Los investigadores sugieren que la escasez de océanos, continentes y tectónica de placas a largo plazo en los exoplanetas probablemente explica la rareza de las civilizaciones extraterrestres avanzadas, desafiando las estimaciones proporcionadas por la ecuación de Drake y abordando la paradoja de Fermi.
Una nueva investigación del geocientífico Dr. Robert Stern de la Universidad de Texas en Dallas y un colega sugiere una explicación geológica de por qué no se ha encontrado evidencia concluyente de civilizaciones extraterrestres (ET) avanzadas, a pesar de que la ecuación de Drake predice que debería haber muchas de esas civilizaciones en nuestra galaxia capaces de comunicarse con nosotros.
En un estudio publicado recientemente 12 en la revista Scientific Reports , Stern y el Dr. Taras Gerya, profesor de Ciencias de la Tierra en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich, proponen que la presencia de océanos y continentes, así como la tectónica de placas de largo plazo, en planetas con vida es esencial para la evolución de civilizaciones activas y comunicativas (ACC).
Los investigadores concluyen que la probable escasez de estos tres requisitos en los exoplanetas disminuiría significativamente el número esperado de tales civilizaciones ET en la galaxia.
“La vida ha estado presente en la Tierra durante unos 4.000 millones de años, pero los organismos complejos como los animales no aparecieron hasta hace unos 600 millones de años, poco después de que comenzara el episodio moderno de la tectónica de placas”, dijo Stern, profesor de ciencias de sistemas terrestres sostenibles en la Escuela de Ciencias Naturales y Matemáticas. “La tectónica de placas realmente pone en marcha la máquina de la evolución, y creemos que entendemos por qué”.
¿Donde está todo el mundo?
En 1961, el astrónomo Dr. Frank Drake ideó una ecuación en la que se multiplican varios factores para estimar el número de civilizaciones inteligentes en nuestra galaxia capaces de dar a conocer su presencia a los humanos:
N = R* x f p x n e x f l x f i x f c x L
N: El número de civilizaciones en la galaxia de la Vía Láctea cuyas emisiones electromagnéticas (ondas de radio, etc.) son detectables.
R*: El número de estrellas que se forman anualmente.
f p : La fracción de aquellas estrellas con sistemas planetarios.
n e : Número de planetas por sistema solar con un entorno adecuado para la vida.
f l : La fracción de planetas adecuados en los que realmente aparece la vida.
f i : La fracción de planetas con vida en los que surge vida inteligente.
f c : La fracción de civilizaciones que desarrollan una tecnología que produce signos detectables de su existencia.
L : El tiempo promedio (años) que tales civilizaciones tardan en producir tales signos.
La asignación de valores a las siete variables ha sido un juego de adivinanzas que ha llevado a predecir que dichas civilizaciones deberían estar muy extendidas. Pero si eso es cierto, ¿por qué no hay pruebas concluyentes de su existencia?
Esta contradicción se conoce como la paradoja de Fermi, llamada así por el físico nuclear y premio Nobel Dr. Enrico Fermi, quien planteó informalmente la pregunta a sus colegas.
En su estudio, Stern y Gerya proponen refinar uno de los factores de la ecuación de Drake —f i , la fracción de planetas con vida en los que surge vida inteligente— para tener en cuenta la necesidad de grandes océanos y continentes y la existencia de tectónica de placas durante más de 500 millones de años en esos planetas.
“En la formulación original, se pensaba que este factor era casi 1, o 100%, es decir, la evolución en todos los planetas con vida avanzaría y, con el tiempo suficiente, se convertiría en una civilización inteligente”, dijo Stern. “Nuestra perspectiva es: eso no es cierto”.
Impacto de la tectónica de placas
La tectónica de placas es una teoría formulada a fines de la década de 1960 que establece que la corteza y el manto superior de la Tierra están divididos en fragmentos móviles, o placas, que se mueven muy lentamente, casi tan rápido como crecen las uñas y el cabello.
En nuestro sistema solar, sólo uno de los cuatro cuerpos rocosos con deformación superficial y actividad volcánica —la Tierra— tiene tectónica de placas. Otros tres —Venus , Marte y la luna Ío de Júpiter— se están deformando activamente y tienen volcanes jóvenes, pero carecen de tectónica de placas, dijo Stern. Otros dos cuerpos rocosos —Mercurio y la luna— carecen de dicha actividad y están tectónicamente muertos.
“Es mucho más común que los planetas tengan una capa externa sólida que no esté fragmentada, lo que se conoce como tectónica de una sola capa”, dijo Stern. “Pero la tectónica de placas es mucho más eficaz que la tectónica de una sola capa para impulsar el surgimiento de formas de vida avanzadas”.
A medida que las placas tectónicas se mueven, chocan o se separan entre sí, formando estructuras geológicas como montañas, volcanes y océanos, que también permiten el desarrollo de patrones climáticos y meteorológicos moderados. A través de la erosión, se liberan nutrientes en los océanos. Al crear y destruir hábitats, la tectónica de placas ejerce una presión ambiental moderada pero incesante sobre las especies para que evolucionen y se adapten.
Stern y Gerya también evaluaron la importancia de la presencia duradera de grandes masas de tierra y océanos para la evolución que condujo a una especie activa y capaz de comunicarse.
“Para los ACC se necesitan tanto continentes como océanos porque la evolución de la vida multicelular simple a la compleja debe ocurrir en el agua, pero la evolución posterior que conduce a la curiosidad por el cielo nocturno, al aprovechamiento del fuego y al uso de metales para crear nuevas tecnologías y, finalmente, al surgimiento de ACC capaces de enviar ondas de radio y cohetes al espacio, debe ocurrir en la tierra”, dijo Stern.
Refinando la ecuación de Drake para encontrar civilizaciones extraterrestres
El equipo de investigación propuso una revisión de la ecuación de Drake que define f i como el producto de dos términos: f oc , la fracción de exoplanetas habitables con continentes y océanos significativos, y f pt , la fracción de planetas que han tenido tectónica de placas de larga duración.
Según su análisis, Stern afirmó que la fracción de exoplanetas con un volumen óptimo de agua es probablemente muy pequeña. Calculan que el valor de f oc oscila entre 0,0002 y 0,01. De manera similar, el equipo concluyó que una tectónica de placas que dure más de 500 millones de años también es muy inusual, lo que lleva a una estimación de f pt de menos de 0,17.
“Cuando multiplicamos estos factores, obtenemos una estimación refinada de f i que es muy pequeña, entre 0,003% y 0,2%, en lugar de 100%”, dijo Stern. “Esto explica la extrema rareza de condiciones planetarias favorables para el desarrollo de vida inteligente en nuestra galaxia y resuelve la paradoja de Fermi”.
Según la NASA , se han confirmado más de 5.000 exoplanetas en la Vía Láctea a partir de observaciones terrestres y plataformas en órbita como los telescopios espaciales Kepler y James Webb. Si bien los científicos, incluido el cazador de planetas de la UT Dallas, el Dr. Kaloyan Penev, profesor adjunto de física, han mejorado en la búsqueda de planetas alrededor de otras estrellas y en la estimación del número de los que son rocosos, aún no tienen la capacidad de detectar tectónica de placas en exoplanetas.
“La biogeoquímica postula que la Tierra sólida, en particular la tectónica de placas, acelera la evolución de las especies”, dijo Stern. “Estudios como el nuestro son útiles porque estimulan el pensamiento amplio sobre misterios más grandes y brindan un ejemplo de cómo podemos aplicar nuestro conocimiento de los sistemas terrestres a preguntas interesantes sobre nuestro universo”.
Referencia: “La importancia de los continentes, océanos y tectónica de placas para la evolución de la vida compleja: implicaciones para la búsqueda de civilizaciones extraterrestres” por Robert J. Stern y Taras V. Gerya, 12 de abril de 2024, Scientific Reports .DOI: 10.1038/s41598-024-54700-x
La investigación fue apoyada por la Fundación Nacional Suiza de Ciencias.