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46 Hipótesis, apuntes científicos uniandinos, núm. 15, noviembre del 2013

¿Estamos solos en el universo?

Santiago Vargas DomínguezPh. D. Investigador del Big Bear Solar Observatory, Estados Unidoss.vargas54@uniandes.edu.co

Juan Camilo Buitrago CasasM. Sc. Analista profesional del Observatorio Astronómico de la Universidad de los Andesjc.buitrago@uniandes.edu.co

durante muchos años, una generación tras otra de seres humanos nos hemos desvelado con la pregunta de si somos los únicos habitantes en este inmenso y desconocido océano de es-trellas. la respuesta a esta pregunta cambiaría radicalmente la forma de ver nuestra condición como especie que habita un recóndito lugar inmerso en un simple brazo espiral de una galaxia. la buena noticia es que finalmente, después de tanta espera, ha llegado el momento en el cual comenzamos a indagar, descubrir e investigar las posibilidades reales de encontrar vida en otros parajes del cosmos.

el sol es tan solo una de las cerca de 100.000 millones de estrellas que hay en nuestra ga-laxia, la vía láctea, y se calcula que en el universo existen unas 100.000 millones de galaxias más. Haciendo algunas estimaciones vagas se puede concluir que el número de planetas en el universo debe ascender a unos 10.000 trillones (un 1 seguido de 22 ceros) de ellos. nuestro hogar tiene fecha de caducidad, y gran parte del interés por encontrar condiciones aptas para la vida en otros lugares del universo reside en el deseo de que algún día podamos emprender viajes a otros mundos y asegurar nuestra supervivencia como especie.

Por primera vez en la historia, la especie humana está levantando su mirada y usando la tecno-logía más avanzada que tiene a su alcance para buscar vida más allá de la tierra. la pregunta de si la vida existe o no en alguna parte del universo, además de en nuestro hogar, la tierra, es una hipótesis verificable y hoy se ha convertido en una línea importante de la investigación científica; sin embargo, esta búsqueda no ha sido tan sencilla.

el lugar en donde esta exploración ha empezado ha sido en nuestro vecindario inmediato, es decir, en el sistema planetario y las lunas huéspedes de nuestra estrella, el sol. en algunas zonas del sistema solar se buscan formas simples de vida que tengan una bioquímica similar a la nuestra. Marte, después de la tierra, es el planeta que ofrece un escenario adecuado para alojar alguna clase de vida similar a la que conocemos. adicionalmente, se ha encontrado que lunas como europa o encélado, satélites de Júpiter y saturno, respectivamente, son candidatas que por sus condiciones físicas podrían albergar seres vivientes. Un poco más allá, la búsqueda se centra en los exoplanetas, planetas fuera del sistema solar, en donde se buscan lugares que tengan condiciones semejantes a las que nos ofrece nuestro planeta azul.

tan solo veinte años atrás la noticia del descubrimiento de los primeros planetas extrasolares maravillaba a toda la comunidad científica, que tras muchos años de conjeturas por fin podía poner nombre y dar características físicas a cuerpos planetarios localizados fuera de nuestro sistema solar, que orbitan estrellas que se encuentran a miles de millones de kilómetros de nosotros. los primeros hallazgos datan de 1992, cuando aleksander Wolszczan, un astrónomo polaco, anunció el descubrimiento de tres objetos de masa baja que orbitaban en torno al pulsar Psr b1257+12 y que probablemente se formaron a partir de los restos de la explo-sión de una supernova que se cree pudo dar origen también al propio pulsar. tres años más tarde comenzó la carrera por descubrir nuevos planetas extrasolares. Fue entonces cuando el

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grupo suizo liderado por Michel Mayor y didier Queloz descu-brió el primer planeta que orbita una estrella con características similares a nuestro sol, de nombre 51 Pegasi. sin duda alguna, una de las más grandes revoluciones de la astronomía del siglo XX fue la exploración y el descubrimiento de muchos sistemas planetarios análogos al nuestro, investigación que en el nuevo milenio avanza a pasos agigantados. ya para julio de este año, esta búsqueda nos deja el descubrimiento de 713 estrellas que, según se ha comprobado, tienen sistemas planetarios, y un total de 925 planetas extrasolares. a pesar de que este ya es un número bastante grande de objetos, es una cifra que aún dista mucho de los 17.000 millones de planetas con tamaño similar al de la tierra que, según se estima, pueden estar deambulando por la vía láctea, y que nos prometen un futuro lleno de hallaz-gos trascendentales.

la mayoría de los planetas descubiertos hasta ahora se conocen como “júpiteres calientes”, dado que de sus medidas se infiere que están compuestos principalmente de gas y que su tamaño es similar al del planeta Júpiter. a medida que estas técnicas de detección se refinan, se hace posible el descubrimiento de planetas no tan grandes y gaseosos como Júpiter, sino más bien pequeños, rocosos y con características similares a las de la tierra. la innovación en la tecnología usada en este campo con seguridad nos brindará en un futuro no muy lejano una amplia lista de otros lugares potencialmente habitables en el cosmos.

en este contexto, de inmediato surge esta pregunta: ¿cómo es posible que los astrónomos puedan detectar planetas que se encuentran a distancias inmensas y sean capaces de inferir sus parámetros físicos? Para responder esto debemos recordar que los planetas se comportan como espejos gigantescos que en su mayoría reflejan la luz de la estrella en cuyo sistema se hospe-dan, y que tan solo un pequeño porcentaje de la radiación que logramos captar tiene origen en su interior. adicionalmente, la luz reflejada por un planeta extrasolar es excesivamente débil como para pensar en hacer una observación directa de dicho objeto con la tecnología que tenemos. esta observación directa de un planeta extrasolar es tan difícil como tratar de detectar con nuestros ojos una luciérnaga que vuela alrededor y muy cerca de una luz incandescente a cinco kilómetros de distancia, lo que no hace de esta una tarea fácil. Pero esto ya no es un proble-ma: los astrónomos se las han ingeniado para encontrar estos planetas que se encuentran apantallados tras la luz brillante de sus estrellas. los métodos para detectar planetas extrasolares se basan precisamente en el estudio de las estrellas alrededor de las cuales orbitan estos objetos. la tecnología actual permite, por ejemplo, detectar el movimiento leve de una estrella, o su vaivén, debido a la influencia gravitatoria que sobre ella tiene un planeta que gire a su alrededor. otra técnica se basa en medir la variación de luz proveniente de una estrella cuando un planeta pasa frente a ella, bloqueando una porción de su luz. estas varia-ciones de movimiento y luminosidad son cantidades realmente

Fuente: http://www.flickr.com/photos/blile59/3086712125/

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pequeñas, pero que con el uso de telescopios gigantes e ins-trumentos sofisticados son posibles de medir cuando los cielos astronómicos presentan condiciones especialmente favorables.

en todo el mundo existen diversas instituciones científicas y educativas que se dedican seriamente a buscar planetas fue-ra de nuestro sistema solar. el centro de astrobiología (cab), en Madrid, y el instituto de astrobiología de la nasa (nai) se han encargado de desarrollar técnicas y estudios innovadores para detectar y entender alguna clase de vida que pueda existir más allá de la tierra. en esta misma dirección se han creado programas de colaboración internacional, como el california & carnegie Planet search o the geneva extrasolar Planet search Programmes. Uno de los resultados tangibles de este tipo de iniciativas, y de los cuales ya podemos disfrutar, es el satélite es-pacial Kepler, que fue puesto en funcionamiento por la nasa en marzo de 2009, y gracias al cual, desde entonces, todos los me-ses se reporta el descubrimiento continuo de nuevos planetas.

se espera que con la próxima generación de telescopios sea-mos capaces de captar la luz que procede directamente de esos planetas distantes y obtener las primeras imágenes de ellos. el análisis de esa luz nos permitirá también indagar aún más sobre las posibilidades de vida en esos recónditos lugares. con esto, cada vez estaremos más cerca del inquietante descubrimiento de vida en otro lugar del cosmos. las nuevas misiones que se desarrollen tendrán como objetivo principal el estudio de la at-mósfera de exoplanetas, y tendrán la capacidad de detectar vida extraterrestre mediante el análisis espectral de esas atmósferas. toda la información que se recopilé permitirá también realizar estudios estadísticos para responder preguntas de indudable im-portancia, como la abundancia de sistemas planetarios similares al nuestro, o las características y los tipos de estrellas que tienen mayor probabilidad de ser el centro de sistemas planetarios.

Una de las principales herramientas para buscar vida extrate-rrestre es la radioastronomía. esta importante y relativamente reciente rama de la ciencia estudia los cuerpos y fenómenos astronómicos mediante el análisis de las ondas de radio, que corresponden a radiación electromagnética, pero que tienen longitud de onda mayor que la luz visible. Para ello se utilizan principalmente grandes antenas parabólicas para recolectar las ondas que provienen de diferentes lugares del universo. los ra-diotelescopios, que han sido claves para el descubrimiento de una gran cantidad de fenómenos naturales, como por ejemplo la energía remanente del big bang que dio origen al universo (lla-mada radiación cósmica de fondo), también se utilizan para bus-car señales que aparentemente no tienen una explicación directa basada en los fenómenos astrofísicos conocidos hasta la fecha.

el proyecto seti, acrónimo de search for extraterrestrial intelli-gence, es, desde la década de los setenta, uno de los programas más reconocidos de búsqueda de vida extraterrestre inteligente. esta exploración se ha llevado a cabo por medio del análisis de

Figura 2. Algunos de los principales métodos para detectar planetas extrasolares se basan en las variaciones de movimiento y brillo de la estrella alrededor de la cual orbitan. Crédito. Vía Investigación y Ciencia, “Exoplanetas habitables”

Figura 1. Desde su puesta en marcha en 2009, el telescopio espacial Kepler ha detectado cerca de mil candidatos a planetas orbitando en torno a estrellas fuera de nuestro sistema solar. La figura muestra la representación de esas estrellas con la silueta de los planetas que las orbitan. El Sol es la estrella aislada bajo la primera fila, en la cual se aprecian el tránsito de Júpiter y de la Tierra. Crédito: NASA Kepler

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señales electromagnéticas captadas por diferentes clases de ra-diotelescopios, o bien enviando mensajes de distinta naturaleza al espacio con la esperanza de que alguno de ellos sea contesta-do algún día. en uno de esos intentos se envió, en 1974, desde el observatorio de arecibo, en Puerto rico, un mensaje hacia el cú-mulo globular M13, situado a 25.000 años luz de distancia de la tierra. aunque obtuviéramos respuesta, tardaría más de 50.000 años en llegar, teniendo en cuenta que dicha señal viaja a la velocidad de la luz; es decir, a 300.000 kilómetros por segundo.

durante la propuesta del proyecto seti, el astrofísico estadou-nidense Frank drake propuso en 1961 una simple ecuación a fin de hacer una estimación gruesa del número de civilizaciones en nuestra galaxia con las que potencialmente podríamos tener algún tipo de comunicación activa. dicha ecuación reúne los factores importantes que drake creyó adecuados para conside-rar la posible existencia de vida extraterrestre con la capacidad tecnológica de comunicarse con nosotros por medio de radio-frecuencias. desde su propuesta, esta ecuación ha generado un sinnúmero de controversias, ya que la forma de escoger el valor de varios de los factores tenidos en cuenta es bastante impreci-sa y subjetiva. dicha ecuación plantea lo siguiente:

N = R* . ƒp

. ne . ƒl

. ƒi . ƒc

. L

siendo N el número de civilizaciones en nuestra galaxia con las que posiblemente podríamos comunicarnos, R* el número pro-medio de formación de estrellas por año en una galaxia como la

nuestra, fp la fracción de estrellas que tienen un sistema plane-tario, ne el número promedio de esos planetas con posibilidad de albergar vida, fl el número de planetas que han desarrollado vida durante algún momento de su historia, fi la fracción de planetas con vida en los que ha surgido alguna clase de vida inteligente (civilizaciones), fc la fracción de civilizaciones que han producido tecnología capaz de detectar y liberar señales para comunicarse con nosotros, y L el periodo de tiempo durante el cual tal esa civilización liberó señales detectables al espacio. la conclusión inicial de drake fue que, dada la gran incertidumbre en los va-lores que se le deben asignar a cada factor, el número de civili-zaciones extraterrestres con las que nos podríamos comunicar debería oscilar entre mil y cien millones de ellas. acotando un poco más los rangos se encontró que ese número debería ser cercano a los 36,4 millones. este fue, sin duda alguna, uno de los hechos que animaron a concretar el proyecto seti.

a comienzos de los años noventa la nasa suspendió la finan-ciación para seti, que desde entonces subsiste gracias a varias iniciativas y patrocinadores privados, como Paul gardner allen, cofundador de Microsoft corporation. sin embargo, aún no se ha detectado ninguna señal de claro origen extraterrestre. existe tan solo una captación de radio detectada en 1977, y llamada “señal wow!”, que se recibió durante 72 segundos desde la zona oeste de la constelación de sagitario, con una intensidad 30 ve-ces mayor al ruido de fondo. en la actualidad aún se investiga el origen de esa señal, si bien no hay muchas pistas sobre su pro-cedencia, y se sigue intentando volver a recibirla, a pesar de que

Figura 3. Una cantidad cercana a mil planetas extrasolares descubiertos en las últimas dos décadas representa la exploración de tan solo una pequeña fracción del espacio dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Crédito: PlanetQuest JPL/NASA

solsol

vecindario solarexplorado

La mayoría de los planetas descubiertos hasta el momento se encuentran a menos

de 300 años luz de nuestro Sol.

vecindario solarexplorado

La mayoría de los planetas descubiertos hasta el momento se encuentran a menos

de 300 años luz de nuestro Sol.

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Figura 1. Halos de inhibición del crecimiento de bacterias con Penicillium expansum.Fuente: [2]

hasta ahora todas las tentativas han sido fallidas. en el contexto de este proyecto surgió una iniciativa popular llamada seti@Home, en la que se desarrolló un programa de computador para que cualquier persona pudiera descargarla y ejecutarla a fin de colaborar en el análisis de las señales recibidas. en la actualidad se emplean cerca de cinco millones de máquinas de usuarios de más de 200 países para procesar las señales recibidas por diferentes radiotelescopios, lo cual significa una contribución de 19.000 millones de horas de cómputo.

la búsqueda continúa, y en la actualidad se reconoce a la as-trobiología (rama de las ciencias biológicas) como una disciplina científica que hace uso de las herramientas y conceptos de la astrofísica, biología, geología, química, oceanografía, zoología y paleontología, para el estudio de la existencia, el origen, presen-cia e influencia de la vida en todo el universo, incluida la tierra. Uno de los divulgadores más destacados de esta disciplina cien-tífica fue el famoso astrónomo norteamericano carl sagan. en el campo de la astrobiología, la exobiología estudia específica-mente las posibilidades de vida extraterrestre. responder a pre-guntas como ¿qué es la vida?, ¿cómo surgió y cómo evoluciona y se desarrolla la vida en nuestro planeta?, ¿hay vida en otros lugares del universo?, ¿cuál es el futuro de la vida en la tierra y en otros lugares?, es uno de los más inquietantes desafíos a los que se enfrenta la investigación científica, y seguramente la manera como respondamos a ese desafío tendrá profundas consecuencias sociales para la especie humana.

Un caso concreto de investigación astrobiológica actual es la búsqueda de vida en Marte. a pesar de ser el lugar que des-pués de la tierra ofrece características físicas potencialmente habitables, se cree que el ambiente allí sigue siendo muy hostil como para albergar alguna clase de vida compleja, como las que conocemos en la tierra. es por esta razón que la investigación sobre el planeta rojo se centra principalmente en buscar lugares adecuados para la supervivencia de bacterias u otros organis-mos microscópicos. ya que hasta el momento no se ha obtenido evidencia alguna de “muestras” de vida extraterrestre, el estudio se focaliza sobre una clase de organismos de la tierra conocidos como extremófilos, para evaluar la posibilidad de que ellos pue-dan soportar condiciones adversas como las que se encuentran en otros lugares del sistema solar. este tipo de organismos se destaca por ser capaz de vivir en ambientes extremos. algunos de ellos viven en lugares muy calientes (como la Pyrodictium, una bacteria que habita en el suelo marino a una temperatura de 105 °c), mientras que otros viven dentro de las rocas, en sitios muy fríos, o bien se alimentan de azufre o hierro.

el estudio de las llamadas arqueobacterias (que inicialmente se consideraban extremófilas), o bacterias primitivas, ha encontra-do que ellas pueden sobrevivir en una gran variedad de hábitats, como suelos, océanos y humedales. su estudio puede ser deter-minante en la comprensión de la manera como se ha desarro-llado la vida en la tierra, y posiblemente en cómo podría hacerlo

en otras regiones del cosmos. dado que este tipo de seres vivos no requieren del oxígeno para vivir, sugieren una amplia variedad de ambientes inhóspitos en donde podrían albergarse sin mayor problema. las arqueobacterias podrían explicar la existencia de formas de vida distintas a la nuestra. estas bacterias se en-cuentran emparentadas con las primeras formas de vida que aparecieron en nuestro planeta hace unos 3.600 millones de años. Para dar un ejemplo de la forma diferente en que estos microseres pueden vivir, el biólogo norteamericano craig venter, uno de los padres del Proyecto genoma Humano, publicó hace más de una década en la revista Science un trabajo sobre una curiosa arqueobacteria, la Methanococcus jannaschii, en el que demostraba que este ser vivo primitivo es capaz de sintetizar metano del dióxido de carbono y el hidrógeno.

Fuera de la tierra, y como se mencionaba al comienzo de este artículo, la búsqueda se centra en nuestro vecindario más cer-cano. se están estudiando aquellos sitios del sistema solar en donde las probabilidades de encontrar agua líquida en forma estable aumentan. Hallazgos recientes podrían confirmar que este es el caso del subsuelo de Marte, de la luna europa (satélite de Júpiter, bajo cuya superficie helada podría existir un océano de agua líquida), de una de las lunas de saturno, titán (único satélite del sistema solar con una atmósfera considerable), y de encélado (otra luna de saturno que muestra evidencias de tener agua líquida a pocos metros de la superficie).

existe un protocolo que enumera los cinco puntos que se deben tener en cuenta para localizar vida extraterrestre:

1. búsqueda de planetas alrededor de estrellas de tipo solar y definición de las condiciones para que algunas sean propi-cias para el desarrollo de la vida.

2. búsqueda de moléculas orgánicas en el espacio.3. determinación de las condiciones necesarias para la apa-

rición de precursores biológicos que conducen a los ami-noácidos, auténticos ladrillos básicos con los que puede construirse un ser vivo.

4. estudio del desarrollo de la vida biológica primitiva por me-dio de las arqueobacterias.

5. búsqueda de civilizaciones avanzadas por el estudio de on-das de radio que proceden de la galaxia.

la vida en la tierra pudo no haberse originado aquí, sino que la materia prima necesaria para su surgimiento pudo haber llegado de otros lugares. esta idea no es nueva: la hipótesis, conoci-da como panspermia, tiene ya más de cien años de haber sido propuesta, y defiende el concepto de que la vida en la tierra procede de otros lugares y que llegó aquí a través de cometas y meteoritos que chocaron contra nuestro planeta a velocida-des muy altas. también se cree que estos cuerpos aportaron las primeras moléculas de agua y carbono, sobre todo durante la época geológica en la que la frecuencia de los choques era mayor. basados en esta hipótesis, en la actualidad muchos ase-

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veran que jamás tendremos completa certeza de si la vida que se originó en la tierra tiene origen extraterrestre; sin embargo, esto se ha convertido justamente en otro de los grandes retos para la investigación que se centra en esta rama.

aunque en las últimas dos décadas se ha descubierto un buen número de planetas extrasolares, únicamente una porción redu-cida de ellos se encuentra en la llamada “zona de habitabilidad” alrededor de sus estrellas anfitrionas. esta zona se delimita por dos radios: uno interno que establece la distancia mínima para que el planeta no desarrolle un efecto invernadero y temperatu-ras extremadamente altas debido a su cercanía a la estrella; y un radio externo que demarca el límite en el que el planeta no se vea abocado a soportar temperaturas bajas producto de su lejanía respecto a la estrella. los planetas “privilegiados” que se encuentren en la zona de habitabilidad podrían tener agua líquida en su superficie y potencialmente albergar vida similar a la que se desarrolló en la tierra, y es por eso que representan el principal objeto de estudio para los “cazadores de planetas”. recientemente, usando los datos de la misión Kepler, se estimó que solo en nuestra galaxia debe haber unos 9.000 millones de planetas como la tierra.

arthur clarke, gran escritor y científico británico, decía: “las posibilidades son solo dos: que estemos solos en el universo, o que no lo estemos; y la verdad no sé cuál de las dos es más

Figura 4. Representación artística de los planetas conocidos con alguna posibilidad de albergar la vida que conocemos. El índice de similitud a la Tierra, que varía entre 0 y 1, da una medida del grado de semejanza con nuestro planeta, siendo 1 el valor cuando es idéntico. En general, valores por encima de 0,5 representan un objeto de interés, al menos para la posibilidad de tener vida microbiana, y solo los que superan 0,8 tienen las condiciones suficientes para albergar formas de vida más complejas, como plantas y animales. No todos los planetas con índices altos son necesaria-mente habitables, ya que se requiere mayor información para poder aseverarlo y nuevas interpretaciones siguen investigándose. Crédito: PHL@UPR Arecibo (phl.upr.edu) 29 de julio de 2013

tenebrosa”. vivimos en una época crucial de la historia cientí-fica en la que encontrar un planeta gemelo a la tierra es solo cuestión de tiempo, y cuando la incógnita sobre de si la vida se desarrolla en otros lugares del universo puede llegar a ser muy pronto simplemente una cuestión del pasado. •

rEfErENcias

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cond pulsar Psr1257 + 12. nature 1992; 355: 145-147.

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[3] campbell b, Walker gaH, yang s. a search for substellar com-

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[5] doyle lr, deeg HJ. timing detection of eclipsing binary pla-

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