Desmontando la paradoja de Fermi

Nuestra galaxia debería estar repleta de civilizaciones… pero, ¿dónde están? Éste planteamiento es lo que comúnmente conocemos como laParadoja de Fermi, y que intenta dar respuesta al hecho de que la nuestra sea la única civilización que, aparentemente, puebla la Vía Láctea. Pero… quizá lo que plantea la paradoja no sea ni inesperado ni misterioso, al menos según un estudio que será presentado próximamente.

Vivimos en un lugar muy grande

Recreación artística de una antena de radiotelescopio.
Crédito: Solarseven/Shutterstock

Con unos 200.000 millones de estrellas, y alrededor de 83.000 millones de planetas similares a la Tierra, la Vía Láctea tiene más lugares en los que podría haber aparecido la vida de los que jamás podremos observar. Laecuación de Drake, incluso con las cifras más escépticas que podamos utilizar, siempre devuelve un valor superior a 1. El principio de mediocridad (la idea de que no somos especiales, ni por asomo, en la perspectiva de la galaxia y el universo que nos rodea) nos dice que el proceso natural que dio lugar a la aparición de la vida en nuestro planeta debería ser extraordinariamente común, y debería haber sucedido en innumerables lugares a lo largo de la galaxia. Sin embargo, hasta donde sabemos, estamos solos. ¿Cómo es posible?

Este estudio, realizado por el profesor Yervant Terzian, y su alumno Evan Solomonides, ambos de la Universidad de Cornell, intenta explicar la Paradoja de Fermi utilizando algo que es ampliamente conocido pero poco entendido… la galaxia es gigantesca. Por mucho que las comunicaciones viajen a la velocidad de la luz, tenemos que tener en cuenta que cualquier civilización que intente comunicarse está enviando sus mensajes a través de una distancia inimaginablemente grande. Incluso a la velocidad de la luz, estas distancias son enormes, y hacen falta décadas, siglos o milenios para recorrerlas. Así que, en un intento del equipo de investigadores por poner las cosas en perspectiva (en particular, el tamaño de la galaxia en comparación a la velocidad a la que viajan nuestras comunicaciones) han analizado hasta dónde han llegado las señales humanas para utilizarlo como punto de partida.

Así, han observado la esfera de lugares que nuestras comunicaciones han alcanzado (una esfera con un radio aproximado de 80 años-luz) para determinar la cantidad de estrellas, planetas, y planetas similares a la Tierra, que podría haber en ellas, y el porcentaje que ocupa dentro de la Vía Láctea. Es una forma intuitiva de poder explicar la Paradoja de Fermi y nos permite ver que, en realidad, puede considerarse un resultado estadísticamente predecible en lugar de un misterio incomprensible.

Entendiendo nuestras comunicaciones

Un fragmento del mensaje de Arecibo.

La primera señal suficientemente potente como para abandonar la atmósfera, y esparcirse a lo largo del vecindario estelar, fue la voz de Adolf Hitler, en el discurso que hizo durante los Juegos Olímpicos de Berlín en 1936. Desde ese momento, esa señal se ha estado alejando de nuestro planeta a la velocidad de la luz y es la que define el extremo de una esfera de señales casi constantes. Dentro de esa esfera hay señales que sí han sido diseñadas para ser interceptadas por inteligencias extraterrestres (como el mensaje de Arecibo), pero la gran parte de nuestras señales son indescifrables.

Una civilización alienígena que interceptase una de esas señales indescifrables necesitaría descodificar esa información binaria a sonido (y entender nuestro método de encriptación) o a vídeo (que tiene formatos muy específicos). Suponiendo que consiguiesen hacerlo, después necesitarían descodificar el mensaje, de alguno de los 3.000 idiomas que existen en nuestro planeta, y convertirlo en algo que puedan entender.

Como puedes imaginar, es un problema, porque aunque hay mensajes que sí han sido diseñados para ser interpretados fácilmente por los alienígenas, otra civilización no tendría ninguna manera de distinguirlos de la mayor parte de señales inidentificables. Así que la primera señal que podría interceptar una civilización alienígena, sería la de Adolf Hitler hablando sobre “la inherente inferioridad de los atletas no arios”, seguidos de décadas de señales incomprensibles. La primera señal diseñada para ser comprendida por otras civilizaciones llegaría 24 años después, si es que todavía están prestando atención a nuestras emisiones…

La esfera de comunicaciones humanas

Messier 13, el Cúmulo globular de Hércules. El destinatario del mensaje de Arecibo.

Aquí es donde las cosas comienzan a ponerse interesantes. Aunque parece que nuestras señales serían mayormente ininteligibles para una civilización tecnológicamente avanzada, es razonable pensar que entenderían que el universo no produce señales al azar como ésas. Cualquier señal que ocurre de manera natural es periódica, predecible, y tiene una fuente natural fácilmente identificable. Así que nuestras señales, aunque indescifrables, podrían ser suficiente para indicar a otra civilización que estamos aquí y estamos listos para charlar (sólo falta que la civilización que llegue a esa conclusión sea lo suficientemente curiosa como para intentar conversar con nosotros).

Sabemos que cualquier señal lo suficientemente fuerte como para abandonar la atmósfera de la Tierra se propagará por el espacio, en una esfera, a la velocidad de la luz. Por tanto, sabemos que nuestras comunicaciones han llegado a todas las estrellas que están a una distancia de 80 años de nuestro Sol. Sabemos que a 12,5 años de distancia hay 33 estrellas, y a partir de ahí podemos deducir que la densidad de estrellas por año-luz cúbico es de 0,004. O dicho de otro modo, utilizando esa densidad, nuestras comunicaciones, en estos 80 años de transmisiones, han llegado a 8.531 estrellas, y a 3.555 planetas similares a la Tierra.

Viendo esas cifras, es fácil pensar que esto da la razón a Fermi y su paradoja. Si hemos llegado a tantas estrellas y planetas, alguien debería habernos contactado a estas alturas. Sin embargo, basta comparar esta cifra con la cantidad de estrellas y planetas de la Vía Láctea para ver que es todo lo contrario. El disco de nuestra galaxia tiene un volumen aproximado de 6,5 billones de años-luz cúbicos, así que la humanidad ha alcanzado el 0,0000332% del volumen, y el 0,00000424% de estrellas de nuestra galaxia (los cálculos puedes consultarlos en el archivo enlazado al final del artículo). O lo que es lo mismo, una miseria.

Tantas estrellas… y tanta soledad

El radiotelescopio de Arecibo

Parece que estamos solos. No hemos oído nada de otras civilizaciones y, hasta donde sabemos, no las hemos visto ni alcanzado. Pero hay tantas estrellas que puede parecer una conclusión extraña. Si tenemos en cuenta el principio de mediocridad, sabemos que, con toda probabilidad, no somos nada fuera de lo común en el universo. Que la vida surgiese en la Tierra quiere decir que debería haber aparecido en muchos otros lugares porque, en casi todos los aspectos que conocemos, somos normales (estamos compuestos de los elementos más abundantes en el universo, etc…). Pero, ¿dónde está la vida?

Según los investigadores, puede que la respuesta sea que, simplemente, todavía no hemos oído sus comunicaciones, y que nos estaremos comunicando con extraterrestres en un futuro no demasiado lejano (demasiado distante para cualquier ser humano vivo hoy en día, pero en los próximos miles de años). Para llegar a esta conclusión, han hecho un análisis de cuántas civilizaciones podría haber en la galaxia, y qué porción de la Vía Láctea podría haber sido alcanzada por sus comunicaciones.

La explicación de las fórmulas en las que se han apoyado va más allá del objetivo de este artículo, pero sí vale la pena decir que han utilizado una interpretación algo optimista de la Ecuación de Drake, dando por sentado que toda la vida, eventualmente, desarrolla inteligencia y la tecnología para comunicarse, y que han aplicado el principio de mediocridad para descartar aquellos resultados que, por ser desmesuradamente positivos, pueden ser considerados absurdos (y que mencionaré más adelante). Su intención, con esas fórmulas, es determinar el límite superior del tiempo en el que una civilización podría comunicarse en la galaxia, así como el límite superior de la posibilidad de que aparezca vida en un planeta habitable.

El límite superior de las comunicaciones

Concepto artístico de una esfera de Dyson.
Crédito: Adam Burn

Volviendo al principio de mediocridad, podemos poner un límite superior al período de transmisión de comunicaciones de una civilización partiendo de la base de que la humanidad no es (casi con toda certeza) la primera, ni una de las primeras, especies en la galaxia que ha desarrollado la tecnología de comunicaciones. Del mismo modo, también podemos asumir que no somos la última, ni una de las últimas. Estadísticamente, eso quiere decir que podemos colocarnos, con bastante confianza, en algún lugar del 90% de la población de especies galácticas con capacidad de emitir comunicaciones al espacio. Es decir, no estamos en el 5% de las primeras civilizaciones que desarrollan esta tecnología.

Con ambos factores aplicados a las fórmulas que han utilizado, los investigadores llegan a la conclusión de que, en el límite más favorable, en la historia de la galaxia ha habido menos de 210 civilizaciones inteligentes con capacidad de enviar sus comunicaciones al espacio. Un número razonable si se compara con los resultados que se pueden obtener en la Ecuación de Drake original. Por otra parte, aplicando el principio de mediocridad en su conclusión más extrema, es decir, que somos la representación exacta de la civilización inteligente típica que podemos encontrar en la Vía Láctea, podemos coger nuestro período de transmisión de comunicaciones (80 años) y asumir que ese es el mismo período de transmisiones de las 209 civilizaciones restantes.

Recreación artística de Kepler-186f.
Crédito: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

De esta manera, es posible determinar que las comunicaciones de otras civilizaciones sólo habrían cubierto un 0,125% del volumen total de la Vía Láctea (que en este caso es modelada como si fuese un disco plano con un radio de 10.000 pársecs, unos 32,620 años-luz). O lo que es lo mismo, para que nos hubiesen contactado a estas alturas, suponiendo que el resto de civilizaciones llevan transmitiendo tanto tiempo como la nuestra, deberíamos estar en esa pequeña zona de la galaxia. Sabemos que no somos especiales, así que no es sorprendente que aun no nos hayan contactado.

Para calcular el límite superior de la frecuencia de aparición de vida en planetas habitables, el equipo de investigadores asume que estamos a punto de recibir nuestra primera comunicación extraterrestre. Es decir, nuestra esfera de comunicación alcanzó a otra civilización hace 40 años, y respondieron inmediatamente indicando que nos habían escuchado. Si suponemos que somos la única civilización en una esfera de 40 años-luz, pero que la más cercana está, exactamente, a 40 años-luz de distancia, podemos llegar a la conclusión de que debería haber 78,1 millones de civilizaciones en la historia de la galaxia.

Eso implicaría que estaríamos entre las primeras en desarrollar tecnología de comunicaciones y que la vida no es que sea común, es que está en todas partes. Así que aplicando el principio de mediocridad, se rechazan esos valores y se concluye que no estamos a punto de recibir la comunicación de ninguna otra civilización porque, si fuese así, tendríamos que ser muy especiales, y hemos partido de la base de que no somos especiales dentro de la galaxia o el universo.

Entonces, ¿cuándo esperamos que nos contacten?

El radiotelescopio Very Large Array de México.
Crédito: Hajor

Siguiendo con el principio de mediocridad, los investigadores explican que es razonable pensar que escucharemos la transmisión de una civilización alienígena cuando su esfera de comunicaciones haya alcanzado media galaxia. En ese caso, una civilización debería transmitir durante 1.580 años para alcanzar la mitad de la galaxia y sería desconcertante que no nos hubiesen contactado en ese espacio de tiempo. Suponiendo que otras civilizaciones hayan comenzado a emitir hace 80 años, querría decir que, si en los próximos 1.500 años no recibimos ninguna comunicación, es posible que la Paradoja de Fermi sea algo más que una predicción estadística.

Los investigadores explican que eso no quiere decir, en cualquier caso, que si no hemos sido contactados en este tiempo la conclusión sea que estamos solos en la galaxia, si no que es poco probable que no recibamos ninguna comunicación hasta ese momento.

Los límites del estudio

Los discos de oro de las Sondas Voyager

Por último, hay que tener en cuenta que este estudio tiene sus límites. Por ejemplo, no es posible determinar con exactitud algunos de los parámetros y probabilidades que plantean. Del mismo modo, han asumido que la galaxia es un disco plano, y que, por tanto, las esferas de comunicación de cada civilización no se habrían pisado entre ellas. Si eso fuese posible, entonces no es descabellado pensar que podría haber civilizaciones que ya estén en contacto entre ellas…

Del mismo modo, nuestra tecnología tiene límites. La intensidad de una señal de radio disminuye con el cuadrado de la distancia recorrida, y eso implica que, en distancias interestelares, una señal podría quedar tan reducida como para ser imperceptible. Hoy en día, la señal más débil que somos capaces de captar es la de la sonda Voyager 1, que se encuentra a 134 UA de distancia de la Tierra, y llega con una potencia de de 1,5 * 10^-23 vatios (o lo que es lo mismo, 0,000000000000000000000015 vatios).

Suponiendo que esa potencia es la mínima que puedan captar otras civilizaciones, el mensaje de Arecibo (la señal más potente que hemos enviado hasta el momento) podrá ser captada a 9,232 años-luz de distancia de nuestro planeta. Sin embargo, de momento sólo ha alcanzado unas 1,263 estrellas y 526 planetas similares a la Tierra, lo que representa una parte insignificante del volumen total de la Via Láctea, así que probablemente tenga que pasar mucho tiempo hasta que otra civilización la capte. Si no fuese así, si el mensaje de Arecibo fuese respondido inmediatamente, estaríamos hablando de que existen 158 millones de civilizaciones dispersas por toda la galaxia, una cifra a todas luces absurda…

Las conclusiones del estudio

Recreación artística del interior de un cilindro de O’Neill, en el que se puede apreciar la curvatura de la superficie.
Crédito: Donald Davis – NASA Ames Research Center

En definitiva, lo que se intenta demostrar, con este estudio del que os he hablado, es que la paradoja de Fermi no oculta ninguna paradoja. Al contrario, es una predicción muy razonable teniendo en cuenta el tamaño de nuestra galaxia. Todos los cálculos que partían de la base de que ya deberíamos haber sido contactados daban resultados absurdos (como esos 78,1 millones de civilizaciones que mencionaba antes, o los 158 millones de civilizaciones si utilizásemos el mensaje de Arecibo como ejemplo) y por tanto la premisa de que ya deberíamos haber sido escuchados por otras civilizaciones puede descartarse por ser igual de absurda.

Las cifras que partían de la base de que, en su lugar, lo razonable es asumir que aun no hemos sido escuchados, daban resultados más razonables, y por tanto es lógico pensar que lo que sucede, simplemente, es que todavía no nos ha alcanzado la comunicación de ninguna otra civilización. Deberían pasar 1.500 años más, sin ningún tipo de contacto, para que podamos empezar a considerar que la Paradoja de Fermi es, de verdad, una paradoja. Hasta entonces, deberíamos seguir observando el firmamento e intentando hacer saber a la galaxia que estamos aquí, con la esperanza de que alguien, algún día, nos responda.

Los resultados de este estudio serán presentados el 16 de junio, en San Diego.

Astrobitácora /Referencias: ArXiv