la ecuación de Drake

Por fin tengo terminada la entrada que prometí la semana pasada, espero que compense que no haya podido escribir este fin de semana. Esta entrada trata sobre un tema fundamental en astrobiología, astrofísica y en el proyecto SETI (Search for Extra Terrestrial Inteligence). Es la famosa ecuación de Drake, o qué parámetros definen la probabilidad de que un planeta sea habitable, albergue vida, o llegue a constituir la cuna de una civilización. En la entrada del otro día dijimos que Frank Drake, presidente del instituto SETI, diseñó en 1961, diez años después de que Enrico Fermi expresara su interés por la vida extraterrestre, una ecuación, que permite predecir la cantidad de civilizaciones que pueden comunicarse actualmente en la galaxia. Ya que en las soluciones habituales a esta ecuación se ve un número de civilizaciones posibles muy superior a la observadas (aparte del homo sapiens, ninguna), la duda surge respecto a la fiabilidad de los distintos parámetros. Este dato ha sido muy discutido desde 1961, arrojando la ecuación datos muy variados, desde las 10 civilizaciones iniciales calculadas por Drake, a las más pesimistas, que dicen que solo habría 1 cada mil doscientos millones de años. Estos últimos resultados a pesar de ser pesimistas en exceso, son más realistas que los primeros y constituyen una solución posible a la paradoja de Fermi, la llamada hipótesis de la tierra especial, tanto que puede inducirnos a pensar en la preterminación. Bueno ahora sin ir más lejos les presento la revolucionaria ecuación:

N= R^*·f_p·n_e·f_l·f_i·f_c·L

Así vista la verdad es que no da tanto miedo, pero esa simple ecuación de primer grado es la culpable de que nos sintamos solos en la grandeza del universo. Como os imaginareis, esas efes son los parámetros cuyo valor se discute y son el tema de la entrada, analizar cada parámetro, ver dónde nos encontramos nosotros dentro de él y calcular su valor o, por lo menos conocer los arrojados por los científicos. N es el número de civilizaciones que pueden estar actualmente emitiendo información al espacio (ondas de radio, naves, láser, etc...) . Para calcular el número de civilizaciones en el universo basta con multiplicar N por el número aproximado de galaxias, unas 500.000.000.000, casi nada. Por eso, hasta los resultados más pesimistas nos dán unos cientos de civilizaciones comunicándose en nuestro universo, pero alejados por millones de años luz, el contacto es altamente improbable. Empecemos con el va

Formación Anual de estrellas en nuestra galaxia (R*)  

Este parámetro determina la cantidad de estrellas que se forman cada año en nuestra galaxia, está directamente relacionada con las civilizaciones que puede haber en esta ya que la única manera conocida de vida es la que se desarrolla en un planeta a la órbita de una estrella. Ya que la ecuación de Drake es un cálculo anual, necesitamos saber el numero de estrellas que van a tener la oportunidad de desarrollar vida, si consideráramos todas, nuestro cálculo sería de todas las civilizaciones que hay o han habido alguna vez en la galaxia. Aun que parezca que el proceso de formación de una estrella es algo muy lento, lo cual es indudable, ya que es del orden de cientos de millones de años, hay muchas más estrellas en la vía láctea de las que pudiésemos pensar, por eso este parámetro arroja valores no muy pesimistas.

Según los primeros cálculos de Drake, se crean unas diez estrellas anualmente en la vía láctea. Datos más actuales y precisos de mediciones de la NASA, arrojan tasas de 7 estrellas por año, cifra no muy alejada de las previsiones originales. Sin embargo hay que tener en cuenta que no todas las estrellas son aptas para  contener vida inteligente, las gigantes rojas emiten muy poca radiacción y por tanto la zona habitable de la órbita se encuentra muy cerca de  la estrella como para asegurar la prosperidad en un planeta. Al lado opuesto, las estrellas azules emiten radiación muy energética, la cual destruiría todo intento de vida en el planeta. Solo las estrellas amarillas de tipo G como el sol son válidas para el desarrollo de vida. Esto reduce la estimación inicial a 1,379 estrellas anuales. Se debería tener en cuenta además que las estrellas en zonas de gran actividad estelar, con supernovas cercanas cada pocos millones de años, no son útiles, asi como tampoco las alejadas de actividad estelar, ya que las supernovas tiene un papel fundamental como bomba de evolución.

Cantidad de esas estrellas en torno a las cuales orbitan planetas (f_p)

Debido a nuestro escaso conocimiento sobre la formación de sistemas solares, es difícil calcular exactamente cuantos planetas suelen orbitar en torno a una estrella. Y debido a nuestros aparatos de medición mediocres un estudio estadístico es una tarea de titanes casi imposible de realizar. Drake estableció el valor inicial en 1 de cada dos estrellas, para las previsiones actuales se utiliza como dato una de cada tres.

Cantidad de esos planetas cuya órbita no excéntrica se desarrolla en la zona habitable (n_e)

Existe una zona del plano de la eclíptica en toda estrella llamada zona habitable, en esta zona se dan las condiciones necesarias para que se puedan formar los compuestos necesarios para que surja vida. En el sistema solar  esta zona queda delimitada por Venus en un extremo y Marte al otro, con la tierra situada aproximadamente en el centro. Esta zona varía su amplitud dependiendo de la estrella, de su tamaño, su composición y de otros datos. las características fundamentales son presentar una temperatura aceptable para la formación de vida, es decir que entre el rango de temperaturas de un planeta en ella se encuentre el punto triple del agua (0,01 ºC) a la que el agua puede presentarse en estado líquido, sólido y gaseoso. Además en este parámetro han de excluirse los planetas con órbitas altamente excéntricas, es decir que forman grandes elipses y salen de la zona habitable durante algún momento durante su movimiento de traslación. Por otra parte si algún planeta compartiese su órbita con un cinturón de asteroides, el bombardeo al que viese sometido eliminaría cualquier posibilidad de evolución en él.

Drake utilizó un muy optimista 2 para este valor. Actualmente se ha aceptado uno de cada doscientos como un valor más real, posiblemente al perfeccionarse los métodos de detección de planetas este valor aumente considerablemente.

Planetas en los que la vida se ha desarrollado (f_l)

No en todos los planetas dentro de una ecosfera desarrollan vida, a pesar de que el experimento de  Miller demostraron que en un ambiente parecido al de nuestro planeta es muy probable y rápida la formación de componente de la vida esto no significa que de lugar a ella de la misma forma. Algunos planetas no tienen atmósfera adecuada, o carecen de agua, vital para la formación de la vida basada en el carbono. En 2002 un experimento de  Charles H. Lineweaver y Tamara M. Davis estimó que de cada doscientos planetas orbitando una ecosfera durante al menos 1.000 millones de años, trece desarrollan vida. Otra vez estos valores quedan muy por debajo de los de Drake, que decía que cada planeta tenía un 50% de probabilidades de generar vida.

Probabilidad de que la vida evolucione en vida inteligente (f_i)

Este es uno de los grandes desconocidos, una de esas preguntas que mueven la filosofía y que la ciencia puede explicar como, pero no por qué. Durante miles de millones de años ha existido vida sobre el planeta tierra, más o menos especializada o perfeccionada. Desde hace unos 200 millones de años la vida ha cambiado poco, salvo por una brutal excepción. Un posible resultado de una carambola biológica, un efecto mariposa de la evolución. Una especie desarrolla una serie de capacidades que le permiten pensar, analizar, profundizar y conocer. Además puede transmitir esos conocimientos, esas ideas a sus semejantes, creando un conocimiento colectivo. No se sabe que probabilidades tiene la evolución de generar una carambola similar, lo único que podemos es extrapolar nuestra situación. Si durante 3.700 millones de años de vida, solo durante 200.000 ha habido vida inteligente la probabilidad de que esta aparezca cada año es muy baja.

Sin embargo no sabemos si es que estamos en un caso excepcional en el que en nuestro planeta la vida ha tardado muchísimo en evolucionar hasta nosotros o es que  lo normal es que la vida no sea inteligente. Una de las claves son las bombas biológicas, que se encargan de, mediante extinciones masivas, refrescar la vida del planeta si se ha estancado en algún punto de su evolución. Júpiter tiene un efecto de bomba similar al enviar periódicamente, en intervalos muy largos, cometas del cinturón de asteroides hacia nuestra órbita. La cantidad de supernovas usual en nuestra región de la galaxia también constituye una bomba de evolución. Quizá la tierra tiene una bomba óptima que le ha permitido desarrollar vida inteligente muy rápido, pero es un dato desconocido todavía.

Probabilidad de que la vida inteligente desarrolle tecnologías de la comunicación (f_c)

De nuevo volvemos a tener que extrapolar las conclusiones, calculamos de entre todo el tiempo que llevamos en el planeta el que llevamos emitiendo señales. Son unos 100 años de entre 200.000, con lo cual el valor vuelve a quedar debajo de las premisas iniciales de Drake. Si sabemos que hemos estado mucho años de nuestra historia atascados tecnológicamente o evolucionando de forma lenta, entonces quizás otra civilización podría emitir radiofrecuencias antes. Pero todo esto son solo conjeturas, es más, puede que las civilizaciones alienígenas no utilicen radiofrecuencias o las utilicen durante menos tiempo que nosotros, dificultando su localización.

Vida media de la edad industrial de una civilización (L)

Drake tomó como premisa que una civilización solo emite señales al espacio cuando se encuentra en un determinado espacio de su desarrollo. Después o bien se ha extinguido o  ha desarrollado formas focalizadas de comunicarse, mejorando la eficiencia y no emitiendo señales al espacio, de forma que su localización es imposible. Drake estimó un valor de 10.000 años, absolutamente surrealista en nuestro caso, puesto que las radiocomunicaciones se vienen sustituyendo durante los últimos años por otras más eficientes, como las redes de fibra óptica, los sistemas GPS, o investigaciones prometedoras en campos como la comunicación por laser. Además, se han realizado nuevas mediciones sobre la vida media de una civilización industrial, estableciendo en 460 años la media. Aunque teorias aterradoras como la de olduvai dan datos mucho más pesimistas, pues estiman un desarrollo en forma de campana gaussiana, en el cual en 100 años habremos retrocedido hasta antes de la emisión de radiofrecuencias. 

Este es, sin duda el parámetro mas discutido por los investigadores del proyecto SETI en la actualidad. 

Bueno, hasta aquí la extensa explicación de la función de Drake. En el siguiente post de la paradoja de Fermi hablaré de los tipos de civilizaciones que podríamos encontrarnos, cuales somos y qué tecnología desarrollaría cada una. Si os ha gustado no olvidéis comentar, y si no también, que de los errores se aprende.