bienvenido de nuevo a nosotrosSerie Paradoja de Fermi, aquí vemos posibles soluciones a la famosa pregunta de Enrico Fermi, “¿Dónde está todo el mundo?”.Hoy investigamos la posibilidad de que haya tan pocos planetas que puedan albergar vida.
físico ítalo-estadounidense en 1950Enrico FermiMe senté a almorzar con unos compañeros.Laboratorio Nacional de Los Álamos, trabajó hace 5 años como parte del Proyecto Manhattan.Según varios relatos, la conversación se ha centrado en los extraterrestres y el reciente aumento de ovnis.En respuesta, Fermi emitió un comunicado que quedaría registrado en los anales de la historia.¿Donde estan todos?“
Esto se convirtió en la base.Paradoja de Fermi, esto indica una estimación de alta probabilidad y una falta de evidencia clara de la existencia de inteligencia extraterrestre (ETI).Setenta años después, todavía no hemos respondido a esa pregunta, y eso ha dado lugar a muchas teorías sobre por qué persiste el “gran silencio”.Hoy estamos hablando de otra historia sobre la posibilidad de que los planetas con vida como la Tierra sean muy raros.
Esto suele ser “Hipótesis de tierras raras”, argumenta que el surgimiento de la vida y la evolución de la complejidad requieren una combinación de condiciones astrofísicas y geológicas que no son comunes en nuestro universo.Esto contradice la noción sostenida anteriormente por destacados científicos e investigadores de SETI con la visión de que la Tierra es el epítome de los planetas rocosos en todo el universo.
Principio copernicano
La suposición de que la vida inteligente está muy extendida es consistente con la noción de un universo isotrópico, lo que significa que es igual en todas las direcciones en una escala macroscópica.También es consistente con el principio copernicano, que establece que es más probable que las cosas muestreadas al azar sean representativas 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 pasaría si la Tierra en realidad no representara el todo sino que perteneciera a una clase solo para unos pocos planetas?¿Y si la Tierra fuera un caso atípico?¿Qué pasa si el “punto azul pálido” que todos conocemos y amamos es mucho más raro y precioso de lo que admitimos?Dado el hecho de que aún no hemos encontrado evidencia de inteligencia extraterrestre (ETI) en el espacio, ¿no parece este un escenario más plausible?
nacimiento
El término “tierra rara” toma su nombre de un libro.Tierras raras: por qué la vida compleja es tan escasa en el universo(2000),Pedro WardYDonald E Brownlee– Profesor de paleontología y astronomía en la Universidad de Washington (respectivamente).Ambos son miembros de la UW.programa de astrobiología, y Brownlee fue incluso un investigador principal en la NASA.polvo de estrellasMisión de retorno de muestras de asteroides.
comoel autor lo explica, el debate sobre las tierras raras se reduce a dos hipótesis centrales. Sin embargo, la vida microbiana es común en los sistemas planetarios.En segundo lugar, las formas de vida avanzadas (animales) son raras en el universo.Cuando se combinan estas dos hipótesis, se llega a la conclusión inevitable de que los planetas similares a la Tierra evolucionan en una serie de eventos y situaciones que son en sí muy raras, lo que convierte a la Tierra en un lugar muy especial.
Esta afirmación fue en respuesta a los supuestos y sesgos inherentes que los autores identificaron en este artículo.Ecuación de Drake(La idea del astrónomo Frank Drake y el renombrado astrónomo/divulgador científico Carl Sagan), sostiene que la vida intrínsecamente inteligente debe ser abundante.Ward y Brownlee dijeron que la hipótesis sin duda sería impresionante, pero cuestionaron su credibilidad.
“La solución a la Ecuación de Drake contiene suposiciones ocultas que deben revisarse.Lo que es más importante, se supone que la vida comienza en un planeta y evoluciona en una dirección más compleja que nunca antes, culminando en el desarrollo de culturas en muchos planetas.Ciertamente sucedió en nuestro planeta.
“La vida comenzó aquí hace unos 4 mil millones de años y evolucionó de organismos unicelulares a organismos multicelulares con tejidos y órganos, culminando en animales y plantas superiores.¿Es esta extraordinaria historia de vida de creciente complejidad en la escala animal de la evolución una consecuencia inevitable o común de la evolución?De hecho, ¿no es un resultado muy raro?
una cuestión de probabilidad
En resumen, Francis Drake compartió una ecuación que lleva su nombre en una reunión celebrada en las instalaciones de Green Bank en 1961. El tema de esta conferencia fue la búsqueda de inteligencia extraterrestre emergente (SETI).Según Drake, las ecuaciones surgieron de su intento de crear una agenda y cubrir todo lo que un investigador de SETI necesita saber.
Matemáticamente, la ecuación se puede expresar como
norte = R*xfsangrexnmixfLxfmexfSemillax largo
donde N es el número de civilizaciones en nuestra galaxia, R*es la tasa promedio de formación de estrellas, fsangrees la proporción de estrellas con planetas, nminúmero de planetas capaces de albergar vida fLEl número que aumentará la vida, fmees el número que desarrollará vida inteligente, fc es el número de civilizaciones avanzadas, y L es el tiempo en el que estas civilizaciones deben transmitir una señal al espacio.
Una amplia investigación e investigación ha ayudado a los astrónomos a imponer restricciones más estrictas a la ecuación de Drake, pero la mayoría de las variables aún están sujetas a mucha especulación e incertidumbre.Por ejemplo, los astrónomos estiman que actualmente hay entre 250 y 500 mil millones de estrellas en nuestra galaxia, que es aproximadamente3 masas solares por año.
descubrimiento de más4000 exoplanetasEn las últimas décadas, los astrónomos han podido comprender mucho mejor cuántas estrellas hay y cuántos planetas habitables hay.De hecho, según los datos de Kepler,Un estudio realizado en 2013Se estima que hay 40 mil millones de planetas del tamaño de la Tierra.área habitable11 mil millones de sus estrellas orbitan alrededor de una estrella similar al sol.
Sin embargo, todavía hay mucha incertidumbre en la ecuación de Drake, especialmente con respecto a la aparición de la vida, la velocidad a la que la vida da lugar a la vida inteligente y todo lo que sigue.Por supuesto, esta ecuación sirve como argumento probabilístico y su intención principal era describir el tipo de desafío que enfrentan los investigadores de SETI al identificar variables inciertas.
Ecuación de tierras raras
Debido a esto, Ward y Brownlee presentaron una versión modificada de la ecuación al final del libro.
N = N* xnmixfgramoxfsangrexftardexfmexfSemillaxfLxfmedioxfArrendajoxfme
- N* es el número de estrellas en la Vía Láctea.
- nortemiEl número promedio de planetas en la ZH de la estrella.
- Fgramoes la proporción de estrellas.Galaxia HZ
- FsangreProporción de estrellas en la Vía Láctea con planetas.
- FtardeProporción de planetas formados por rocas.
- FmeProporción de planetas habitables en los que se desarrollan microorganismos
- FSemillaProporción de planetas en los que evolucionó vida compleja
- FLEs parte de la vida útil de un planeta donde existe vida compleja.
- FmedioProporción de planetas habitables con lunas grandes
- FArrendajoPorcentaje de sistemas con grandes gigantes gaseosos.
- FmeProporción de planetas con pocos eventos de extinción.
Como puede imaginar, muchos de estos mismos parámetros también están sujetos a conjeturas.Sin embargo, usando la Tierra como plantilla y usando el principio copernicano, es fácil ver lo difícil que es encontrar un planeta que cumpla con todos los criterios enumerados anteriormente.Ward y Brownlee también enumeran otros tres factores que son exclusivos de la Tierra y se cree que contribuyeron al surgimiento y evolución de la vida.
Primero, existe.placas tectónicas, ha sido fundamental para la estabilidad del clima de la Tierra aquí.Gracias a la abundancia de isótopos radiactivos debajo de la corteza, hay suficiente calor para mantener el manto en un estado viscoso e impulsar la tectónica de placas.Este proceso permite el secuestro de carbono (en forma de rocas carbonatadas) y la liberación periódica de CO.2a través de la actividad volcánica
Esto aseguró niveles de CO relativamente estables.2Esto ayudó a asegurar cierto grado de estabilidad climática y mantuvo las temperaturas promedio dentro de rangos aceptables.En segundo lugar, Ward y Brownlee citaron evidencia geológica de que dos veces en la historia de la Tierra la Tierra estuvo muy fría y cubierta de hielo.
estos “tierra bola de nieve“La época ocurrió aproximadamente.Hace 2200 millones y 635 millones de años, ambos coincidieron con grandes avances en la vida terrestre.En el primer caso, la glaciación coincidió con la evolución de la vida fotosintética, que redujo significativamente los gases de efecto invernadero en la atmósfera al metabolizar y liberar oxígeno (también conocido como).El evento de oxigenación masiva (hace alrededor de 2.4 a 2 mil millones de años).
El último período de Snowball coincidió con:explosión cámbricaSe caracterizó por una explosión de diversificación de especies (hace unos 570 millones de años y hace 530 millones de años) y el surgimiento de casi todos los linajes animales que existen en la actualidad.En otras palabras, parece que dos eventos importantes en la evolución de la vida en la Tierra ocurrieron después (o relacionados con) el período de la Tierra Bola de Nieve.
En tercer lugar, Ward y Brownlee defendieron la idea entonces popular de que la vida bacteriana podría haber evolucionado en Marte porque Marte se enfrió antes que la Tierra.Marte también tiene baja gravedad, por lo que la eyección producida por el impacto de un asteroide podría llegar a la Tierra en forma de meteorito y darle vida.Si es cierto, los planetas rocosos que no tienen planetas como Marte junto a ellos tendrían menos probabilidades de formarse.
Crítica
Aunque la hipótesis de las tierras raras es atractiva en muchos sentidos, los críticos han señalado varios defectos.Para empezar, se han descubierto miles de exoplanetas desde que Ward y Brownlee compartieron la teoría, lo que les ha dado a los astrónomos una mejor comprensión de qué tipos de planetas existen.
Por ejemplo, de los 4197 exoplanetas identificados en 3109 sistemas estelares, 1456 eran rocas. Tiene el tamaño de 1.296 súper-Tierras y 160 Tierras.Para las enanas rojas, los planetas rocosos parecen ser muy comunes.Los ejemplos incluyen Proxima b, el exoplaneta más cercano a nuestro sistema solar y siete planetas rocosos.trapense-1(Tres de ellos orbitan la zona habitable de la estrella).
En segundo lugar, el estudio de exoplanetas y cuerpos celestes dentro del sistema solar mostró que Ward y Brownlee estaban equivocados en algunas suposiciones sobre la tectónica de placas.Por ejemplo, argumentaron que no había evidencia de actividad similar dentro del sistema solar, pero la misión New Horizons reveló características de Plutón y Caronte (sus lunas más grandes) que representan estructuras heladas.
También hay varias líneas de evidencia que indican que Marte, que hoy en día se cree que es en gran parte geológicamente inactivo, ha experimentado placas tectónicas en el pasado.En esta evidencia, “dicotomía marte,” Esto representa un fuerte contraste en la elevación entre los hemisferios norte y sur.También se ha descubierto que satélites como Europa experimentan subducción y regeneración en superficies de hielo.
Tampoco está claro si la tectónica de placas fue necesaria para que existiera la vida en primer lugar.Los organismos fotosintéticos han jugado un papel importante en la evolución de la vida desde hace 3 mil millones de años.similar,investigación recienteDescubrieron que los planetas sin placas tectónicas (también conocidos como planetas de “tapa fija”) podrían contener suficiente calor para ser habitables.
En tercer lugar, no está claro si la existencia de una luna grande es necesaria para que aparezca vida en los planetas rocosos.Además, estudios recientes han demostrado que el impactador que creó la lunahipótesis del choque gigante) puede haberse formado en una órbita estable en el punto de Lagrange de la Tierra, lo que significa que pueden existir grandes satélites.no es raroComo se pensaba anteriormente.
También se ha investigado otro parámetro clave, la existencia de planetas del tamaño de Júpiter en exoplanetas.En el pasado, los astrónomos creían que la órbita de Júpiter impedía que un colisionador masivo llegara a la Tierra.Sin embargo, estudios más recientes han demostrado que el efecto de la gravedad de Júpiter esEn realidad tuvo más impacto de lo que evitó.
Entre otras cosas, los científicos han cuestionado la definición de “área habitable” en los últimos años y algunos han sugerido que podría ser:Mucho más estrechode lo que se pensaba anteriormente.Otros estudios han encontrado que los planetas habitables también se pueden encontrar en las siguientes áreas:trayectoria más larga, lo que indica que HZ es en realidad más ancho.La Tierra no representa el pico de habitabilidad, y “Residencia posible“mundo.
Se ha realizado una investigación considerable sobre cómo nuestro concepto de habitabilidad se basa completamente en el período geológico actual de la Tierra.En muchos cruces en el pasado, las condiciones atmosféricas y climáticas eranbastante diferenteen la Tierra que hoy.Sin embargo, se cree que estas condiciones son 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 resolverla, la hipótesis de las tierras raras también está expuesta a la incertidumbre.La razón es simple. La humanidad conoce un solo planeta (la Tierra) en el que existe vida.La presencia de esta plantilla única impone limitaciones significativas para encontrar formas de vida que puedan existir en una variedad de entornos y condiciones químicas.
En primer lugar, es una conclusión conocida que la vida necesita agua para prosperar. Porque ese es el caso en la Tierra.Sin embargo, el estudio deexoplaneta(especialmente esoenana roja orbitando) es que estos planetasexceso de agua.Similarmente,presencia de oxígeno gaseosoNo hay garantía de que el 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 animales extremos, como los que viven cerca de fuentes hidrotermales en el fondo del océano, también indican que la vida puede emerger y prosperar en ambientes extremos.muchos “mundo océano“La presencia de nuestro sistema solar puede ser una señal de que los planetas rocosos pueden no ser los mejores lugares para buscar vida.
Después de todo, no sabremos con seguridad si existe vida (y bajo qué condiciones puede existir) hasta que empecemos a buscar vida.La parte hermosa es que solo necesitas encontrarlo una vez para resolver la paradoja de Fermi.Más allá de eso, cada ser vivo que encontramos y el entorno en el que reside sirven para expandir o reforzar nuestra definición de vida.
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¿Dónde están los extraterrestres?El impacto del ‘gran filtro’ en los avances de la tecnología espacial,¿Por qué es malo encontrar vida extraterrestre?gran filtro,¿Cómo pudiste encontrar a los extraterrestres?Búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI), YFraser y John Michael Gordier discuten la paradoja de Fermi.
Y echa un vistazo al resto de la serie Paradox de Beyond Fermi.
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” I: Conversación a la hora del almuerzo – Enrico Fermi y la inteligencia extraterrestre
- Más allá de la “paradoja de Fermi” II: Preguntas sobre la conjetura de Hart-Tiffler
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” III: ¿Qué es un 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 Trascendental?
- Más allá de la “paradoja de Fermi”: ¿Qué es la hipótesis del mundo del agua?
- Más allá de la “Paradoja de Fermi” XIII: ¿Qué es la Hipótesis del “Mundo Océano”?
- 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 penetración?
- 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”?
fuente:
- Ward, PD Brownlee, D.Tierras raras: por qué la vida compleja es tan escasa en el universo(2000)
- Tierras raras (sitio web)
- Cramer, John G. “Hipótesis de las tierras raras”.(2000)
- Brin, GD “El gran silencio: la controversia sobre la vida inteligente extraterrestre”.(1983)
- Morrison, I. Prof. “¿Estamos solos?: En busca de vida más allá de la Tierra”.(Conferencia en el Museo de Londres, 14 de septiembre de 2014)