¿Abunda la vida compleja en el Universo? ¿Abunda la vida compleja en el Universo? Agustín Sánchez Lavega 1. 2. 3. 4. 5. 6. 1 Introducción Una de las cuestiones científicas que más debate social suscita es la de la existencia o no de vida extraterrestre. Nace esta intriga del hecho, entre otros, de no conocer aun los mecanismos iniciales que dan origen a la vida. Pero aún más inquietante resulta la pregunta si esta se refiere a la presencia no de "microbios" o formas unicelulares simples, sino de vida "inteligente" o "compleja", pues cualquiera de las dos posibles Imagen de la Galaxia de Andrómeda. Se trata de una Galaxia espiral muy semejante a nuestra Vía Láctea. De acuerdo con algunas hipótesis, la "Zona de Habitabilidad Galáctica" se encontraría en las estrellas (y sus hipotéticos planetas) en las regiones intermedias del disco. respuestas extremas, tanto si estamos solos en el Universo, como si abundan otros seres inteligentes, resulta abrumadora. Más allá de las respuestas irracionales y mitológicas que se han dado de la mano de visionarios y de algunos ávidos escritores en busca de negocio, la investigación científica, de la mano de la astrofísica, la biología y la geología planetaria; nos acerca cada vez más a una respuesta. Desde que la astronomía dispuso a comienzos del siglo XX de medios de observación avanzados que nos mostraron un Universo poblado de miles de millones de galaxias, cada una con miles de millones de estrellas, se encuentra muy extendida la idea de la existencia de una "pluralidad de mundos habitados". El razonamiento es simple: si miramos a nuestro sistema solar que tiene nueve planetas y dado que al menos en uno hay vida, parece lógico pensar que de entre los miles de millones de planetas que se hayan formado entorno a otras estrellas, también en muchos haya prendido la vida y en otros tantos evolucionado hacia formas complejas. Con tantos planetas en el Universo, parece improbable que fuésemos los únicos "habitantesinteligentes" en el Cosmos. Sin embargo la simple estadística puede ser engañosa. Así por ejemplo, hasta hace apenas unos 50 años, las similitudes aparentes de nuestro planeta con los vecinos Venus y Marte, hacía pensar de forma casi general que ambos mundos estaban poblados por formas vivientes. La exploración espacial nos ha hecho casi por completo abandonar esta idea. Esbozaré algunos de los argumentos basados en recientes investigaciones astronómicas, que permiten constreñir y precisar el razonamiento sobre la pluralidad de mundos habitados. 2. Un preámbulo: el origen de los elementos Acostumbraba a decir Carl Sagan, uno de los mejores divulgadores del Cosmos que somos "polvo de estrellas". No le faltaba razón. Durante el siglo XX comprendimos que nuestro Universo se formó a partir de una gran explosión o "Big Bang" hace unos 12.000 a 15.000 millones de años y que, durante la misma, se formaron los elementos más simples: hidrógeno esencialmente, helio, deuterio y muy poquito de litio. Todos los demás elementos hasta completar la tabla periódica, se han sintetizado en los hornos termonucleares de las estrellas (hasta el hierro, elemento 56) y los más pesados por procesos más complejos en las explosiones de estrellas "Supernovas". La muerte de las estrellas propicia la dispersión de estos elementos por el medio interestelar y su posterior incorporación en las siguientes generaciones de estrellas y obviamente en los planetas que con ellas se formen. Sin calcio, silicio, oxigeno o hierro, por ejemplo, no estaríamos aquí contando esta historia. Nebulosa de gas y polvo NGC 2080. Se trata de una típica región de formación estelar (estrellas jóvenes y nacientes en el centro). La abundancia de "metales" en esa nebulosa puede condicionar la formación de planetas en torno a las estrellas en formación y consiguientemente la existencia de vida (Telescopio Espacial Hubble). 3. Estrellas y entorno galáctico El desarrollo de la vida y su evolución hacia formas superiores,depende de tres aspectos astronómicos básicos: las características de la estrella alrededor de la que se encuentre en órbita el planeta, la estructura del sistema planetario y las propiedades del planeta (o satélite). Podríamos añadir a estas una cuarta más difusa: el entorno galáctico de la propia estrella. La estrella es básicamente la fuente de energía para la vida y esta debe ser duradera y estable, lo que depende esencialmente de la masa estelar. Nuestro Sol y su entorno planetario se formaron hace 4.600 millones de años y la vida emergió en sus formas más simples hace unos 3.800 millones de años (pero hace solo unos 600 millones de años que se produjo la "eclosión de vida" con la emergencia de la primera fauna primitiva). Las estrellas con mayor masa (5 20 masas solares) viven muy poco tiempo, apenas unos centenares de millones de años ya que consumen rápidamente el combustible nuclear y las mayores se destruyen de forma violenta en explosiones de supernova. De modo que aunque se hayan formado planetas en estas estrellas masivas y emerja allí la vida, apenas tendría tiempo para desarrollarse hacia formas complejas. Además estas estrellas de gran masa emiten altas dosis de radiación ultravioleta y muchas sufren procesos cataclísmicos durante los cuales su luz y su actividad magnética varían fuertemente, aspecto este último que también acontece en las estrellas de menor masa. Hoy sabemos, a partir de los estudios del paleoclima terrestre, cuán sensibles somos los seres vivientes a los pequeños cambios de esa naturaleza sufridos por el Sol a lo largo de su historia. Planetas en estrellas de este tipo difícilmente contendrían vida evolucionada. Pero no todo depende de la propia estrella, también de su entorno. Por ejemplo, la estrella deberá estar alejada de otras fuentes energéticas de radiación, típicamente de las propias explosiones de supernova y de las fuentes de rayos gamma cuya radiación "esteriliza" todo el ambiente en un entorno de miles de años luz de distancia.También deberá encontrarse suficientemente lejos de sus estrellas vecinas, al contrario de lo que por ejemplo sucede en los cúmulos globulares donde la densidad estelar es enorme. En un ambiente así, el planeta estaría "achicharrado" por la energía radiante en un cielo permanente iluminado por centenares de soles brillantes. Y cuanto más lejos del centro galáctico mejor, pues allí la materia se encuentra tan compactada que forma un gigantesco agujero negro que, engullendo violentamente (a muy altas velocidades) la materia cercana libera fuertes cantidades de radiación de alta energía (rayos X y gamma). Si es así, el ambiente en torno al centro galáctico sería inhabitable. Discos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes. La estrella ha sido ocultada para evitar que su luz deslumbre a los discos. En el interior de estos discos se formarán los planetas (Telescopio Espacial Hubble). Algunos científicos sugieren que combinando este último aspecto con la distribución de metalicidad en las galaxias (decreciente hacia sus partes externas), resultaría que las regiones más apropiadas para la vida son las que se encuentran a distancias intermedias entre el centro y el exterior de la galaxia, una región a la que llaman "Zona de Habitabilidad Galáctica". Así pues, la primera e importante restricción que encontramos para la vida es que sólo las estrellas de tipo solar o semejante, ubicadas en un ambiente apropiado en la galaxia, son las son las aptas para favorecer el desarrollo de la vida. 4. La estructura del Sistema Planetario El segundo aspecto es el que concierne al sistema planetario. Las observaciones astronómicas han confirmado la ya vieja hipótesis, adelantada por Kant y Laplace, de que las estrellas y sus planetas nacen a partir de la contracción gravitatoria de una masa de gas (fundamentalmente hidrógeno) del medio interestelar. La rotación y la gravedad confinan esta masa "la nube protoplanetaria", en un disco aplanado en cuyo centro la mayor densidad propiciaráel nacimiento de la estrella. A diferentes distancias del mismo se formarán por acumulación local de materia los planetas y sus satélites. La estructura del sistema planetario que resulte va a depender de la masa del disco y también de su composición química. Si la nube protoplanetaria es "vieja", contendrá elementos metálicos que favorecerán la formación de planetas "rocosos" tipo la Tierra o Marte. Pero además de planetas terrestres pueden formarse en el disco planetas gigantes tipo Júpiter. Se trata de masivas esferas, unas diez veces más grandes que la Tierra constituidas básicamente de gas hidrógeno. Sin una superficie sólida sobre la que asentarse, allí la vida evolucionada parece imposible. Sin embargo su simple presencia puede ser crítica para la evolución de la vida en alguno de los planetas terrestres de ese sistema planetario. Los descubrimientos de planetas extrasolares gigantes que se vienen produciendo desde 1995, han arrojado mucha luz al respecto. A lo largo de millones de años de evolución tras la formación del sistema planetario, los planetas gigantes que allí se hayan engendrado, interaccionan gravitatoriamente con los restos del disco y más tarde con los otros planetas más pequeños recién formados. A resultas, el planeta gigante puede "migrar" hacia el interior del sistema, arrastrando con él a los otros planetas hasta hacerlos caer sobre la estrella o bien expulsarlos del sistema. Esta especie de "billar gravitatorio" puede provocar que muchos planetas desaparezcan con el tiempo ya que el sistema planetario es inestable frente a las recurrentes perturbaciones gravitacionales y sus órbitas acaban siendo altamente excéntricas y caóticas a largo plazo. Es de esperar entonces que en tales sistemas la probabilidad de encontrar planetas terrestres cercanos a la estrella, es decir con posibilidades para el desarrollo de la vida, sea remota. Afortunadamente parece que vivimos en un sistema planetario estable y los cálculos sugieren que será así en millonesde años. Impresión artística del primer planeta extrasolar descubierto alrededor de la estrella 51 Pegasus. Se trata de una estrella de tipo solar, pero el planeta, un gigante de tipo Júpiter, se encuentra a menos de 8 millones de kms de la estrella. Es un planeta inapropiado para la vida. El segundo punto hace referencia a un reciente cálculo numérico que sugiere que la formación de los planetas gigantes pudiera impedir la formación de terrestres en órbita cercana. Esta es una hipótesis avanzada para explicar el origen del cinturón de asteroides ubicado entre las órbitas de Marte y Júpiter. Se cree que el crecimiento de Júpiter, en una región rica en elementos volátiles fue muy rápida, perturbando gravitatoriamente los posibles planetas en formación en el cinturón de asteroides. La perturbación tiene lugar en forma de "resonancia gravitatoria" que se produce cuando el período orbital de Júpiter y el del cuerpo en cuestión guardan una relación entera. En tal situación la órbita del nuevo astro en formación sufre tirones periódicos que llevan a este a una órbita alargada, entrando en colisión con otros cuerpos, destruyéndose, o bien incluso si se acerca mucho a Júpiter, saliendo expulsado del sistema solar. Las resonancias explican la actual estructura en familias orbitales del cinturón de asteroides o las divisiones (acumulaciones y huecos) encontrados en los anillos planetarios. Es muy probable de acuerdo con estos cálculos que el cinturón de asteroides no sea otra cosa que los residuos de un planeta "abortado" por Júpiter. Planeta que de haberse formado hubiera sido grande ya que se estima que Júpiter expulsó más del 90% de la masa del actual del cinturón de asteroides. A resultas de esta especie de "barrido gravitatorio", el planeta gigante en formación adquiere a su vez una órbita circular, como la que ahora poseen los dos gigantes de nuestro sistema planetario. En cualquier caso, los restos de la formación del sistema planetario (meteoritos, asteroides y cometas)representan una seria amenaza para la vida allí donde pueda haber prendido. Los planetas gigantes pueden marcar, con su dominio gravitatorio, el ritmo de las colisiones de estos cuerpos con otros planetas y satélites. Nuestro sistema solar sufrió un intenso bombardeo por estos residuos durante los primeros 800 millones de años tras su formación. Este es el origen de gran parte de los cráteres que observamos en la Luna y otros cuerpos. Más recientemente en el tiempo, sabemos de la importancia de los impactos a través de las masivas extinciones de especies que acontecieron en la Tierra tras las dos últimas grandes colisiones de asteroides hace 250 y 65 millones de años. Júpiter pudo así haber jugado un importante papel sobre la Tierra, desviando hacia nuestro planeta bloques de "proto asteroides" en formación, ricos en elementos volátiles como por ejemplo el agua, un mecanismo que podría explicar el origen de los océanos terrestres. En este sentido es posible que si se hubiera formado el planeta en la región del cinturón de asteroides, se podrían haber frustrado la aparición de formas de vida avanzadas en la Tierra debido al incremento en el número de impactos de planetesimales con nuestro planeta. Así pues la presencia de planetas aptos para la vida parece encontrarse seriamente condicionada por la presencia de planetas gigantes en el sistema. 5. La Tierra: ¿Un planeta raro? Finalmente el tercer punto hace referencia al propio planeta. El primer aspecto que debe considerarse es su distancia a la estrella pues de esta depende la temperatura a la que se encuentre. Los valores más aceptables para la vida son aquellos en los que el agua pueda permanecer en estado liquido durante un período suficientemente largo de tiempo. La estrecha región en la que esto sucede alrededor de una estrella se conoce como "Zona de Habitabilidad Circumestelar". La temperatura no debe además de sufrir cambios extremos, de manera que cuanto más circular sea la órbita del planeta y menos cambiesu orientación, menos bruscos serán los cambios térmicos. De todos los objetos en el sistema solar, el planeta Marte es aquel en el que los científicos tiene depositadas más esperanzas de encontrar vida (pasada o presente). Hasta la fecha la búsqueda ha sido infructuosa (Mars Global Surveyor NASA). Un hecho fundamental recientemente descubierto gracias a los cálculos numéricos en el ordenador, es el papel que ha jugado la Luna como estabilizador de la inclinación del eje de rotación de la Tierra, "anclándolo" en el tiempo e impidiendo cambios climáticos bruscos como los que acontecen en escalas de millones de años en Marte, planeta carente de un tal satélite masivo. Por otra parte el ciclo de mareas oceánicas propiciado por nuestro satélite parece también haber jugado un papel decisivo en la evolución de la vida terrestre a través de los procesos costeros de hidratación/deshidratación. Si recordamos que la Luna se formó a resultas de la colisión de un cuerpo de gran masa con la Tierra poco después de su formación, podemos decir que seguimos aquí gracias a una casualidad (la de la formación fortuita de nuestro satélite)... Los otros aspectos básicos para la evolución de la vida hacen referencia a las propiedades del planeta. Este debe de tener una masa suficientemente grande como para poder retener una atmósfera cuya composición química y densidad sean las apropiadas para el sustento de la vida. Conviene recordar que también Venus y Marte retienen en la actualidad una atmósfera, pero ni su composición de dióxido de carbono ni su masa son las convenientes, aunque pudieran haberlo sido en Marte en un remoto pasado. La atmósfera venusiana es tan densa que propicia un intenso efecto invernadero (la superficie de Venus se encuentra a unos 700 grados y la presión alcanza 90 veces el valor terrestre). Por el contrario la atmósfera de Marte es tan tenue que se producen drásticos cambios térmicos entre el día y la noche, y entre las diferentes estaciones anuales. En otro ordende cosas, el planeta debe de girar alrededor de su eje con un período de rotación apropiado, nunca sincronizado con el período orbital como sucede entre la Tierra y la Luna pues en ese caso siempre mostraría un mismo hemisferio a la estrella: tendría una cara achicharrada y otra congelada! Una alta velocidad de rotación junto con un interior caliente fundido, permitirá además la presencia de corrientes eléctricas lo suficientemente intensas como para propiciar la generación de un campo magnético. Este protegerá al planeta del intenso flujo de partículas cargadas provenientes de la estrella. Es más, la estructura interna del planeta (dependiente de su masa y composición) también resultará decisiva para la vida pues regulará la posible actividad volcánica y la existencia o no de tectónica de placas en su capa superficial, procesos ambos que permiten el reciclado de la atmósfera, estabilizando su composición química y la temperatura planetaria. Estos y otros aspectos astronómicos más sutiles (además de los biológicos) no mencionados, parecen indicar que "la pluralidad de mundos habitados" debería ser considerada con menos alegrías que las que a veces se presentan. Existe cierto convencimiento entre la comunidad de astrobiólogos, como así se denomina a los científicos que estudian la existencia de vida extraterrestre, que la vida ha surgido a buen seguro en muchos otros planetas, pero que su evolución hacia formas superiores y complejas (¿inteligentes?) requiere probablemente, de un buen numero de combinaciones astronómicas, algunas aparentemente fortuitas. La vida, una vez que emerge se muestra resistente y adaptable a los avatares internos y externos en el devenir del propio planeta, pero obviamente dentro de unos límites. La superficie agrietada, sin cráteres, del satélite "Europa" del planeta Júpiter sugiere, junto con otros resultados, que pudiera contener un océano subsuperficial bajo la corteza visible. De ser así, quizás la vida en sus formas más simples, pudierahacer emergido en ese mundo (Galileo NASA). No se trata con estas reflexiones de los científicos de volver hacia atrás en el tiempo, hacia una posición pre copernicana, es decir hacia una visión geocéntrica (y antropocéntrica) de nuestra posición en el cosmos, y que algunos pueden estar tentados de usar como apoyo a sus creencias religiosas. Se trata simplemente de acotar los límites y las necesidades astronómicas de la vida, y a la vez de orientar su búsqueda futura hacia los objetivos y regiones del universo más propicios para su desarrollo. Bibliografía básica M. Vazquez Abeledo y E. Martín, "La búsqueda de vida extraterrestre", Mac Graw Hill (Serie Mac Graw Hill de divulgación científica), 1999 B. Jakosky, "La búsqueda de vida en otros planetas", Cambridge University Press, 1999. P. D. Ward y D. Brownlee, "Rare Earth", Copernicus, 2000. (Puede verse un reciente artículo de estos autores en Investigación y Ciencia, Diciembre 2001). Agustín Sánchez Lavega, Catedrático de Física Aplicada de la Universidad del País Vasco. Actualmente dirige un Grupo de Investigación sobre las atmósferas planetarias. Euskonews & Media 156.zbk (2002 / 2 22 / 3 1) Eusko Ikaskuntzaren Web Orria
Webgune honek cookieak erabiltzen ditu, propioak zein hirugarrenenak. Hautatu nabigatzeko nahiago duzun cookie aukera. Guztiz desaktibatzea ere hauta dezakezu. Cookie batzuk blokeatu nahi badituzu, egin klik "konfigurazioa" aukeran. "Onartzen dut" botoia sakatuz gero, aipatutako cookieak eta gure cookie politika onartzen duzula adierazten ari zara. Sakatu Irakurri gehiago lotura informazio gehiago lortzeko.
