida“, estamos reflejando más sus propias creencias que un dato que se ajuste a la realidad. La razón principal es que nunca hemos observado vida más allá de nuestro planeta y no sabemos cómo de probable o improbable es nuestra presencia en el universo, así que no podemos hacer más que especular.
Aún así, sigue pareciendo lógico e incluso necesario que exista vida extraterrestre por una simple cuestión de estadística: no sabemos con qué frecuencia aparece la vida pero, aún siendo pesimistas y suponiendo que un 1% de los planetas reúnan las condiciones necesarias para originar vida y sabiendo que alrededor de cada estrella orbitan (de media) 1.6 planetas, el universo debería contener casi 16 millones de billones de planetas que potencialmente podrían albergar vida.
Aplicando la misma lógica sólo a nuestra galaxia, deberían existir cerca de 1.000 millones de planetas habitables en la Vía Láctea.  ¿Y en cuántos de estos podrían vivir civilizaciones avanzadas? Aquí entra es donde entra la especulación más descarada. Podemos asumir, por ejemplo, que en un uno de cada 1.000 planetas habitables llega a aparecer la vida. Esta suposición dotaría a nuestra galaxia con unos 10.000.000 de posibles planetas habitados.  Si suponemos luego en el 1% de estos planetas las formas de vida han evolucionado hasta convertirse, como mínimo, en formas de vida con un grado inteligencia parecido al nuestro, entonces habrá unas 100.000 civilizaciones sólo en nuestra galaxia. Extendiendo el mismo razonamiento para todas las galaxias que componen el universo, entonces por muy bajas que hagamos nuestras estimaciones, la conclusión siempre es la misma: el universo debería estar a rebosar de vida inteligente.
Si, encima, además de tener en cuenta lo vasto que es el universo, pensamos en lo viejo que es, las cosas se ponen aún más fáciles para la existencia de posibles civilizaciones avanzadas.
Nuestro se formó hace “sólo” 4.600 millones de años, mientras que el universo lleva existiendo unos 13.700 millones de años. Es decir, que alguna forma de vida que apareciera mucho antes que nosotros y que haya seguido evolucionando y expandiéndose sin descanso durante ese periodo debería llevar mucho tiempo dejando su marca alrededor de nuestra galaxia. En nuestro caso, la tecnología se ha desarrollado a un ritmo exponencial en los últimos 200 años, así que una civilización que nos llevara miles, millones o miles de millones de años de ventaja debería haber colonizado ya la Vía Láctea… Y aún así no hemos encontrado la más mínima señal de que alguien lo haya hecho.
Para hacernos una idea de con qué tipo de inteligencias podríamos estar tratando, es bastante útil la escala Kardashev, que clasifica las civilizaciones avanzadas en varios grupos, según sus necesidades energéticas y grado de desarrollo:
Civilizaciones Tipo 0: aquellas que dependen de recursos fósiles y están confinadas en su propio planeta. Son vulnerables a la extinción vía desastres naturales de gran escala, como el vulcanismo extremo, el cambio climático o el impacto de un asteroide grande. Nosotros estamos en este punto básico de la escala. QUÉ BIEN.
Civilizaciones Tipo I: han aprendido a extraer energía de la fusión nuclear y el mundo se les empieza a quedar pequeño. Han desarrollado el viaje interplanetario y colonizado otros planetas de su sistema solar. Siguen siendo vulnerables a la extinción si se producen cataclismos a gran escala como la explosión de una supernova cercana.
Civilizaciones Tipo II: a diferencia de las Tipo I, estas han colonizado otros sistemas solares y han expandido su burbuja de influencia a través las estrellas más cercanas. Debido a su dispersión a lo largo de un gran volumen del espacio, es casi imposible que un evento catastrófico extinga a una de estas civilizaciones por completo.
Civilizaciones de Tipo III: su dominio se extiende por toda la galaxia y extraen sus recursos de cualquiera de los planetas y estrellas que esta contiene.
Civilizaciones de Tipo IV: pueden colonizar cualquier galaxia y tienen influencia a nivel universal. Su tecnología les permitiría, en teoría, permitirles viajar en el tiempo,  materializar cosas a partir de energía, teletransportarse, modificar propiedades de la naturaleza o mover sistemas estelares enteros.
De entre estos grados de evolución, las más fáciles de detectar deberían ser las civilizaciones Tipo II y Tipo III ya que, en teoría, deberíamos ser capaces de captar sus comunicaciones o incluso ver señales de su presencia en la forma de estructuras como las esferas de Dyson (de las que hablo un poco más adelante en este mismo artículo) en nuestro propio vecindario estelar.
De las posibles 100.000 civilizaciones avanzadas que podrían existir en la Vía Láctea, no sería descabellado pensar que algunas hubieran conseguido burlar posibles eventos capaces de extinguirlas hasta alcanzar el grado de desarrollo tecnológico que la convierta en Tipo II o Tipo III. Suponiendo de nuevo que un 1% de las civilizaciones no se extinguen antes de alcanzar este grado de desarrollo, entonces deberían existir alrededor de 1.000 civilizaciones de Tipo II o Tipo III sólo en nuestra galaxia.
Entonces, si hay tanta vida inteligente a nuestro alrededor haciendo de las suyas, ¿Cómo es que no hemos visto a nadie?
Esta es precisamente la pregunta que plantea la paradoja de Fermi. Como no podemos dar una respuesta concreta a la pregunta, lo único que podemos hacer es plantear algunas hipótesis (explicadas muy bien en este artículo en inglés). Estas hipótesis son las que quería mostraros porque me parecen muy interesantes como ejercicio mental y para enseñar que una pregunta como “¿Estamos solos en el universo?” no es tan fácil de responder como parece.
Respondiendo entonces a la pregunta que plantea la paradoja, existen dos grandes posibilidades.
EXPLICACIÓN NÚMERO 1. No hemos detectado la presencia de vida inteligente a nuestro alrededor porque realmente no existe ninguna civilización Tipo II o Tipo III en nuestra galaxia.
Aquí alguien podría argumentar, “bueno, a lo mejor existen pero simplemente no se dejan ver“, pero esto implicaría que de algún modo todas las civilizaciones se han puesto de acuerdo para no dar señales de vida y siguen esta regla a rajatabla. Esto parece poco probable porque, aunque el 99.99% de las civilizaciones obedecieran esta ley, siempre cabría esperar que alguna se saliera de la norma por intereses propios o por puro desacuerdo o rivalidad con las demás.
Dejando esto a parte, cabrá preguntarse por qué otras razones no hemos detectado civilizaciones de tipo II y III.
Conociendo la historia de la vida en nuestro propio planeta y sabiendo que varias extinciones masivas han hecho peligrar la vida en la Tierra durante toda su historia evolutiva, podemos asumir con bastante seguridad que una especie debe enfrentarse a muchos obstáculos a lo largo de su historia evolutiva, unos más difíciles que otros. Uno de estos obstáculos podría ser común a todos los organismos y particularmente difícil (o casi imposible) de superar comparado con los demás, así que muy pocas formas de vida lograrían salir airosas cuando se topan con él.
A este obstáculo se le llama el Gran Filtro y no necesariamente implica que una especie se extinguirá al alcanzar un cierto grado de evolución, sino que también puede significar que llega un punto en el que es probable que una especie se quede estancada y no siga desarrollándose.


No tenemos ni idea de cuál es este Gran Filtro ni de si lo hemos superado o no, ya que no conocemos otras formas de vida con las que compararnos. Lo único que podemos hacer es plantear hipótesis sobre las posibles localizaciones de este filtro durante la historia evolutiva de una especie. Dependiendo de qué opción sea la que se ajusta a la realidad, nuestro futuro como civilización puede ser esperanzador o pintar bastante negro. Básicamente, existen dos opciones: que la vida en la Tierra ya haya superado el gran filtro en el pasado o que aún lo tengamos por delante y tengamos que enfrentarnos a él en el futuro.
CASO 1. Ya hemos superado el gran filtro. 
En este escenario todo va bien. Habríamos pasado la criba y, en principio, tendríamos el camino despejado para convertirnos en una civilización Tipo III. También significaría que el número de civilizaciones inteligentes en existencia sería mucho menor de lo que imaginamos, ya que la inmensa mayoría de planetas con vida estarían desolados o habitados por especies más primitivas que la nuestra. Si esta fuera la situación, entonces cabría preguntarse: ¿Cuál es el evento al que nuestros ancestros sobrevivieron y que puede resultar cataclísmico para las formas de que aparezcan en otros planetas?
Por un lado, la primera barrera a la que tiene que enfrentarse la vida es el simple hecho de que un montón de materia inerte se una para formar estructuras moleculares autoreplicantes.
Desde mediados del siglo pasado se han realizado experimentos en los que se han simulado la composición química y las condiciones atmosféricas que había en la Tierra poco después de su formación y se obtuvieron una gran variedad de moléculas orgánicas que potencialmente podrían haberse unido para formar ARN, las moléculas que dirigen la síntesis de proteínas en las células vivas.  Si este caso fuera correcto, podríamos esperar que la vida fuera extremadamente escasa en el universo o incluso que estemos absolutamente solos, ya que las condiciones para que esto ocurra se darían con una frecuencia muy, muy baja.



Pero puede que ese no sea ese el paso difícil para la vida. Al fin y al cabo, la inmensa superficie combinada de todos los posibles planetas habitables del universo, la gran variabilidad química que hay entre ellos y el hecho de que lleven miles de millones de años existiendo podría facilitar mucho su ocurrencia.
A lo mejor el obstáculo complicado para la vida es el tránsito de simples moléculas autorreplicantes a algún tipo de células simples (procariotas). Pero hay que tener en cuenta que este tipo de células no son capaces de unirse y adoptar diferentes roles para formar estructuras más complejas, así que tal vez la barrera evolutiva se encuentra en el paso de células procariotas a eucariotas, que sí son capaces de unirse para formar seres pluricelulares que dan lugar a organismos complejos.
Hay que tener en cuenta que, tras su formación hace 4.600 millones de años, la Tierra permaneció deshabitada durante unos 1.000 millones de años hasta que aparecieron las primeras formas de vida, las células procariotas. Pasarían otros 1.600 millones de años hasta que la evolución diera lugar a las células eucariotas más complejas y otros 800 millones de años hasta que apareció la reproducción sexual, lo que facilitaba el intercambio de genes entre organismos y, por tanto, aceleraba muchísimo el proceso evolutivo. Si no hubiera aparecido el mecanismo de reproducción sexual a lo mejor aún estaríamos en pañales, evolutivamente hablando, y tal vez ese podría ser precisamente el paso que representa el gran filtro.
Si cualquiera de estos casos fuera correcto, la inmensa mayoría de planetas habitados estarían poblados por vida unicelular que evoluciona muy lentamente, permaneciendo en ese estado miles de millones de años, tanto tiempo que podría ser fácilmente extinguida por la muerte de su estrella.


Pero a lo mejor todo lo comentado hasta este punto de la evolución no representa un problema para la vida y ocurre con mucha más frecuencia de la que pensamos. Puede que el paso realmente difícil llegue después de que los organismos pluricelulares crezcan para formar seres más complejos y a alguno le toque desarrollar suficiente inteligencia como para empezar a fabricar sus propias herramientas.
Al contrario de lo que parece que la gente piensa, la evolución no tiende a hacer las cosas mejores ni más inteligentes, ya que no tiene una finalidad a largo plazo. La evolución consiste en la transferencia a través de las generaciones de las adaptaciones que ayudan a un organismo a adaptarse mejor a su entorno.
De entre los cientos de millones de especies animales que han vivido en este planeta desde que apareció la vida, sólo resultó beneficioso para los seres humanos desarrollar cerebros más grandes y fabricar herramientas para suplir la falta de recursos que tienen de manera natural. Esto puede sugerir que, aunque un planeta esté habitado formas de vida complejas y muy diversas, no necesariamente tendrá por qué aparecer una especie inteligente en él.
Si esta fuera la barrera que impide el avance de una civilización, en el universo deberíamos encontrar una buena cantidad de planetas llenos de vida, pero muy pocos iluminados por luces artificiales.


En definitiva: si el gran filtro se presenta al principio de la historia evolutiva de la vida será poco probable que existan un gran número de organismos inteligentes en la galaxia capaces de comunicarse con nosotros y aún más improbable la presencia de civilizaciones Tipo II y Tipo III, lo que explicaría que no podamos detectarlas.
Vamos con la segunda opción.
2.El gran filtro está por delante de nosotros. 
Si el desafío que limita el avance de una civilización está aún por llegar, entonces estamos jodidos.


Hay una gran cantidad de situaciones que podrían dar lugar a este escenario como, por ejemplo, las explosiones de rayos gamma que tienen lugar de manera regular y que lanzan chorros de radiación de alta energía al espacio. Estos rayos, aunque muy distantes, son tan energéticos que podrían acabar con la vida en la Tierra de golpe y porrazo si uno de ellos atravesara el sistema solar.
Un evento de esta magnitud borraría del mapa a cualquier civilización que no estuviera suficientemente dispersa por el espacio como para que el chorro de radiación no matara a todos sus individuos.



Si un evento de estas características no es el gran filtro, entonces tal vez sencillamente llegue un punto en el que una civilización está condenada a autodestruirse. Una población creciente requiere de recursos cada vez mayores y, por tanto, de la colonización de otros planetas para dar cabida a todo el mundo. Al fin y al cabo, en el espacio las distancias que hay entre las cosas son inmensas y podría resultar prácticamente imposible para una civilización en crecimiento expandirse con suficiente rapidez antes de quedarse sin recursos.
EXPLICACIÓN NÚMERO 2. Existen civilizaciones Tipo II y Tipo III en nuestra galaxia y hay razones lógicas por las que no las detectamos.
Hay que considerar que, al fin y al cabo, las ondas electromagnéticas que utilizamos para comunicarnos escapan al espacio, pero sólo llevamos 100 años emitiéndolas. Durante estos 100 años, estas señales han viajado a la velocidad de la luz (casi 300.000 kilómetros por segundo), por lo que sólo civilizaciones situadas en el interior de esta esfera de 100 años luz de radio pueden haber recibido noticias nuestras. Teniendo en cuenta que nuestra galaxia mide 100.000 años luz de diámetro, nuestras señales apenas han recorrido una milésima parte de su diámetro.
Esto nos lleva a pensar que puede haber razones lógicas para que, aunque la galaxia estuviera llena de vida inteligente, no estar recibiendo señales de su existencia. Al fin y al cabo, la falta de evidencia de la existencia de vida extraterrestre no es una evidencia de su inexistencia. Aquí van unas cuantas:
1) La galaxia ha sido colonizada, pero vivimos en una especie de zona rural apartada de toda la actividad. Cuando los colonos llegaron a América, los habitantes del remoto norte de Canadá no se enteraron de inmediato de qué estaba pasando, ya que nadie se acercaba allí por las duras condiciones climáticas y no resultaba de interés para los asentadores. De la misma manera, las civilizaciones inteligentes podrían estar concentradas en determinados lugares de la Vía Láctea donde su proximidad facilita el viaje y la comunicación entre ellas y no se molestan en visitar zonas alejadas de la galaxia, debido al esfuerzo que supondría a causa de las grandes distancias que nos separan.
2) El concepto de la colonizar la galaxia puede resultar absurdo para una especie avanzada. Teóricamente, una civilización de Tipo II tendría una tecnología suficientemente avanzada como para abastecerse de energía de sobra como para satisfacer sus necesidades. Una opción sería, por ejemplo, la construcción de una estructura artificial alrededor de su estrella que les permita aprovechar toda la energía que esta emite. Este es el concepto de una esfera de Dyson (nada que ver con la empresa que fabrica aspiradoras del futuro) y tiene esta forma:



Con tanta energía a su disposición, una civilización no tendría motivos para gastar una gran cantidad de recursos expandiéndose por el resto de la galaxia. A lo mejor, teniendo tanta energía disponible, incluso podrían preferir pasar sus conciencias a ordenadores y vivir ahí dentro para siempre.
3) Hay una gran cantidad de señales siendo transmitidas al espacio por civilizaciones avanzadas, pero nuestros instrumentos aún no son suficientemente sofisticados como para detectarlas o están codificadas de manera que no parecen señales coherentes. Esto podría implicar que el lenguaje de otras civilizaciones inteligentes nos resulta totalmente incomprensible o que transmiten señales usando métodos que aún no conocemos. Sería algo así como intentar encontrar señal WiFi con un móvil muy viejo: las señales están ahí, sólo que el móvil no es capaz de detectarlas.
4) Alguna civilización estuvo por aquí hace millones de años, pero nosotros aún no habíamos aparecido. Al fin y al cabo, los seres humanos modernos llevamos 50.000 años en el planeta y el lenguaje escrito más antiguo que tenemos surgió hace apenas 5.500 años. Comparado con los 4.600 millones de años de existencia de nuestro planeta, eso no es nada. Algún grupo de cazadores-recolectores podría haber presenciado cosas muy raras en el pasado, pero no habría tenido manera de dejar constancia de ello.
5) Hay civilizaciones depredadoras ahí fuera y muchas de las civilizaciones inteligentes saben que es mejor no dar señales de vida. Esto no solo sería aterrador, sino que además nos convertiría en completos estúpidos: una de estas civilizaciones depredadoras tan sólo tendría que seguir nuestras señales de radio para encontrarnos.
Joder, si hasta acoplamos una placa en la sondas sondas Pioneer (que ahora andan por los confines del sistema solar) que dice exactamente en qué planeta encontrarnos.


6) Existe una sola civilización Tipo III o Tipo IV que se dedica a eliminar al resto de civilizaciones una vez alcanzan cierto nivel de desarrollo tecnológico para evitar que se conviertan en una amenaza. Probablemente, esta sería la primera civilización avanzada que apareció en la galaxia (o una de las primeras) y aprovechó su ventaja tecnológica para borrar del mapa a cualquiera que le haga la competencia. Como podéis ver, esta perspectiva tampoco resulta demasiado alentadora.
7) Hay un montón de civilizaciones Tipo III a nuestro alrededor, pero somos demasiado primitivos como para percibirlas. De la misma manera que una hormiga que da vueltas por nuestra habitación no entiende qué propósito tiene el lugar donde está ni que son todas las cosas que contiene, una civilización Tipo III podría ser tan avanzada que ni siquiera comprenderíamos qué está haciendo. La misma lógica se aplica en el caso inverso: para una civilización Tipo III podríamos ser tan primitivos que ni siquiera se molestarían en pasarse a hacer acto de presencia por la Tierra, igual que nosotros ignoramos un hormiguero cuando paseamos por el campo.

EN RESUMEN.

De momento, nadie puede afirmar que ninguna de estas opciones sea la que más se ajusta a la realidad. Pero en realidad eso da igual: al final, el día que podamos responder con certeza a la pregunta “¿hay vida fuera de nuestro planeta?” la noticia será arrolladora, independientemente de la respuesta. Tanto si resultamos estar completamente solos en el universo como si descubrimos que hay vida ajena a este planeta a nuestro alrededor, nuestra visión de la realidad cambiará para siempre.
Mientras tanto, espero que las sondas que están explorando Marte encuentren algún tipo de microorganismo fosilizado. Al menos esto inclinaría la balanza hacia la opción de que ya hemos superado el Gran Filtro.

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