¿Cuántas civilizaciones extraterrestres existen? Un nuevo estudio galáctico deja una pista

Aquí hay una buena señal para los cazadores de alienígenas: más de 300 millones de mundos con condiciones similares a la Tierra se encuentran dispersos por la Vía Láctea. Un nuevo análisis concluye que aproximadamente la mitad de las estrellas similares al sol de la galaxia albergan mundos rocosos en zonas habitables donde el agua líquida podría acumularse o fluir sobre las superficies de los planetas.

“Este es el resultado científico que todos estábamos esperando”, dice Natalie Batalha, astrónoma de la Universidad de California en Santa Cruz, que trabajó en el nuevo estudio.

El descubrimiento, que ha sido aceptado para su publicación en el Astronomical Journal , señala un número crucial en la Ecuación de Drake. Ideada por mi padre, Frank Drake, en 1961, la ecuación establece un marco para calcular el número de civilizaciones detectables en la Vía Láctea. Ahora se conocen las primeras variables de la fórmula, incluida la tasa de formación de estrellas similares al sol, la fracción de esas estrellas con planetas y el número de mundos habitables por el sistema estelar.

La cantidad de estrellas parecidas al Sol con mundos similares a la Tierra "podría haber sido una entre mil, o una entre un millón; nadie lo sabía realmente", dice Seth Shostak, astrónomo del Instituto de Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI) que no participó en el nuevo estudio.

Los astrónomos estimaron el número de estos planetas utilizando datos de la nave espacial Kepler de caza de planetas de la NASA. Durante nueve años, Kepler miró fijamente las estrellas y observó los breves destellos que se producían cuando los planetas en órbita borraban una parte de la luz de su estrella. Al final de su misión en el 2018, Kepler había detectado unos 2.800 exoplanetas, ninguno de ellos como los mundos que orbitan nuestro sol.

Pero el objetivo principal de Kepler siempre fue determinar qué tan comunes son los planetas como la Tierra. El cálculo requirió la ayuda de la nave espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea, que monitorea las estrellas en toda la galaxia. Con las observaciones de Gaia en la mano, los científicos finalmente pudieron determinar que la Vía Láctea está poblada por cientos de millones de planetas del tamaño de la Tierra que orbitan alrededor de estrellas similares al sol y que el más cercano probablemente esté a 20 años luz del sistema solar.

Acercándonos al contacto

La Ecuación de Drake usa siete variables para estimar el número de civilizaciones detectables en la Vía Láctea. Considera factores como la fracción de estrellas similares al sol con sistemas planetarios y el número de planetas habitables en cada uno de esos sistemas. A partir de ahí, considera la frecuencia con la que la vida evoluciona en los mundos con las condiciones adecuadas y la frecuencia con la que esas formas de vida finalmente desarrollan tecnologías detectables. En su forma original, la ecuación asume que los extraterrestres con conocimientos tecnológicos evolucionarían en planetas orbitando estrellas similares al sol.

"Cuando los astrónomos hablan de encontrar estos planetas, todo el mundo habla de la Ecuación de Drake, ¿verdad?" dice Jason Wright, astrónomo de la Universidad Estatal de Pensilvania que estudia mundos potencialmente habitables, pero que no participó en el nuevo estudio. "Todos tenemos eso en mente cuando hacemos este cálculo".

Los científicos tardaron más de medio siglo en comenzar a determinar cuántos planetas podrían albergar vida de manera factible. En 1961, los astrónomos no sabían de ningún otro mundo que orbitara estrellas que no fueran el sol y aunque las teorías de formación planetaria sugerían que los exoplanetas deberían ser comunes, no teníamos evidencia de observación de que existieran. Pero durante la última década, ha quedado claro que los planetas son extremadamente comunes y que superan en número a las estrellas de la Vía Láctea. En promedio, casi todas las estrellas albergan al menos un mundo en órbita.

Ese descubrimiento fue “un gran paso adelante”, dice Wright. "Eso es lo que nos dijo que había muchos sitios para la vida tal como la conocemos". Pero el siguiente factor en la ecuación de Drake, el número de mundos habitables por sistema planetario, fue más complicado de calcular, dice Batalha.

Mundos como la Tierra

Kepler detecta mundos lejanos al buscar caídas de luz producidas cuando los planetas cruzan las caras de las estrellas y borran brevemente una fracción de la luz estelar. Según la cantidad de luz estelar que se bloquea y la frecuencia con la que se bloquea, los científicos pueden determinar el tamaño de un planeta y el tiempo que tarda en orbitar su estrella. Con este enfoque, Kepler detectó miles de exoplanetas de todos los tamaños y órbitas. Pero la búsqueda real de los científicos era la fracción de planetas como la Tierra: estrellas templadas, rocosas y en órbita como el sol.

Las primeras estimaciones sugirieron que quizás el 20 por ciento de las estrellas similares al sol albergaban un mundo que cumplía con esos criterios. Ahora sabemos que el número está más cerca del 50 por ciento, si no más.

“Es más alto de lo que pensaba. Siempre le decía al público, uno de cada cuatro, uno de cada cinco, este resultado es una sorpresa bastante agradable”, dice Batalha. "Es probable que cualquier otra estrella similar al Sol, en promedio, tenga un planeta potencialmente habitable".

El cálculo de la frecuencia de estos planetas vino con desafíos imprevistos. Las estrellas que observó Kepler eran más activas de lo que los científicos habían anticipado y produjeron señales que podrían imitar o enturbiar las firmas de los planetas en tránsito. Y la nave espacial en sí era delicada, requiriendo maniobras periódicas que complicaron las observaciones, particularmente después de que fallaron algunas partes cruciales que ayudaron a mantener la mirada fija.

Para llegar a su conclusión, Batalha y sus colegas combinaron datos de Kepler y de Gaia, que están rastreando y caracterizando mil millones de estrellas cercanas. Identificaron planetas de Kepler que se encuentran entre 0.5 y 1.5 del radio de la Tierra, que probablemente sean rocosos en lugar de gaseosos. Luego, de Gaia obtuvieron las temperaturas y los tamaños de las estrellas que orbitan estos planetas.

En lugar de basar la habitabilidad potencial de un planeta solo en su distancia de una estrella, el equipo calculó cuánta energía llega a cada uno de estos mundos. A partir de ahí, el equipo seleccionó los mundos donde las temperaturas permitirían que el agua líquida sobreviviera en la superficie.

Una vez que el equipo tuvo un tamaño de muestra de mundos rocosos y templados conocidos que orbitan estrellas similares al sol, pudieron estimar cuántos existen en toda la galaxia. Descubrieron que entre el 37 y el 60 por ciento de las estrellas similares al Sol en la Vía Láctea deberían albergar un mundo templado del tamaño de la Tierra y utilizando un cálculo más liberal de la energía necesaria para que un mundo sea templado, descubrieron que del 58 al 88 por ciento de las estrellas similares al sol podrían tener un mundo así.

Por supuesto, muchos factores determinan si un mundo en la zona habitable es verdaderamente amigable para la vida. Las características planetarias como los campos magnéticos, las atmósferas, el contenido de agua y la tectónica de placas juegan un papel y son difíciles de observar en mundos pequeños y lejanos.

Aun así, "este documento realmente ayuda a identificar exactamente cuántos lugares de vida podría haber", dice Wright. "Y calculan la distancia más probable al planeta más cercano y terminan con nuestro patio trasero celestial". El mundo más cercano de este tipo está probablemente a 20 años luz y cuatro deberían estar a 33 años luz.

De la habitabilidad a la civilización

Ahora que los astrónomos tienen una buena idea de cuántos mundos similares a la Tierra hay esparcidos por la galaxia, pueden seguir trabajando con las variables de la Ecuación de Drake. Muchos de los factores restantes serán difíciles de precisar, incluidas las preguntas cruciales de la frecuencia con la que los extraterrestres desarrollan tecnologías que podemos detectar y el período de tiempo que tales civilizaciones son detectables.

Otra pregunta pendiente es si los científicos deberían incluir estrellas que no se parecen al sol, considerando que se han encontrado varios mundos del tamaño de la Tierra alrededor de estrellas más pequeñas y frías. Y quizás deberíamos considerar otros mundos además de los planetas, aunque muchos de los mundos de Kepler son grandes y gaseosos, "podrían tener lunas forestales como Endor" en Star Wars , dice Wright. "O, supongo, a Pandora, como en Avatar".

Los astrónomos están tentadoramente cerca de descubrir el siguiente factor en la ecuación: la fracción de mundos habitables en los que evoluciona la vida. A medida que continuamos explorando nuestro sistema solar, descubrimos que la lista de nichos habitables es larga y diversa. Mundos como Marte o la luna helada de Júpiter, Europa, podrían albergar vida microbiana, e incluso las nubes tóxicas sobre Venus podrían albergar formas de vida.

"Si sucedió más de una vez en el sistema solar", dice Wright, "eso le da ese número bastante rápido".

Descubrir solo un ejemplo de vida más allá de la Tierra demostraría que la biología no es una casualidad cósmica, sino un resultado probable, dados los ingredientes adecuados. Y considerando la cantidad de bienes raíces habitables en el cosmos, muchos astrónomos dicen que la vida es básicamente una inevitabilidad.

Pero resolver esas últimas variables en la Ecuación de Drake —las que nos dirán si la Tierra es el hogar de los únicos organismos tecnológicamente expertos de la galaxia— será un misterio hasta que, como dice mi padre, hayamos escuchado los murmullos de los mundos alienígenas.