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¿Estamos solos en el universo? Esta es una de las preguntas más importantes que la ciencia está tratando de responder. Muchos se inclinan a pensar que efectivamente hay vida más allá de la Tierra. Después de todo, hay miles de millones de galaxias, cada una con miles de millones de estrellas. Seguramente, entre ellos, debe haber otros planetas similares a la Tierra y estrellas similares al Sol capaces de sembrar vida.

Pero por muy innovador que sea encontrar microbios en otro planeta, eso palidecería en importancia para hacer contacto con otra civilización alienígena.

De hecho, hay una manera de estimar cuántas civilizaciones extraterrestres pueden residir en la Vía Láctea gracias a un modelo estadístico desarrollado en la década de 1960 conocido como la ecuación de Drake, llamada así por el astrónomo Dr. Frank Drake.

¿Qué es la ecuación de Drake?

La ecuación de Drake, una fórmula matemática para la probabilidad de encontrar vida o civilizaciones avanzadas en el universo. Crédito: Universidad de Rochester.

La ecuación de Drake es un método probabilístico para estimar el número de civilizaciones extraterrestres avanzadas (N) que albergan tecnología capaz de comunicar su existencia.

La ecuación de Drake en sí es:

N = R * xfpxnexflxfixfcx L

Dónde:

  • R * representa la tasa promedio de formación de estrellas en nuestra galaxia
  • fp es la fracción de estrellas que tienen planetas
  • ne es la fracción de planetas que orbitan alrededor de sus estrellas anfitrionas en la zona habitable, también conocida como la zona de Goldielocks, es decir, pueden albergar agua líquida en la superficie y vida
  • fl es la fracción de planetas que podrían albergar vida y, de hecho, desarrollan vida en algún momento
  • fi es la fracción de planetas que albergan vida que evoluciona hacia una especie inteligente capaz de fundar civilizaciones
  • fc es la fracción de civilizaciones que desarrollan tecnología que emite señales detectables de su existencia en el espacio (es decir, señales de radio artificiales)
  • L es el período de tiempo durante el cual las civilizaciones extraterrestres liberan señales detectables en el espacio (antes de que se extingan, por ejemplo)

La historia de cómo la ecuación de Drake se remonta a principios de la década de 1950, cuando la radioastronomía, el estudio de las frecuencias de radio de los objetos celestes, se generalizó. Si podían detectar señales de radio de púlsares y galaxias lejanas, también deberían poder detectar señales extraterrestres artificiales, pensaron los científicos en ese momento.

Frank Drake posando junto a su famosa ecuación. Crédito: SETI.org.

Primero, los científicos escucharon señales de radio artificiales de Marte. Luego, a fines de la década de 1950, los físicos Giuseppe Cocconi y Philip Morrison argumentaron en un documento histórico que los radiotelescopios se habían vuelto lo suficientemente sensibles como para poder detectar transmisiones de radio de otros sistemas estelares. La pareja de científicos argumentó además que algunos de estos mensajes probablemente se transmitirían a una frecuencia de 1420,4 Mhz, que corresponde a la longitud de onda del hidrógeno neutro. Dado que el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, sería lógico que una civilización avanzada transmitiera su existencia en esta frecuencia a otros sistemas estelares.

El Dr. Frank Drake, un joven astrónomo en ese momento, había llegado de forma independiente a la misma conclusión que Cocconi y Morrison. En la primavera de 1960, Drake se embarcó en la primera búsqueda por radio de microondas de señales de otro sistema solar, apuntando la antena de 85 pies del Observatorio Nacional de Radioastronomía en Green Bank, West Virginia, sintonizada a 1.420 Mhz, en la dirección de dos Sun cercanos. -como estrellas.

Poco después, en una reunión en las instalaciones de Green Bank en 1961, Drake pronunció un discurso en el que reveló por primera vez su famosa ecuación como una forma de estimular la discusión científica y el interés en torno a la búsqueda de vida extraterrestre inteligente.

Mientras planificaba la reunión, me di cuenta de que unos días antes necesitábamos una agenda. Así que escribí todas las cosas que necesitabas saber para predecir lo difícil que será detectar vida extraterrestre. Y mirándolos se volvió bastante evidente que si los multiplicabas todos juntos, obtenías un número, N, que es el número de civilizaciones detectables en nuestra galaxia. Esto estaba dirigido a la búsqueda por radio, y no a buscar formas de vida primordiales o primitivas, dijo Drake.

Estos esfuerzos pioneros provocaron el movimiento de Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI) encabezado por científicos soviéticos y estadounidenses. A fines de la década de 1980, se establecieron proyectos SETI a gran escala que examinaron miles de estrellas similares al sol a la vez, culminando con el Proyecto Phoenix de la NASA, la búsqueda de inteligencia extraterrestre más sensible y completa del mundo. El Proyecto Phoenix finalmente se trasladó al ahora desaparecido observatorio de Arecibo, que se derrumbó el año pasado en Puerto Rico, y escaneó casi 800 estrellas, todas dentro de una distancia de 200 años luz, en frecuencias entre 1200 y 3000 MHz.

Aunque los científicos de SETI regresaron con las manos vacías y el interés (junto con la financiación pública) disminuyó, la búsqueda de vida inteligente continúa. El Instituto SETI, de financiación privada, está construyendo actualmente un conjunto dedicado de telescopios que equivaldrá a un radiotelescopio de 100 metros, conocido como Allen Telescope Array (ATA). Este será el primer radiotelescopio diseñado desde cero con el único propósito de realizar búsquedas SETI. Los primeros 42 elementos ya se han instalado en el Observatorio Hat Creek, situado en las Montañas Cascade, a unas 300 millas al norte de San Francisco.

Entonces, ¿cuántas civilizaciones alienígenas avanzadas hay por ahí?

La ecuación de Drake no tiene exactamente sus raíces en la ciencia dura y es más un marco especulativo. A lo largo de los años, la ecuación recibió muchas críticas de la comunidad científica debido a las muchas suposiciones que hace. Por ejemplo, el primer exoplaneta se descubrió en 1992, más de 30 años después de que Drake propusiera su ecuación.

Aunque podemos estimar algunos factores de la ecuación con una confianza relativamente alta, sabemos, por ejemplo, que hay alrededor de dos billones de galaxias en el universo conocido y que la Vía Láctea alberga entre 200 y 400 mil millones de estrellas, otras variables son mucho más inciertas. En particular, las probabilidades de que un exoplaneta en la zona habitable albergue vida es quizás la más difícil de medir, ya que hasta ahora solo conocemos un planeta capaz de hacerlo, la Tierra.

La ecuación de Drake se hizo famosa por el difunto Carl Sagan, quien la presentó durante un episodio de su serie atemporal Cosmos . Pero desde que Sagan habló por primera vez sobre la ecuación de Drake, muchas cosas han cambiado. Gracias a las observaciones del telescopio Kepler, ahora tenemos una idea mucho más firme de cuántos mundos similares a la Tierra pueden existir.

Procesando la ecuación de Drake con varios valores, el número N de civilizaciones avanzadas en la Vía Láctea varía desde 0.000000000091 (probablemente estamos solos en la Vía Láctea) hasta 15,600,000 (la Vía Láctea alberga millones de distintas civilizaciones inteligentes).

En un estudio de 2016 publicado en la revista Astrobiology , Adam Frank, profesor de física y astronomía en la Universidad de Rochester, y Woodruff Sullivan, astrobiólogo de la Universidad de Washington, analizaron esta cuestión desde otro ángulo.

En lugar de preguntar cuántas civilizaciones pueden existir en la Vía Láctea, la premisa principal de la ecuación de Drake, los dos científicos calcularon las probabilidades de que los humanos representen la única especie tecnológica que haya surgido. Cambiar la pregunta significa que, en lugar de adivinar las probabilidades de que se desarrolle vida avanzada, los dos calcularon las probabilidades de que no ocurra para que la humanidad sea la única civilización avanzada en toda la historia del universo observable.

Este cambio de enfoque elimina la incertidumbre de la cuestión del tiempo de vida de la civilización y nos permite abordar lo que llamamos la cuestión arqueológica cósmica. ¿Con qué frecuencia en la historia del universo ha evolucionado la vida hasta un estado avanzado? dijo Sullivan.

Al aplicar los datos más recientes sobre exoplanetas en ese momento, Sullivan y Frank encontraron que las probabilidades de que la civilización humana sea única en el cosmos (210 22 estrellas) es de aproximadamente una en 10 billones de billones, o una parte en 10 22 .

Uno en 10 billones de billones es increíblemente pequeño, dice Frank. Para mí, esto implica que es muy probable que otras especies inteligentes productoras de tecnología hayan evolucionado antes que nosotros. Piénsalo de esta manera. Antes de nuestro resultado, sería considerado un pesimista si imaginara que la probabilidad de desarrollar una civilización en un planeta habitable fuera, digamos, una en un billón. ¡Pero incluso esa conjetura, una posibilidad entre un billón, implica que lo que sucedió aquí en la Tierra con la humanidad, de hecho, sucedió alrededor de 10 mil millones de veces en la historia cósmica!

La ecuación de Drake y la paradoja de Fermis

Pero si eso fuera cierto, ¿dónde están todos los extraterrestres? Esta es la pregunta que el físico Enrico Fermi, el inventor del primer reactor nuclear del mundo, también se hizo cuando planteó su famosa paradoja de Fermi, la noción de cómo hay un número virtualmente ilimitado de estrellas, pero no se ve mucha vida flotando.

La pregunta es válida cuando se considera:

  • No hay nada especial en nuestro sol, es joven, de tamaño mediano y similar a miles de millones de otras estrellas en nuestra galaxia.
  • Se cree que hay entre 100 y 400 mil millones de planetas en la Vía Láctea. Teniendo en cuenta que apareció vida inteligente en uno, es razonable considerar que debería haber al menos algún otro tipo de vida inteligente en otras partes de la galaxia.
  • Millones de años de progreso tecnológico significan que una especie inteligente debería tener la capacidad de viajar a estrellas distantes e incluso a otras galaxias. Solo mire cómo ha cambiado nuestro mundo en los últimos 100 años.
  • Según los matemáticos Duncan Forgan y Arwen Nicholson de la Universidad de Edimburgo, las naves espaciales autorreplicantes que viajan a una décima parte de la velocidad de la luz podrían atravesar toda la Vía Láctea en apenas 10 millones de años. Esto significa que la civilización podría potencialmente colonizar toda la galaxia en un par de millones de años. Excepto que no sucedió.

La explicación más sencilla de esta paradoja es que la gran mayoría de estas civilizaciones alienígenas avanzadas, si no todas, se extinguieron. Quizás nosotros también nos extinguiremos tan rápido como llegamos a este mundo.

El universo tiene más de 13 mil millones de años, dijo Sullivan. Eso significa que incluso si ha habido mil civilizaciones en nuestra propia galaxia, si solo viven tanto como nosotros hace aproximadamente diez mil años, entonces es probable que todas ellas ya estén extintas. Y otros no evolucionarán hasta que nos hayamos ido. Para que tengamos muchas posibilidades de éxito en la búsqueda de otra civilización tecnológica activa contemporánea, en promedio deben durar mucho más que nuestra vida actual.

Dadas las grandes distancias entre las estrellas y la velocidad fija de la luz, es posible que nunca podamos tener una conversación con otra civilización de todos modos, dijo Frank. Si estuvieran a 20.000 años luz de distancia, cada intercambio tardaría 40.000 años en ir y venir.

La inevitabilidad de la autoaniquilación de la vida inteligente es una opinión compartida por científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y Caltech, quienes también dieron su propio giro a la ecuación de Drake en un estudio de 2020.

Los investigadores descubrieron que era más probable que la vida surgiera a unos 13.000 años luz de los centros galácticos, donde existe la mayor densidad de estrellas similares al Sol. El marco de tiempo óptimo para el desarrollo de civilizaciones extraterrestres se estimó en 8 mil millones de años después de la formación de la galaxia. A modo de comparación, la Tierra está a unos 25.000 años luz del núcleo galáctico y la vida inteligente compleja evolucionó unos 13.500 millones de años después de que se formara la Vía Láctea.

Según los investigadores, la mayoría de las civilizaciones que han aparecido antes que nosotros probablemente se hayan autoaniquilado. Otras civilizaciones que todavía están activas en la galaxia son probablemente jóvenes, debido a la propensión de la vida inteligente a erradicarse. Durante un período de tiempo lo suficientemente largo, la probabilidad de autoaniquilación bordea la certeza.

Como no podemos asumir una baja probabilidad de aniquilación, es posible que la vida inteligente en otras partes de la Galaxia sea aún demasiado joven para que la observemos. Por lo tanto, nuestros hallazgos pueden implicar que la vida inteligente puede ser común en la galaxia, pero aún es joven, lo que respalda el aspecto optimista de la práctica de SETI (búsqueda de inteligencia extraterrestre), escribieron los autores en su estudio.

Nuestros resultados también sugieren que nuestra ubicación en la Tierra no se encuentra dentro de la región donde se asienta la vida más inteligente, y las prácticas SETI deben estar más cerca del interior de la galaxia, preferiblemente en el anillo de 4 kpc (kiloparsec) del Centro Galáctico.

Otras posibles explicaciones para el aparente silencio en el universo incluyen la posibilidad de que la vida sea extremadamente rara (por no hablar de la variedad inteligente) o que la humanidad sea demasiado pronto para la fiesta. Puede que estemos solos, pero sólo por el momento.

Este artículo apareció originalmente en 2021.

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