12 mar. 2009

Paradoja de Fermi


Diseño conceptual de los "Buscadores de Planetas" similares a la Tierra de la NASA


La paradoja de Fermi es la contradicción entre las estimaciones que afirman que hay una alta probabilidad de existencia de civilizaciones inteligentes en el universo, y la ausencia de evidencia de dichas civilizaciones. Surgió en 1950 en medio de una conversación informal del físico Enrico Fermi con otros físicos del laboratorio pero ha tenido importantes implicaciones en los proyectos de búsquedas de señales de civilizaciones extraterrestres (SETI).

Trata de responder a la pregunta: "¿Somos los seres humanos la única civilización avanzada en el Universo?". La ecuación de Drake para estimar el número de civilizaciones extraterrestres con las que eventualmente podríamos ponernos en contacto parece implicar que tal tipo de contacto no es extremadamente raro. La respuesta de Fermi a esta conclusión es que si hubiera numerosas civilizaciones avanzadas en nuestra galaxia entonces "¿Dónde están? ¿Por qué no hemos encontrado trazas de vida extraterrestre inteligente, por ejemplo, sondas, naves espaciales o transmisiones?". Aquéllos que se adhieren a las conclusiones de Fermi suelen referirse a esta premisa como el Principio de Fermi.

La paradoja puede resumirse de la manera siguiente: La creencia común de que el Universo posee numerosas civilizaciones avanzadas tecnológicamente, combinada con nuestras observaciones que sugieren todo lo contrario es paradójica sugiriendo que nuestro conocimiento o nuestras observaciones son defectuosas o incompletas.

Sociológicamente es interesante recalcar que la formulación de la paradoja surgió en una época en la que Fermi estaba trabajando en el Proyecto Manhattan cuyo fin era el desarrollo de la bomba atómica estadounidense. La respuesta de Fermi a su paradoja es que toda civilización avanzada desarrollada en la galaxia, desarrolla con su tecnología el potencial de exterminarse tal y como percibía estaba ocurriendo en su época. El hecho de no encontrar otras civilizaciones extraterrestres implicaba para él un trágico final para la humanidad.


Figuras grabadas en la famosa placa de la sonda espacial Pioneer 10 informando a una posible civilización extraterrestre sobre la presencia de vida humana en la Tierra.



Hipótesis de la Tierra Especial

Una línea emergente de pensamiento, llamada la "Hipótesis de la Tierra Especial", sugiere que la vida pluricelular puede ser extraña en el universo debido a una posible escasez de planetas parecidos a la Tierra. El argumento es que se han dado muchas coincidencias improbables para hacer posible la vida compleja en la Tierra. Unos pocos ejemplos de tales condiciones se mencionan a continuación.

Representación artística de la Vía Láctea


Los brazos espirales de la galaxias tienen muchas novas y la radiación que emiten se cree que es perjudicial para la vida superior. El sistema solar está en una órbita muy especial dentro de la Vía Láctea (nuestra galaxia). Es una órbita casi perfectamente circular, a una distancia en la cual el Sistema Solar se mueve a la misma velocidad que las ondas de choque que forman los brazos espirales. La Tierra ha estado entre los brazos espirales durante cientos de millones de años, más de 30 órbitas galácticas, casi todo el tiempo en el que ha existido vida superior en la Tierra.

Otro punto crucial es la Luna. La popular "teoría del Gran Impacto" postula que fue formada por una rara colisión entre una joven Tierra y un planeta de tamaño similar a Marte 4.450 millones de años atrás. La colisión tuvo que ocurrir en un ángulo exacto: demasiado directo y la Tierra se hubiese destruido; demasiado poco directo y el cuerpo similar a Marte hubiese sido desviado. Además, las mareas debido a la Luna estabilizan el eje de la Tierra. Sin la Luna, sus variaciones, conocidos como precesión de los equinoccios, causarían variaciones del clima tan dramáticas que podrían imposibilitar la vida. Las mareas lunares también ayudan a mantener caliente el núcleo de la Tierra, que debe ser fluido para generar el campo magnético de la Tierra; sin él, el viento solar acabaría con todo el aire y el agua en un periodo de unos pocos millones de años.


Detractores de la hipótesis de la 'Tierra Especial'


Aunque la hipótesis de que la situación de la Tierra Especial es fundamentada, se ha argumentado que es una hipótesis que se basa en que deben darse condiciones terráqueas para la vida compleja, lo cual excluye diferentes posibilidades de existencia de otras formas de vida.

Río Tinto, ejemplo de vida en un hábitat extremo.

Igualmente, algunas personas también han argumentado que, aunque la hipótesis se base sólo en condiciones terráqueas para la vida compleja, existe la posibilidad de vida. Esto sería posible producto del tamaño del universo y la cantidad de galaxias existentes en él; de todas formas, por probabilidad existiría una muy pequeña posibilidad de que se den juntas las coincidencias para la existencia de vida como la terráquea. Así, esta teoría no podría postular la total no existencia de vida en el universo, aparte de la nuestra.

Además, las condiciones llamadas "terráqueas" no siempre han sido las mismas. Se ha podido demostrar que la actual atmósfera es un producto directo de la actividad biológica y que antes de la atmósfera de ahora, existía una, de tal composición, que si sondas humanas las hubiesen analizado, con los criterios actuales, se tendría la conclusión de ser este un planeta estéril.

Pero ¿cómo definir "condiciones terráqueas para la Vida" en los complejos ecosistemas que se dan en las grietas volcánicas marinas, en los géiseres, fumarolas y fuentes termales?

Para poder establecer los criterios de búsqueda de vida, es esencial entender cómo funciona el "mecanismo vital" en este planeta. Entender cómo los cuatro peldaños fundamentales de la espira de ADN hacen posible una entidad viva, un ADN cuya esencia es el carbono. Un material inerte -carbono- produce un ser vivo: ¿cómo es posible esto?.

Aún queda por responder: "¿Cuándo se considera que una entidad es un ser vivo?". Aunque podría parecer fácil de responder a simple vista, no lo es en absoluto si se considera, por ejemplo, una gota de aceite en ácido emitiendo pseudópodos.

Una cucaracha jamás podrá entender el Teorema de Pitágoras, porque su estructura mental (si a su complejo neuronal se le puede llamar mente) no tiene el desarrollo para una actividad intelectual compleja; y nosotros, ¿tenemos el desarrollo mental suficiente para entender cómo la molécula de ADN tiene vida?

La ecuación de Drake




Nuestro Sistema Solar, si fuese observado con un radiotelescopio desde unas pocas decenas de años luz, parecería inusual por la enorme cantidad de ondas de radio (debidas a las radio-transmisiones humanas) emitidas por lo que parece por otra parte una nada especial estrella. Uno podría presumir que una emisión similar de una estrella cercana sería inmediatamente detectada como inusual por nosotros.

Radio y datos observacionales se han recogido y analizado durante varias décadas por proyectos tales como el Proyecto Ozma, el proyecto Search for Extraterrestrial Intelligence y varios proyectos en búsqueda de planetas extrasolares. Hasta ahora, los datos del SETI muestran que no hay estrellas de la secuencia principal que tengan emisiones de radio inusuales; esto parece indicar que somos la única especie que radiotransmite en al menos la porción de nuestra parte de la Galaxia que ha sido explorada. Además, la mayoría de los planetas extrasolares que han sido descubiertos hasta la fecha parecen tener duras condiciones ambientales para formas de vida avanzadas, aunque habría que tener en cuenta que las técnicas usadas en la actualidad para descubrir nuevos planetas (por influencia gravitacional sobre una estrella o por interposición entre dicha estrella y nosotros) no propician el descubrimiento de planetas similares a la tierra, sino supermasivos y/o muy cercanos a dicha estrella.

Alguna gente cree que estos resultados probablemente tienen un error significativo de muestreo:

Puede que otras especies no usen las radiofrecuencias que estamos buscando o que dejen escapar cantidades significativas de radiofrecuencia (ahora mismo dejamos escapar menos energía radiada que unas pocas décadas atrás debido al uso de la transmisión por cable y por satélite). Civilizaciones más avanzadas podrían usar sistemas de comunicación punto a punto láser o microondas, que son mucho más eficientes.


Podemos encontrar más fácilmente sistemas planetarios con órbitas y configuraciones que son menos estables que el nuestro.


Aun otros proponen que somos probablemente la única especie emisora en al menos la Vía Láctea, porque de otra manera estaríamos inundados por radio transmisiones extraterrestres y habríamos sido ya sobrepasados por tempranos intentos de colonización.

El argumento contra la premisa detrás de la Paradoja de Fermi


E.T. llama a casa

Algunos de los que se adhieren al principio Fermi proponen que dado suficientemente de desarrollo, las transmisiones de radio de cualquier civilización suficientemente avanzada empezarán a oscurecer su estrella madre en la parte radio del espectro. Dado que el uso del espectro electromagnético para la transmisión de información es relativamente barata y fácil, uno esperaría que cualquier civilización tecnológica tomase ventaja de al menos una parte del espectro durante su desarrollo. Los críticos responden que aunque hemos estado buscando activamente señales extraterrestres durante casi 30 años en proyectos como el SETI y escuchando pasivamente la estática durante casi 100 años, todavía no hemos oído ninguna emisión alienígena (si exceptuamos la famosa señal WOW por no haber llegado en 30 años, más allá de su observación) ni hemos observado ninguna estrella de la secuencia principal con una firma de radio inusual que pudiese indicar una civilización tecnológica.

Aquellos que creen que la galaxia tiene muchas civilizaciones tecnológicamente avanzadas contraatacan diciendo que los extraterrestres pueden estar usando otro medio que la radio o que eventualmente escogen esconder sus transmisiones por alguna razón desconocida. Los defensores del principio de Fermi dicen que podría ser, pero solo si hay muy pocas de tales civilizaciones, en ambos, el espacio y el tiempo y solo si abandonan rápidamente la radio como un medio de transmisión. De cualquier manera, dicen, si hubiese muchas de estas civilizaciones, sus transmisiones provocarían un gran impacto en al menos alguna parte del espectro electromagnético durante al menos una parte de su desarrollo. Aun más, si hubiese tantas civilizaciones extraterrestres avanzadas como Drake y Sagan han estimado, su presencia sería obvia por sus transmisiones. El hecho de que solo hemos podido recibir y producir estas transmisiones durante solo una pequeña fracción de nuestra historia puede estar limitando el proyecto SETI en este aspecto.


Representación gráfica del mensaje de Arecibo: el primer intento serio de la humanidad de utilizar las ondas de radio como medio para comunicarse con civilizaciones extraterrestres.


El principio antrópico
Similar a la hipótesis de la Tierra Especial es el principio antrópico, la idea de que el universo está 'finamente ajustado' para posibilitar la vida como la conocemos. El principio postula que dado que la vida en la Tierra no podría existir si alguno de los muchos parámetros del universo se modificase ligeramente, parece que los humanos tienen una ventaja única sobre cualquier otra forma de vida inteligente. Esto hace concebible que seamos la única especie inteligente.

Los críticos arguyen que el principio antrópico es esencialmente una tautología; la vida como la conocemos podría no existir si las cosas fuesen diferentes, pero una forma de vida diferente podría existir en su lugar. Incluso más impactantes son varias publicaciones del 2004 de Stephen Hawking, que afirma que hay un 98% de posibilidades de que un universo de nuestro tipo provenga de un Big Bang.

La contribución de Freeman Dyson

Popularizada por el doctor Freeman Dyson, una esfera de Dyson es una envoltura opaca alrededor de una estrella. Tal envoltura sería creada por una civilización alienígena avanzada que desease guardar tanta energía radiada por su sol como fuese posible. El diseño exacto de una esfera de Dyson no ha sido especificado; podría consistir en miles de millones de colectores solares y habitas espaciales independientes o bien ser una estructura única unificada, pero en cualquier caso estaría hecha de materia sólida e interceptaría la mayoría de la luz emitida por la estrella para ser reirradiada como calor. Una estrella rodeada por una esfera de Dyson emitiría un característico espectro del cuerpo negro sin las fuertes líneas espectrales que el plasma estelar muestra, probablemente con su pico inusualmente lejano en el infrarrojo para una estrella de su tamaño. Con esta especulación, los astrónomos pueden buscar en el cielo nocturno estrellas con colorido inusual, que, postulan, indicarían vida inteligente altamente avanzada. Estas estrellas no han sido encontradas.

Algunos seguidores del principio de Fermi dicen que es altamente improbable que todas las civilizaciones avanzadas no tomen total ventaja de la fuente de potencia de su estrella madre y al hacer eso cambiar la firma electromagnética de su sol.

Variante de la esfera de Dyson. Un artefacto a tan gran escala alteraría drásticamente el espectro de la estrella.


Colonización extraterrestre

Los seguidores del principio de Fermi dicen que, dado lo que sabemos por la habilidad de la vida para sobreponerse a la adversidad y colonizar nuevos hábitats en nuestro propio planeta, podemos asumir razonablemente que la vida en otros lugares sigue los mismos principios. Si se da esto, los seguidores del principio de Fermi postulan que cualquier civilización avanzada casi con certeza buscará nuevos recursos y colonizará primero su propio sistema solar, y después los sistemas solares circundantes. Algunos escritores han tratado de estimar el tiempo que tardaría una civilización tal en colonizar la galaxia entera. Han determinado que se tardaría entre 5 y 50 millones de años en lograr este objetivo un tiempo relativamente pequeño a escala geológica, más aún a escala cosmológica.

Soluciones a la paradoja

Existen, pero la mayoría de la gente no lo sabe todavía

Aquéllos que creen que los ovnis son naves espaciales extraterrestres tienen una respuesta a la paradoja: que es razonable creer que una forma de vida lo suficientemente inteligente para viajar hasta nuestro planeta puede permanecer aquí sin que la detectemos. Alternativamente, podemos haber sido ya detectados por ellos, y un mensaje o un emisario están 'en camino'. Otros recurren a las teorías de la conspiración para alegar que las pruebas de visitas extraterrestres están siendo ocultadas por una élite de políticos, o gobiernos, que no quieren que el público sepa la verdadera extensión de los contactos.

Existen, han estado aquí, pero no estábamos

Algunas personas (tales como Stephen Baxter), han hecho notar que la capacidad de la humanidad para detectar y comprender vida extraterrestre inteligente existe solo desde un periodo muy corto de tiempo, quizás solo un siglo.

De acuerdo con este punto de vista, la humanidad simplemente no lleva el suficiente periodo de tiempo como para encontrar vida extraterrestre. Por ejemplo, hace un millón de años, no habría humanos en la tierra que los extraterrestres pudiesen encontrar. También podría haber otros mundos más prometedores que visitar.

Incluso si los extraterrestres hubiesen visitado la tierra recientemente, podrían haber sido tomados como entes sobrenaturales (monstruos, criaturas fantásticas o incluso dioses) por las primeras culturas humanas, de esta manera pasaría desapercibido cualquier registro de estos contactos como mitologías.

Existen, pero no se comunican con nosotros

Una posibilidad es que escondan su existencia a la humanidad. Podrían hacerlo debido a consideraciones éticas o un deseo de mantener la diversidad cultural. También podrían por diversos motivos, ocultarse deliberadamente; como puede ser el evitar su destrucción por otras civilizaciones aun más avanzadas, el querer vivir sin interferencias de otras formas de vida, o por la experiencia en otros contactos

Otra idea propuesta es la del Zoo, que sugiere que la Tierra está siendo vigilada para su estudio o por propósitos éticos. La idea es similar a la 'Primera Directiva' de la serie Star Trek. La humanidad tendría que alcanzar cierto límite ético o tecnológico antes de ser contactada.

También se ha sugerido que existe la posibilidad de que simplemente no presentan interés hacia los seres humanos. Esto podría suceder debido a que su posible psicología podría ser muy diferente a la hipotetizada en otras posibilidades, que parten de la premisa de que al ser inteligentes, su conducta debe ser similar a la humana; y por ello deberían presentar interés hacia otras formas de vida. O bien porque no somos importantes, nuestra civilización sería muy simple o común y no tiene nada que aportarles, por tanto no requiere su atención.

Una idea reciente es que el uso de tecnologías de radiodifusión como la radio son fundamentalmente un mal gasto de energía y que las civilizaciones más avanzadas podrían no usarlas por esa razón; dado que la radiodifusión es emitida en todas direcciones, y por ello se necesita mucha energía para que la señal llegue a una distancia dada. Así, se postula que posiblemente nunca podríamos detectar señales de civilizaciones más avanzadas, producidas mediante esta tecnología. Ejemplo de ello es que la tecnología humana está reemplazando la radiodifusión por la comunicación por cables (fibra óptica), transmisión por láser, etc.

También podríamos suponer que hubiera vida inteligente en un planeta. Pero en él no existen metales como el hierro, cobre, aluminio, etc, los habitantes de ese planeta podrían pensar que hay otros mundos habitados, pero no pueden construir un transmisor, ni siquiera un simple electroimán. Por ejemplo, los mayas y otras civilizaciones del pasado, estaban culturalmente muy avanzadas pero desconocían casi por completo la metalurgia, sí desarrollada en el Viejo Mundo. La vida inteligente no presupone vida tecnológica ni un desarrollo semejante entre todas las formas de vida

Existen y se comunican, pero no los oímos

Otros puntos de vista dicen que los extraterrestres se están intentando comunicar con nosotros (o comunicándose entre ellos) pero no los detectamos. Este problema puede deberse a incompatibilidad o inexistencia de la tecnología necesaria para detectar el tipo de comunicación utilizado, o también, que su ritmo de vida sea mucho más largo o mucho más corto que el nuestro, por lo que sus señales sean tomadas como breves trazas sin sentido o simples pulsos sin conexión entre ellos.

Igualmente puede suceder que las señales de comunicación que indiquen su existencia no han llegado hasta el momento a nuestro sistema solar; de igual forma que lo que sucede con nuestras señales de radio en la gran mayoría de las zonas del universo.

El punto de la inmensidad del universo es un fuerte retractor de Fermi: incluso señales de radio emitidas por formas de vida inteligentes hace miles de años no podrían ser percibidas aún en la actualidad siguiendo este punto. Las señales de emisión detectables por los telescopios y radioscopios siguen limitados a la velocidad de la luz (por sorprendente que parezca, aun esta velocidad es insuficiente para recorrer distancias cósmicas).

Un ejemplo de esto sería: si una forma de vida inteligente a un millón de años luz usa actualmente ondas de radio desde hace 5,000 años, a la primera señal emitida le faltarían aún 995.000 años para llegar a la Tierra.

Han desaparecido

Autores de ciencia ficción han propuesto otra posible explicación: algo o alguien destruye la vida inteligente. Este tema puede encontrarse en novelas de ciencia ficción como Pórtico y sus secuelas de Frederik Pohl. También se le da una respuesta en el universo Marvel, donde un gran ser cósmico (Galactus) destruye las civilizaciones antes de que puedan contactar con nosotros.

Otra alternativa es que la vida inteligente tiende a destruirse a sí misma (guerra nuclear, guerra bacteriológica, química, agotamiento de los recursos)...

También se postula que en algún momento de su existencia terminarán siempre por ser destruidos por algún fenómeno natural de su planeta o del espacio; ejemplo de ello serían los impactos de meteoritos que se han producido en los planetas y lunas dentro del sistema solar...

Existen pero no somos conscientes de ellos

A modo de ejemplo, como sucede entre hormigas y humanos, somos conscientes de ellas, pero ellas no lo son de nosotros, excepto que exista una agresión directa que la hace sensibles a una noxa que no será registrada como "agresión humana", sino simplemente como un algo catastrófico de la naturaleza que las rodea. Las hormigas viven y hacen su complejo trabajo social totalmente ignorantes de la existencia humana. Sin embargo los humanos, aunque tendrían el poder específico de destruir sus comunidades, no generan en ellas temor, porque "lo humano" no existe para ellas.

Nunca han existido

Otros proponen que las condiciones para que se cree la vida son raras en el universo. Incluso para que la vida evolucione y lleguen a existir civilizaciones inteligentes, deben darse condiciones aún menos frecuentes, y mantenerse durante el tiempo sin la presencia de alteraciones drásticas; como sería lo que sucedería por impactos de grandes meteoritos, u otros fenómenos que son tan comunes, por lo que evitan que la vida pueda llegar a formarse o prosperar hasta el punto de la exploración o colonización cósmica.

Somos nosotros o Todavía no existen

Por último, algunos investigadores unen la teoría del viaje en el tiempo y la de la existencia de vida extraterrestre, llegando a la conclusión de que la vida inteligente interestelar está originada en la Tierra. Consistiría en que un grupo de seres inteligentes del planeta Tierra hubieran salido a velocidades cercanas a la de la luz rumbo a otros mundos, una vez conseguidos los conocimientos tecnológicos para tal viaje, evitando cualquier desastre intergaláctico sobre la Tierra. De esa manera, cada nuevo planeta civilizado evolucionaría de distinta forma, a través de los tiempos.

Al realizarse los viajes a velocidades cercanas a la de la luz, se produciría una dilatación del tiempo, haciendo que ellos pudieran vernos igual que ahora nosotros podemos ver acontecimientos pasados en galaxias lejanas. La paradoja se convierte en que nosotros no podríamos verles a ellos ya que la acción (conseguir esos conocimientos tecnológicos) no se ha producido aún; al contrario que ellos, que sí podrían (solamente) observarnos.

En resumen, la vida inteligente interestelar provendría de una vida inteligente común, nosotros, que a la vez hemos provenido de los seres vivos que habitan la Tierra. Así que según esta teoría es imposible que nos podamos comunicar porque aún no existen.

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