Resumen (17 de Oct. De 2005): ¿Cuántas civilizaciones técnicamente avanzadas existen en nuestra galaxia?. Con este ensayo de Steven Soter, Científico residente del Centro de Estudios Antiguos de la Universidad de Nueva York, Astrobiology Magazine inicia la primera de una serie de experimentos 'Gedanken', o de pensamiento – divagaciones de científicos notables sobre misterios científicos en una serie de escenarios 'qué pasaría si...'.

La Tierra vista por la Voyager mientras se aleja: un pequeño punto azul pálido. Crédito: NASA

Con este ensayo de Steven Soter, Astrobiology Magazine presenta el primero en una serie de experimentos 'Gedanken' o de pensamiento – divagaciones de notables científicos sobre misterios científicos en una serie de escenarios 'que pasaría si...'. Los experimentos Gedanken, que han sido usados durante cientos de años por científicos y filósofos para reflexionar sobre problemas espinosos, descansan en el poder de la imaginación de uno para extrapolar estos escenarios a conclusiones lógicas. No implican instrumental de laboratorio ni, a menudo, ni siquiera datos experimentales. Se puede decir que son ensueños enfocados. Sin embargo, como en el famoso caso de los experimentos Gedanken de Einstein sobre cómo sería viajar sobre una onda de luz, han conducido a menudo a importantes progresos científicos.

Soter es científico residente del Centro de Estudios Antiguos de la Universidad de Nueva York, en la que imparte un seminario sobre Pensamiento Científico y Especulación, e investigador asociado del Departamento de Astrofísica en el Museo Americano de Historia Natural.

Frank Drake (arriba) cree que podría haber un millón de civilizaciones inteligentes en la Vía Láctea, y probablemente miles de millones de estas civilizaciones a través del universo. Cálculos del modelo pueden ser simulados con la simple calculadora de la Ecuación de Drake. Crédito imagen: Instituto SETI

En este ensayo, Soter examina la Ecuación de Drake, que se pregunta cuántas civilizaciones técnicamente avanzadas existen en nuestra galaxia. También revisa la Paradoja de Fermi, que cuestiona por qué, si hay otras civilizaciones tecnológicas cercanas, no hemos tenido noticias de ellas.

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Si existen civilizaciones en nuestra galaxia con niveles de tecnología al menos iguales al nuestro, deberíamos ser capaces de detectar alguna de ellas usando los radio telescopios. Y si las civilizaciones existen con tecnologías mucho más avanzadas que la nuestra, deberíamos esperar que hubieran colonizado millones de mundos habitables en la Vía Láctea, e incluso que hubieran visitado nuestro propio planeta. Si embargo no hay pruebas en los registros astronómicos, geológicos, arqueológicos o históricos de que civilizaciones extraterrestres existan o de que esos visitantes de otros mundos hayan estado alguna vez en la Tierra. ¿Significa eso, como algunos han concluido, que la nuestra es la única civilización de la galaxia?. ¿O podría haber un mecanismo autorregulador que limita la colonización intensiva de otros mundos?.

En 1961 el radio astrónomo Frank Drake ideó una ecuación para expresar cómo el número hipotético de civilizaciones observables en nuestra galaxia dependería de un amplio rango de factores astronómicos y biológicos, tales como el número de planetas habitables por estrella, y la fracción de mundos habitados que dan origen a la vida inteligente. La Ecuación de Drake ha conducido a serios estudios y alentado la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI). También ha provocado burla y hostilidad. El novelista Michael Crichton denunciaba recientemente la ecuación como 'literalmente absurda', incapaz de ser probada, y por consiguiente 'no científica'. La Ecuación de Drake, dijo, también abría la puerta a otras formas de lo que el llamó 'basura perniciosa' en el nombre de la ciencia, incluyendo el uso de modelos matemáticos del clima para caracterizar el calentamiento global.

Crichton apuntaba correctamente que cualesquiera 'respuestas' numéricas producidas por la Ecuación de Drake no pueden ser más que conjeturas, ya que la mayoría de los términos de la ecuación son desconocidos cuantitativamente en muchos órdenes de magnitud. Pero él está completamente equivocado al proclamar que la ecuación es 'absurda'. Una ecuación describe cómo se relacionan lógicamente los elementos de un problema, tanto si conocemos sus valores numéricos como si no. Los astrónomos comprenden perfectamente bien que la Ecuación de Drake no puede probar nada. Más bien la valoramos como la forma más útil de organizar nuestra ignorancia de una cuestión difícil dividiéndola en partes manejables. Este tipo de análisis es estándar, y una técnica reconocida del pensamiento científico. A medida que las nuevas observaciones emergen, la Ecuación de Drake puede ser modificada como sea necesario o incluso sustituida en su totalidad. Pero ésta aporta el necesario punto de partida.

"En lugares como Io (izquierda) y Titán (derecha), podemos encontrar la primera prueba de otras bioquímicas que están más allá de nuestro poder de predicción" -Frank Drake

Cuando Drake propuso su ecuación por primera vez, no teníamos forma de estimar ninguno de sus términos más allá del primero, que representa la tasa de formación estelar en nuestra galaxia. Después en 1995, los astrónomos comenzaron a descubrir planetas en órbita alrededor de otras estrellas. Estos resultados prometen ahora afinar nuestras estimaciones para el segundo término de la ecuación, que indica el número de mundos habitables por estrella. ¿Quién sabe que descubrimientos inesperados nos hablarán sobre los otros términos de la ecuación?

En la antigüedad clásica, cuando Aristarco concibió la visión heliocéntrica del sistema solar y Demócrito desarrolló una teoría atómica de la materia, no tenían forma posible de probar sus ideas. Las herramientas de observación necesarias y los datos no existirían durante otros dos mil años. Por supuesto, los Crichtons de la antigüedad denunciaron esas especulaciones como perniciosas. Pero cuando llegó finalmente su hora, las antiguas ideas estaban todavía allí, esperando silenciosamente a inspirar y alentar a Copérnico y Galileo, y a los pioneros de la moderna teoría atómica, que dieron los primeros pasos para probar las teorías. Puede llevar siglos, pero con el tiempo la Ecuación de Drake y todos sus elementos, será comprobable.

Podemos expresar la ecuación de Drake de muchos modos, todos los cuales son más o menos equivalentes. He aquí una forma:

N = R_s n_h f_l f_i f_c L

Donde N es el número de civilizaciones en nuestra galaxia, expresada como el producto de seis factores: Rs es el índice de formación estelar, nh es el número de mundos habitables por estrella, fl es la fracción de mundos habitables en los que surge la vida, fi es la fracción de mundos habitados con vida inteligente, fc es la fracción de formas de vida inteligente que producen civilizaciones, y L es el tiempo de vida medio de esas civilizaciones.

"...un insecto es más complejo que una estrella, ... y es una oportunidad más grande de comprender" --M. Rees Crédito: NASA

El índice de formación estelar en nuestra galaxia es de aproximadamente diez por año. Podemos definir los mundos habitables de forma conservadora como aquellos con agua líquida en la superficie. Muchos más mundos probablemente tienen agua líquida sólo bajo la superficie, pero cualquier vida subterránea en esos mundos probablemente no produciría una civilización observable. Descubrimientos recientes de otros sistemas planetarios sugieren que los mundos habitables son comunes y que nh es de al menos uno de esos planetas por cada cien estrellas.

Los términos restantes de la ecuación dependen de la biología y el desarrollo social de otros mundos, y aquí somos profundamente ignorantes. Nuestra experiencia local puede aportar alguna guía, sin embargo. Sabemos que la vida en la Tierra surgió casi tan pronto como las condiciones lo permitieron . en cuanto la corteza se enfrió lo suficiente para que el agua líquida persistiera. Este hecho sugiere que las condiciones para el origen de la vida en otros mundos habitables no son restrictivas, y que el valor de fl está más cerca del uno que del uno por mil. Pero eso es sólo una suposición. Nadie sabe cómo empezó la vida en la Tierra, y no podemos generalizar a partir de un solo caso.

Las condiciones para la vida inteligente son probablemente más restrictivas. En la Tierra este paso primero requirió la evolución de animales complejos, que surgieron unos tres mil millones de años después del origen de la vida, y después el desarrollo de cerebros capacitados para el pensamiento abstracto, lo que llevó otros quinientos millones de años. Entre los millones de especies animales que han vivido en la Tierra, probablemente sólo una ha tenido alguna vez inteligencia suficiente para comprender la Ecuación de Drake. Esto sugiere que fi podría ser una fracción muy pequeña.

La probabilidad de que la vida inteligente desarrolle una civilización depende de la evolución de órganos que manipulen el entorno. En la Tierra, las ballenas y delfines pueden muy bien tener inteligencia suficiente para el pensamiento abstracto, pero carecen de los medios para fabricar herramientas. Los humanos, con manos hábiles, comenzaron a fabricar herramientas hace aproximadamente un millón de años. Comenzando hace unos diez mil años, las civilizaciones basadas en la agricultura surgieron independientemente varias veces, en Mesopotamia, Egipto, China, México, Perú, y Nueva Guinea. Esto sugiere que el valor de fc es grande, pero nuevamente no deberíamos generalizar a partir de la experiencia de sólo una especie inteligente y capaz de manipular.

Llegamos ahora al término más desconcertante, el tiempo de vida medio L de una civilización. La Ecuación de Drake asume que, cualesquiera que sean los otros factores, el número de civilizaciones actualmente en nuestra galaxia es directamente proporcional a su tiempo de vida medio. Cuanto más tiempo vivan, más civilizaciones existirán en un momento dado. Pero, ¿cuál es la esperanza de vida de una civilización?. En la Tierra, docenas de civilizaciones importantes han florecido y decaído en los últimos diez mil años. Su tiempo de vida medio es de unos cuatro siglos. Pocas de las civilizaciones de la Tierra han durado hasta los dos mil años.

La historia y la arqueología muestran que el colapso de cualquier civilización dada causa sólo un hueco temporal en el registro de civilizaciones de la Tierra. Otras civilizaciones surgen con el tiempo, bien de las ruinas de la que colapsó o independientemente y en cualquier otro lugar. Esas civilizaciones también colapsan a la larga, pero otras nuevas continúan emergiendo.

El co-autor de Cosmos Steven Soler y la Dra. Dora Katsonopoulou en las ruinas de Helike, una antigua ciudad griega destruida por un terremoto y tsunami en el 373 AC..

Por ejemplo, en el este del Mediterráneo y al final de la Edad del Bronce, la imperante civilización Micénica sufrió un colapso catastrófico generalizado alrededor del 1100 AC. Durante los varios siglos de 'oscuridad' que siguieron, la población fue analfabeta, empobrecida y relativamente pequeña – pero no se extinguió. La civilización clásica surgió gradualmente y floreció, y dio origen al Imperio Romano, que se colapsó a si mismo en el siglo quinto DC. Siguió el periodo de la empobrecida Edad Oscura, pero con el tiempo el comercio y la cultura resucitaron, conduciendo al Renacimiento. Cada resurgimiento de la civilización fue estimulado en parte por la supervivencia de reliquias del pasado.

Nuestra civilización tecnológica global, con sus raíces en la Edad de Bronce mediterránea, se encamina ahora de forma discutible hacia el colapso. Pero eso no será el fin de la civilización sobre la Tierra – no mientras la especie humana sobreviva. Y el tiempo de vida biológico de nuestra especie es probablemente de varios millones de años, incluso si lo hacemos lo peor posible.

Deberíamos también distinguir entre la longevidad de un simple episodio de civilización y el tiempo de vida sumado de una secuencia de civilizaciones. Casi todas las discusiones de la Ecuación de Drake han pasado por alto esta distinción y por tanto han subestimado significativamente L.

El valor correcto de L no es la duración media de un solo episodio de civilización en un planeta, que para la Tierra es de unos 400 años. En cambio, L es mucho más grande, siendo la suma de los episodios recurrentes de civilización, y constituye una fracción sustancial del tiempo de vida biológico de las especies inteligentes. El tiempo de vida medio para los mamíferos es de unos cuantos millones de años. Supongamos que la especie humana dure otro millón de años y que nuestros descendientes tengan episodios recurrentes de civilización durante más del 10 por ciento de ese tiempo. Entonces el tiempo de vida medio efectivo de la civilización sobre la Tierra excederá los 100 000 años, o 250 veces la duración de un solo episodio. Con otros factores semejantes, esta consideración generalmente descuidada debería incrementar el número esperado de civilizaciones en nuestra galaxia en al menos cien veces.

Una supernova. Crédito imagen: NASA/CXC/Rutgers/J. Hughes

Ya que el tiempo de vida total de civilización en un planeta puede ser de sólo cien mil años, deberíamos permitir la posibilidad de que una pequeña minoría de formas de vida inteligente, digamos una entre mil, ha logrado usar su inteligencia y tecnología para sobrevivir a las escalas de tiempo de la evolución estelar – esto es, del orden de mil millones de años. En ese caso, el tiempo de vida medio efectivo de las civilizaciones en nuestra galaxia sería de alrededor de un millón de años.

Si ahora insertamos números en la Ecuación de Drake que representen el amplio rango de estimaciones plausibles para los distintos términos, encontramos que el número N de civilizaciones en nuestra galaxia podría oscilar desde unos cuantos miles a cerca de una en diez mil. El último (y pesimista) caso es equivalente a encontrar nada más que una civilización entre diez mil galaxias, así que la nuestra sería la única en la Vía Láctea. En el anterior (y optimista) caso, la civilización más cercana podría estar lo bastante cerca de nosotros como para detectar sus señales de radio. Así, las estimaciones para N cubren todo el espectro. Mientras que esto exaspera a los críticos que demandan respuestas concretas de la ciencia, no invalida el poder conceptual de la Ecuación de Drake.

Si han surgido muchas civilizaciones en nuestra galaxia, podríamos esperar que alguna de ellas enviara colonias, y alguna de esas colonias enviara todavía más colonias. Las olas resultantes de colonización se habrían extendido a través de la Vía Láctea en un tiempo menor que la edad de nuestra galaxia. Así que ¿dónde están todas esas civilizaciones extraterrestres?. ¿Por qué no las hemos visto?. El físico Enrico Fermi expuso el primero la cuestión en 1950. Muchas respuestas se han propuesto desde entonces, incluyendo (1) la nuestra es la primera y única civilización que ha surgido en la Vía Láctea, (2) los extraterrestres existen pero se ocultan, y (3) ya han estado aquí y nosotros somos sus descendientes. En su libro ¿Dónde está todo el mundo? Stephen Webb considera cincuenta soluciones propuestas para la llamada 'Paradoja de Fermi' pero omite la explicación que más incita al pensamiento de todas, una a la que yo llamo la Hipótesis de la Cuarentena Cósmica.

El radio telescopio Very Large Array (VLA) se usa por el SETI para escuchar señales de radio producidas artificialmente desde fuera de nuestro sistema solar. ¿Por qué no hemos recibido contacto de otra civilización? La Paradoja de Fermi. Crédito:NRAO

En 1981 el cosmólogo Edward Harrison sugirió un potente mecanismo de auto regulación que podría resolver elegantemente la paradoja. Cualquier civilización decidida a la colonización intensiva de otros mundos estaría guiada por un impulso territorial expansivo. Pero esa naturaleza agresiva sería inestable en combinación con los inmensos poderes tecnológicos requeridos para el viaje interestelar. Una civilización como esa se autodestruiría mucho antes de que pudiera alcanzar las estrellas.

El incontenible viaje territorial que sirvió a la evolución biológica tan bien durante millones de años se convierte en una pesada carga para una especie una vez que consigue poderes más que suficientes para su auto-destrucción. LA Vía Láctea bien podría contener civilizaciones más avanzadas que la nuestra, pero deben haber pasado a través de un filtro de selección natural que elimina, por la guerra u otras catástrofes medioambientales auto infligidas, a esas civilizaciones guiadas por una expansión agresiva. Esto es, la adquisición de una poderosa tecnología selecciona en última instancia hacia la sabiduría.

Sin embargo, supongamos una civilización extraterrestre que de algún modo halla la forma de lanzar la agresiva colonización de otros sistemas planetarios a la vez que evita su autodestrucción. Sería necesario sólo un caso como ese, y nuestra galaxia habría sido invadida por las sucesivas colonias de la civilización. Pero Harrison propuso un posible mecanismo de seguridad que entra en juego en el caso de que falle el mecanismo de auto-regulación. Las civilizaciones más evolucionadas de la galaxia, sugirió, advertirían cualquier mundo emergente que diera muestras de lanzar una campaña de conquista galáctica, y lo cortarían de raíz. Una inteligencia avanzada podrían considerar cualquier prospección de la difusión exponencial a lo largo de la Vía Láctea de colonias auto replicantes de la misma forma que nosotros consideramos la erupción de una epidemia mortal. Tendrían una buena razón, y presumiblemente la capacidad, para suprimirla como una medida de higiene galáctica.

Puede haber muchas civilizaciones altamente evolucionadas en nuestra galaxia, y alguna de ellas pueden ser incluso las colonias interestelares de otras. Pueden controlar tecnologías mucho más poderosas que la nuestra, aplicadas a propósitos que apenas podemos imaginar. Pero los mecanismos de regulación de Harrison imposibilitarían cualquier implacable ola de colonización que conquistara y devorara la Vía Láctea.

Por las apariencias, la civilización dominante en nuestro planeta es del tipo expansivo territorial, y por tanto está destinada a la autodestrucción. Sólo si podemos regular inteligentemente nuestro crecimiento obsesivo y nuestras tendencias autodestructivas es posible que nuestra civilización sobreviva lo suficiente para conseguir la comunicación interestelar.

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Steven Soter es científico residente del Centro de Estudios Antiguos de la Universidad de Nueva York, en la que imparte un seminario sobre Pensamiento Científico y Especulación, e investigador asociado del Departamento de Astrofísica en el Museo Americano de Historia Natural.




Otros experimentos “Gedanken”, o de pensamiento, publicados en Astrobiology Magazine y traducidos por Astroseti:

• Una biosfera en la sombra, por Carol Cleland


• Arca de Noé en la Luna, por Bernard Foing