Más allá de la “Paradoja de Fermi” XII: ¿Qué es la hipótesis de los mundos acuáticos?

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 la razón del Gran Silencio sea que demasiados planetas son demasiado acuosos!

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, lo que indica una discrepancia entre las estimaciones de alta probabilidad de la existencia de inteligencia extraterrestre (ETI) y la falta de pruebas claras.Desde la época de Fermi, se han propuesto varias soluciones a su pregunta, incluida la posibilidad de: muchos exoplanetasmundo acuático, donde el agua es tan abundante que es menos probable que surja y prospere la vida.

El término Waterworld se usa para describir un planeta terrestre (roca) que tiene una gran cantidad de agua en su superficie, de modo que el agua constituye una parte significativa de su masa y composición totales.En el corazón de la hipótesis de Waterworlds se encuentran suposiciones clave sobre las condiciones bajo las cuales la vida puede existir en nuestro universo, sin mencionar los descubrimientos recientes en el campo de la investigación de exoplanetas.

Usando la Tierra y todas las especies que han evolucionado de ella a lo largo del tiempo como punto de referencia, los científicos deben asumir que el agua es un componente clave de la vida tal como la conocemos.De todos los solventes conocidos, el agua es el único solvente en el que la vida puede sobrevivir, y todos los organismos conocidos en la Tierra dependen de ella para sobrevivir.

Esto plantea puntos fundamentales (y limitantes) en la búsqueda de vida extraterrestre, ya sea básica o compleja.El agua se considera un “biosigno” cuando se busca vida extraterrestre, pero se teoriza que demasiada agua puede interferir con procesos clave que se consideran esenciales para la vida.Pero primero, una breve explicación de los términos.

firma biométrica

Por definición, el término “característica biológica” significa cualquier compuesto, isótopo o proceso que se considere evidencia de vida pasada o presente.Más concretamente, representa un proceso complejo que consume energía gratuita y produce residuos orgánicos (biomasa).Hidrógeno gaseoso (H₂), gas oxígeno (O₂), dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄), agua (H₂O) y algunos compuestos sulfúricos y fosforados.

El agua es una de las bioseñales más buscadas, ya que es el único disolvente en el que puede existir la vida y es esencial para toda la vida conocida en la Tierra.Sin embargo, mientras que el agua cubre el 71% de la superficie terrestre, solo representa el 0,02% de la masa total de la Tierra.Una fracción de masa más alta de esto significaría que el planeta podría estar completamente cubierto por océanos profundos, lo que afectaría su habitabilidad.

Esto no es diferente de los “planetas temporalmente habitables” donde se han observado planetas rocosos que parecen tener abundante oxígeno gaseoso de origen inanimado (no el resultado de la actividad biológica).En cambio, se cree que el oxígeno gaseoso es el resultado de una disociación química en la que la luz ultravioleta descompone el vapor de agua en la atmósfera para producir hidrógeno y oxígeno gaseoso.

El oxígeno gaseoso es retenido por la gravedad del planeta, mientras que el hidrógeno gaseoso (que es mucho más ligero) desaparece en el espacio.Sin embargo, debido a que el oxígeno gaseoso es tóxico para muchas formas de vida básicas, como los organismos fotosintéticos como las algas verdeazuladas, la presencia de oxígeno abiótico en realidad podría impedir que aparezca la vida.Quizás se pueda decir lo mismo del exceso de agua.

origen

La hipótesis de Waterworlds es principalmente un producto de los recientes descubrimientos de exoplanetas, pero sus cimientos se remontan a décadas.David Brin, por ejemplo, resumió el pensamiento detrás de esta hipótesis en su importante estudio de 1983.El Gran Silencio – La Controversia Sobre la Vida Inteligente Extraterrestre:

“El agua cubre más del 70 por ciento de la superficie de la Tierra.Pero quizás la Tierra se dirige hacia el final de la clase habitable.Si el área terrestre es mucho más pequeña, o si no hay tierra seca en absoluto, hay pocas oportunidades para la evolución de las especies que utilizan herramientas.La mayoría de las especies inteligentes del universo pueden tener la vista de una ballena, no piensan en radios, no viajan a las estrellas”.

Dos investigadores, Manasvi Lingam y Abraham Loeb, hicieron un argumento similar.Centro Harvard Smithsonian de Astrofísica(CfA) yLaboratorio de Teoría y Computación(TIC) Universidad de Harvard.enestudio 2018, investigó los roles desempeñados por dos investigadores.mar y continenteal surgimiento de la vida.

Al final llegaron a dos posibilidades.Por un lado, sus cálculos indican que un cuidadoso equilibrio entre el océano y la tierra es crucial para el surgimiento de una biosfera compleja.Por otro lado, concluyeron que un planeta similar a la Tierra con una relación tierra-mar de 30:70 es probablemente muy raro en nuestro universo.

En los últimos años, los astrónomos han observado signos de que el agua puede representar una mayor proporción de la masa y composición del planeta de lo que se pensaba anteriormente.Por un lado, investigaciones modernas han encontrado muchos exoplanetas orbitando dentro de la zona habitable (HZ) de la estrella que parece estar completamente cubierta por agua.

También en la última década ha habido una gran cantidad de planetas rocosos que forman parte de los sistemas estelares tipo M (enanas rojas).Esto incluye a Próxima b, el exoplaneta más cercano al sistema solar (4,24 años luz), que orbita dentro de la ZH de la estrella.enestudio de 2016, con Bastien Bruggerpunto rojo pálidoEl equipo creó un conjunto de modelos estructurales internos que muestran cómo estos planetas podrían estar compuestos principalmente de agua.

Basándose en la suposición de que Proxima b es un planeta rocoso y no tiene una atmósfera masiva, Brugger y sus colegas concluyeron que el radio máximo del planeta es probablemente 1,4 veces el de la Tierra y 1,46 veces la masa.Sin embargo, estos parámetros también incluyen una fracción de masa de agua de hasta el 50%. Esto significa que es probable que sea un “planeta oceánico” con una capa de hielo congelado.

siguiendo estoestudios similaresFue realizado por investigadores de la Universidad de Berna, quienes investigaron la formación planetaria alrededor de estrellas de muy baja masa (también conocidas como enanas rojas).Sus resultados mostraron que estos planetas tenían entre 0,5 y 1,5 veces el radio de la Tierra (un radio de la Tierra promediado) y, en el 90 % de los casos, el agua constituía más del 10 % de la masa del planeta.

En 2017, los astrónomos confirmaron la existencia de siete planetas rocosos a su alrededor.trapense-1, orbita tres órbitas dentro de la ZH de la estrella.desde entonces,múltiples estudiosSe ha demostrado que el sistema puede serrico en agua.Sin embargo, un estudio de 2018 dirigido por la Universidad Estatal de ArizonaEscuela de Exploración de la Tierra y el Espacio(SESE) obtuvo resultados similares al calcular el contenido de agua del planeta TRAPPIST-1.

Basándose en el modelo de composición de radio de masa, encontraron que los planetas más internos (b y c) estaban “más secos” en un 15 % de su masa, mientras que los planetas más externos (f y g) eran agua con más del 50 % de su masa. .En 2018, un grupo internacional de científicos dirigido por el investigador de Harvard Li Zeng fuetelescopio espacial keplerYgaiaLa tarea es determinar qué tan común es realmente el “mundo del agua”.

Esto permitió a Zeng y sus colegas crear un modelo que mostraba la relación entre la masa y el radio.Lo que encontraron es que un planeta con un radio de 2,5 veces el de la Tierra (alrededor de 10 veces el de la Tierra) es probablemente el Waterworlds, con agua que representa aproximadamente el 50% de su masa.En pocas palabras, descubrieron que alrededor del 35% de todos los exoplanetas conocidos más grandes que la Tierra deberían ser ricos en agua.

implicación

La posibilidad de que tantos exoplanetas sean mundos acuáticos en busca de vida tal como la conocemos puede ser muy mala.Por ejemplo, un planeta con hasta un 50% de masa tendría océanos de varios kilómetros de profundidad.En estas condiciones, estos planetas consisten en un mar líquido sobre una capa de hielo a alta presión que rodea un núcleo rocoso.

La presencia de hielo entre el núcleo de la roca y la superficie del océano impide el intercambio de energía a través de la actividad geotérmica.Se cree que la existencia de respiraderos geotérmicos en el límite entre el núcleo y el manto en la Tierra es esencial para el surgimiento de la vida.En el mundo marino, como Europa y otras lunas heladas, se cree que esta misma actividad es esencial para la existencia de toda la vida en los océanos.

Dado lo que tienen en común, ¿es posible que la vida sea escasa en nuestro universo debido a lo común que es Waterworld?¿Será que la vida tal como la conocemos es rara, no porque carezca de biomarcadores importantes, sino porque existe en exceso?Esto representa una inversión completa de lo que muchos astrónomos esperaban descubrir, pero ofrece una posible solución a la paradoja de Fermi.

Crítica

Si bien esta hipótesis es atractiva cuando se trata de la paradoja de Fermi, excluye la posibilidad de vida en el mundo del agua.Por ejemplo, en un estudio de 2018 realizado conjuntamente por el geofísico Edwin Kite y el astrofísico Eric Ford, “Habitabilidad del exoplaneta Waterworlds” – Los dos afirmaron que Waterworlds podría.mantener el ciclo del carbonoNo hay actividad geológica ni suelo, por lo que es habitable.

En la Tierra, las temperaturas se han mantenido estables durante largos períodos de tiempo debido a niveles de CO relativamente constantes.₂en nuestro ambiente.Esto se debe al ciclo del carbono en el que los minerales absorben los gases de efecto invernadero (posiblemente por convección en el manto) y los liberan periódicamente a la atmósfera a través del vulcanismo.En este escenario, la actividad geológica es fundamental para mantener la habitabilidad.

Tal proceso sería imposible en un mundo acuático donde toda la superficie del planeta está compuesta de agua y la actividad geotérmica no puede transferir materia o energía a la atmósfera.Pero las simulaciones realizadas por Kite y Ford muestran que Waterworlds podría circular entre la atmósfera y los océanos con suficiente carbono para mantener un clima estable durante miles de millones de años.

Además,estudio 2018El geofísico Bradford Foley y Andrew Smye de la Universidad Estatal de Pensilvania lo expresaron de esta manera:No se requiere tectónica de placasPara mantener condiciones habitables en el planeta.Nuevamente, el equipo demostró que el ciclo del carbono podría mantenerse sin convección en la corteza planetaria volcánica (siempre que hubiera cantidades suficientes de elementos radiactivos en el manto).

Copérnico contra el hombre

Otra consideración importante es cómo esta hipótesis plantea preguntas sobre la naturaleza de la vida en la Tierra y en la tierra.En particular, ha vuelto a calentar el debate sobre si la Tierra es el epítome de un planeta habitable o un caso raro (o único).La primera posibilidad es un ejemplo del principio copernicano (también conocido como el principio neutral), que establece que la Tierra y la humanidad no están en una posición privilegiada para observar el universo.

En contraste, los Principios Humanos afirman que la observación científica es posible porque las leyes del universo son compatibles con el desarrollo de la vida consciente.Desde un punto de vista cosmológico, el Principio Cosmológico Antrópico afirma que la humanidad y la Tierra se encuentran en una posición privilegiada y no son ejemplos de normas.

En este sentido, la existencia de Waterworlds podría ser una señal de que los planetas similares a la Tierra son realmente muy raros en el espacio.Dependiendo de si son habitables o no, puede significar que especies como los humanos (terrestres, usuarias de herramientas, etc.) son pocas o simplemente únicas.De cualquier manera, ¡eso podría explicar por qué no tenemos noticias de nadie!

Aunque los científicos no pueden decir con certeza si los mundos acuáticos son incapaces de albergar vida o si los mundos acuáticos constituyen una proporción estadísticamente significativa de los planetas más allá del sistema solar, esta hipótesis refleja cómo nuestro conocimiento de los exoplanetas ha aumentado significativamente en los últimos años.También nos recuerda que el debate entre los principios copernicanos y humanos no ha terminado.

Aún así, es lo más interesante posible.Quizás David Brin dijo:

“Se ha descubierto que la Tierra orbita alrededor del borde más interno de la zona habitable del sol, o zona de “Ricitos de oro”.Y la Tierra puede ser anómala.Debido a que estamos tan cerca del sol, puede haber una atmósfera rica en oxígeno anormal y un pequeño océano anómalo para el mundo del agua…

“Entonces, ¿no sería rara en la galaxia la evolución de una criatura con manos y fuego como la nuestra?En ese caso, si construimos una nave espacial y salimos, probablemente encontraremos un mundo con muchos seres vivos. Pero todos son como Polinesia.Podemos encontrar mucha vida inteligente allí, pero todos son delfines, ballenas y calamares, y nunca puedes construir tu propia nave espacial”.

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.

¿Quieres contar el número de especies extraterrestres en nuestra galaxia?ir acalculadora de civilización alienígena!

Y echa un vistazo al resto de la serie Paradox de Beyond Fermi.

Astronomy Cast tiene varios episodios interesantes sobre este tema.AquíEpisodio 24: La paradoja de Fermi: ¿Dónde están todos los extraterrestres?,Episodio 110: Explorando la inteligencia extraterrestre,Episodio 168: Enrico Fermi,One Piece 273: La solución a la paradoja de Fermi.

fuente:

Breen, GD.El Gran Silencio – La Controversia Sobre la Vida Inteligente Extraterrestre.”Trimestral de la Royal Astronomical Society, vol.24, núm. 3 (1983)
Brugger, B. (et al.) “Posible estructura interna y composición de Proxima Centauri b.”Carta de revista astrofísica (2016)
Alibert, Y. Benz, W. “Formación y composición de planetas alrededor de estrellas de muy baja masa.”Astronomía Astrofísica, vol.598 (2017)
Unterborn, CT ( et al.) “Movimiento interno del planeta TRAPPIST-1 inferido a partir de una composición rica en agua.”Astronomía natural, vol.2 (2018)
Polly, B. Smai, A. “Ciclo del carbono y habitabilidad de los planetas del casquete estancado del tamaño de la Tierra.”Astrobiología vol.Nº 18, 7 (2018)
Cometa, E. Ford, E. “Habitabilidad del exoplaneta Waterworlds.”Sociedad Astronómica Estadounidense, vol.864, número 1 (2018)
Zeng, L. (et al.) “Interpretación de modelos de crecimiento de distribución de tamaño planetario.”Actas de la Royal Astronomical Society, vol.N° 116 N° 20 (2019)
Nisr, C. (et al.) “gran h₂La solubilidad de la sílice densa y su efecto en el interior de un planeta rico en agua.”Actas de la Royal Astronomical Society (2020)

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