Por: David Sierra Porta, Ph.D. en Física Fundamental, docente de la facultad de Ciencias Básicas de la UTB
Hace unos días, el 2 de septiembre ha muerto Frank Drake a los 92 años, noticia que ha sido confirmada por su hija Nadia Drake, periodista de la Universidad de Califorma en Santa Cruz, USA, misma universidad donde F. Drake fue profesor emérito de ciencias, astronomía y astrofísica.
F. Drake probablemente sea poco conocido entre la gente común pero para los científicos, astrónomos y astrofísicos e incluso en la filosofía, es quizás un nombre que se conoce bien. Drake ha inspirado a millones de personas a lo largo del mundo, incluyéndome, a pensar, a veces científicamente, filosóficamente o incluso existencialmente en una de las preguntas más interesantes e inquietantes y centro de muchas conjeturas y tertulias: ¿Hay alguien allí afuera?
Nuestro universo es enorme y basto, ciertamente más allá de nuestra comprensión y entendimiento, y en esta gran extensión de espacio (y tiempo), no podemos dejar de cuestionarnos acerca de si somos los únicos con vida (inteligente) que pueblan este gran espacio de vacío, ¿será posible que habiendo tantas galaxias y materia a nuestro alrededor, tantos planetas, exoplanetas (hoy día más sabidos), cúmulos de galaxias, un mar entero de materia (y no materia), seamos los únicos que, dotados con algo de inteligencia, ocupemos tan insignificante espacio en nuestra evolución del universo? Que pregunta tan inquietante y tan frustrante a la vez. Esto es en gran medida a que, como suele ocurrir en la ciencia, cada vez que conocemos algo con más certeza, terminamos con más preguntas que respuestas. Quizás sea el papel de la ciencia y esto no es malo para nada, nos mantiene ocupados y con una fuente grande de problemas por resolver para no aburrirnos en el cotidiano vivir de nuestra existencia.
En fin, la pregunta ha existido desde hace mucho tiempo y seguirá existiendo, nos mantendrá en vilo la posibilidad y alerta la espera de que alguna vez llegue una respuesta, que, aunque aproximada, calme un poco nuestras ansias de conocimiento. ¿Pero quién era F. Drake?, ¿de qué lo conocemos? ¿qué ha hecho para que hoy le dediquemos algunas lineas? Vamos allá.
¿Quién era Frank Drake?
Frank Donald Drake (28 de mayo de 1930 – 2 de septiembre de 2022) fue un astrónomo y astrofísico estadounidense. Nacido en Chicago, Illinois, el mayor de una tanda de hermanos, desde muy temprana edad mostró interés por la electrónica y la química.
Drake consideró por primera vez la posibilidad de que existiera vida en otros planetas cuando tenía ocho años, tras conjeturar que si la civilización humana era el resultado del azar[1], también podrían existir civilizaciones en otros lugares del universo con la misma suerte de azar. Es decir, algo que para nosotros hoy sería lógico, en biología por ejemplo, una mutación, es producto del azar, porque no se puede prever cuándo va a suceder.
Drake realizó importantes estudios radiofónicos de los planetas y participó notablemente en la primera búsqueda de inteligencia extraterrestre, incluyendo el montaje de los primeros intentos de observación para detectar comunicaciones extraterrestres en 1960 en el Proyecto Ozma, el desarrollo de la ecuación de Drake, como creador del mensaje de Arecibo, una codificación digital de una descripción astronómica y biológica de la Tierra y sus formas de vida para su transmisión al cosmos, y como uno de los primeros fideicomisarios del Instituto SETI.
Drake es considerado como uno de los pioneros del campo moderno de la búsqueda de inteligencia extraterrestre con Giuseppe Cocconi, Philip Morrison, Iosif Shklovsky y Carl Sagan. Se matriculó en la Universidad de Cornell con una beca del Cuerpo de Entrenamiento de Oficiales de la Marina. Sus ideas sobre la posibilidad de vida extraterrestre se vieron reforzadas por una conferencia del astrofísico Otto Struve en 1951.
Tras obtener una licenciatura en Ingeniería Física, Drake sirvió brevemente como oficial de electrónica en el crucero pesado USS Albany de la armada de Estados Unidos. A continuación, cursó estudios de posgrado en la Universidad de Harvard de 1952 a 1955, donde obtuvo un máster y un doctorado en Astronomía en 1958. Su asesora doctoral fue Cecilia Payne-Gaposchkin.
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Drake y la búsqueda extraterrestre
En su libro «Vida inteligente en el espacio» o bien “Intelligent Life in Space”[2], publicado en 1962, escribió:
«En este mismo momento, con casi absoluta certeza, las ondas de radio enviadas por otras civilizaciones inteligentes están cayendo sobre la Tierra. Se puede construir un telescopio que, apuntando al lugar adecuado y sintonizando la frecuencia correcta, podría descubrir estas ondas. Algún día, desde algún lugar entre las estrellas, llegarán las respuestas a muchas de las preguntas más antiguas, importantes y apasionantes que se ha planteado la humanidad».
Hasta ahora no ha sucedido. Sólo la primavera pasada una señal prometedora captada por un radiotelescopio gigante chino resultó ser una interferencia eléctrica de la Tierra. Hace tiempo, el Dr. Drake afirmaba con confianza que los humanos entrarían en contacto con los extraterrestres durante su propia vida. Sin embargo, en los últimos años reconoció que tal vez no viviría para ver el contacto, subrayando que, con 100.000 millones de estrellas (y planetas) en la galaxia, la búsqueda apenas ha comenzado.
Su primer trabajo al salir de Harvard fue en el Observatorio Radioastronómico Nacional de Green Bank, W.Va. Cuando se le encargó la tarea de encontrar un programa de investigación para un telescopio recién montado en 1960, se remontó a un sueño de la infancia sobre la vida extraterrestre. El proyecto tuvo el nombre de Ozma, quizás por la atención al Mago de Oz, y en ese momento el telescopio se posicionó para mirar hacia el cielo alternando unos cuantos objetivos parecidos al sol, Tau Ceti y Epsilon Eridani, a unos 11 años luz de la Tierra. No hubo nada de suerte en este intento pero esto atrajo la atención de mucha gente.
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Un año más tarde, en noviembre de 1961, diez científicos, entre los que se encontraban luminarias como el joven Carl Sagan y John Lilly, que intentaban aprender a comunicarse con los delfines, se reunieron en el observatorio de Green Bank para reflexionar sobre la cuestión extraterrestre. De allí nació SETI (siga leyendo).
Fue en Green Bank donde el Dr. Drake, que había planificado la reunión, derivó su famosa ecuación como forma de organizar la agenda. Consta de siete factores, que abarcan todos los conocimientos y aspiraciones astronómicas humanas. Algunos son estrictamente empíricos, como el ritmo de nacimiento de las estrellas en la Vía Láctea y la fracción de esas estrellas con planetas habitables. Otras son probablemente más místicas, como la vida media de una civilización tecnológica: entre 1.000 y 100 millones de años fue la conjetura. Si se multiplican los factores, se obtiene el censo galáctico putativo de lugares en donde pudiéramos conseguir vida inteligente tecnologizada (algo como la nuestra).
En los ámbitos en los que los astrónomos han obtenido realmente nuevos datos, las antiguas conjeturas de Drake se han mantenido bien. El satélite Kepler de la NASA para la búsqueda de planetas y los telescopios terrestres han verificado las estimaciones optimistas sobre la abundancia de planetas potencialmente habitables del tamaño de la Tierra, y los científicos saben por la misión Kepler que podría haber 300 millones de ellos sólo en la Vía Láctea.
¿Qué es el proyecto SETI?
Foto de: Instituto SETI
SETI son las siglas de Search for Extraterrestrial Intelligence (Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre). Es un proyecto que comenzó en 1959 para buscar señales de radio de vida inteligente en el espacio. El proyecto SETI utiliza radiotelescopios de todo el mundo para escanear el cielo y buscar patrones especiales en las ondas de radio que podrían haber sido enviadas por otra civilización en el espacio.
Los radiotelescopios se utilizan porque las ondas de radio pueden viajar muy lejos en el espacio sin ser absorbidas por las espesas nubes de gas y polvo que hay en muchas regiones del espacio. Además, los radiotelescopios pueden utilizarse tanto de día como de noche. Llevamos más de sesenta años enviando nuestras propias ondas de radio al espacio. Todas nuestras señales de radio y televisión viajan al espacio a la velocidad de la luz y pueden ser detectadas algún día por otra civilización en el espacio.
Drake se desempeñó como director y presidente del SETI desde 1984 hasta 2010. En este proyecto se gestó quizás una de las iniciativas de ciencia ciudadana más notables y más viejas de la historia. Hablamos del SETI@home el cual es un experimento científico, con sede en la UC Berkeley, que utiliza ordenadores conectados a Internet en la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI).
Puedes participar ejecutando un programa gratuito que descarga[3] y analiza los datos del radiotelescopio. Este servidor tuvo por varios años su precario computador personal conectado día y noche ayudando a analizar datos, de hecho alguna vez me dieron algunos certificados de participación en el proyecto, como a muchos cientos de miles por su puesto.
Drake y la ecuación para la búsqueda extraterrestre
La ecuación de Drake se utiliza para estimar el número de civilizaciones comunicantes en nuestra galaxia o, más sencillamente, las probabilidades de encontrar vida inteligente en la Vía Láctea. Fue propuesta por primera vez por el radioastrónomo Frank Drake en 1961, la ecuación calcula el número de civilizaciones comunicantes multiplicando varias variables. Suele escribirse como:
N=R*×fp×ne×fl×fi×fc×L,
todos factores multiplicativos donde; N = El número de civilizaciones en la Vía Láctea cuyas emisiones electromagnéticas son detectables, R* = La tasa de formación de estrellas adecuadas para el desarrollo de vida inteligente, fp = La fracción de esas estrellas con sistemas planetarios, ne = El número de planetas, por sistema solar, con un entorno adecuado para la vida, fl = La fracción de planetas adecuados en los que realmente aparece la vida, fi = La fracción de planetas aptos para la vida en los que aparece vida inteligente, fc = La fracción de civilizaciones que desarrollan una tecnología que libera signos detectables de su existencia en el espacio, y L = El tiempo que tales civilizaciones liberan señales detectables en el espacio.
Según la entrada de Wikipedia para la Ecuación de Drake, los siguientes valores fueron los utilizados en la formulación original de la Ecuación de Drake: R* = 10, fp = 0.5, ne = 2.0, fl = 1.0, fi = 0.01, fc = 0.01, L = 10000. Si se introducen los números originales de Drake en la Ecuación de Drake se obtiene un valor de 10 para el número de civilizaciones emisoras en nuestra galaxia.
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Experimento con la ecuación de Drake
Para facilitar tu propia experimentación con la Ecuación de Drake, cualquiera puede imaginar una simulación de la ecuación de Drake. En una hoja de cálculo puedes usar tus propios valores para pensar en diferentes escenarios para los siete parámetros. A continuación una idea de un escenario posible:
R* = 2, que es el doble de la tasa estimada de formación de estrellas similares al Sol, pero muy por debajo de la estimación máxima de 20 nuevas estrellas por año en la galaxia, fp = 0.45 que es la mitad de la estimación alta de que el 90% de estas estrellas tienen planetas, ne = 0.50 porque no todas las estrellas que tienen planetas tengan planetas habitables. Drake asignó un número de 2 para este parámetro. Una estimación optimista es que por cada dos estrellas con planetas, habrá un planeta habitable, fl = 0.2 sin ninguna base sólida, la vida surgirá, por ejemplo, sólo en 1 de cada 5 planetas habitables, fi = 0.05 de nuevo adivinando que la vida inteligente se desarrollará sólo en 5 de cada 100 planetas con vida, fc = 0.5 porque siendo optimista en cuanto a que si hay vida inteligente, hay al menos un 50-50 de posibilidades de que desarrollen la tecnología necesaria para la comunicación interestelar y finalmente L = 500 porque no soy tan optimista como Frank Drake en cuanto al número de años durante los cuales una civilización inteligente difundirá su presencia mediante transmisiones de radio. Si pones todos estos números en la ecuación da un resultado de 1.13 civilizaciones emisoras actuales. Eso nos convierte en el único. Si suponemos que la Vía Láctea es un cilindro con un radio de 50.000 años luz y un grosor de 1.000 años luz, entonces habría una civilización emisora por cada 349.000 millones de años luz cúbicos de espacio.
¡Ahora considera tus propios escenarios y mira como te va con tus estimaciones!
El reto (al menos por ahora) es que los astrónomos no tienen cifras firmes sobre ninguna de esas variables, por lo que cualquier cálculo de la Ecuación de Drake sigue siendo una estimación aproximada por ahora. Sin embargo, ha habido descubrimientos en algunos de estos campos que dan a los astrónomos una mejor oportunidad de encontrar la respuesta. Los recientes descubrimientos de mundos rocosos cerca de Próxima Centauri (una estrella del sistema Alfa Centauri) y de TRAPPIST-1 han aumentado la atención del público sobre la búsqueda de vida. Sin embargo, estas estrellas son enanas rojas que podrían ser demasiado volátiles para la vida. Se necesitan más estudios para comprender dónde podría haber vida y si ésta podría persistir el tiempo suficiente para comunicarse con otras civilizaciones.
En 1961, los astrónomos ya podían imaginar la existencia de otros planetas fuera del sistema solar, pero hubo que esperar hasta 1995 para que se encontrara el primer exoplaneta confirmado alrededor de una estrella de la secuencia principal, llamado 51 Pegasi b. Es difícil calcular el número total de planetas en el universo, pero un estudio estadístico sugiere que en nuestro vecindario loca, la Vía Láctea, cada estrella tiene una media de 1.6 planetas, lo que supone 160.000 millones de planetas alienígenas en nuestra galaxia. (El estudio utilizó una técnica llamada lente gravitacional que observa los cambios en las curvas de luz cuando una estrella relativamente cercana pasa por delante de objetos más lejanos). Hasta marzo de 2018, se han confirmado más de 3.708 exoplanetas. La gran mayoría de ellos se debieron a un observatorio llamado telescopio espacial Kepler, que escrutó un único punto en la constelación de Cygnus entre 2009 y 2013 antes de cambiar a su misión K2, que rotó entre diferentes lugares del cielo.
Aunque los planetas del tamaño de Júpiter son más fáciles de detectar en los telescopios debido a su gran tamaño y al efecto de su estrella madre, las nuevas investigaciones del telescopio espacial Kepler sugieren que los planetas rocosos son extremadamente comunes. Una serie de descubrimientos de Kepler anunciados en febrero de 2014, por ejemplo, contenían principalmente súper-Tierras, o planetas que son ligeramente más grandes que la Tierra y que muchos astrónomos consideran habitables en las condiciones adecuadas. («Habitabilidad» se suele definir como la zona alrededor de una estrella en la que un planeta rocoso puede mantener agua líquida en la superficie).
Sin embargo, entre los planetas descubiertos por todos los telescopios, sólo una pequeña fracción de ellos puede tener un entorno adecuado para la vida. Los astrónomos aún no pueden medir esta métrica con seguridad, pero es probable que entren en juego algunos factores, como la cercanía de un planeta a su estrella madre y el contenido de su atmósfera. A fecha de marzo de 2018, el Catálogo de Exoplanetas Habitables cuenta con 53 planetas que «de forma optimista» podrían ser aptos para la vida, y entre ellos, 13 que tienen más probabilidades de ser habitables. El proyecto forma parte del Laboratorio de Habitabilidad Planetaria de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo.
Encontrar vida fuera de la Tierra -incluso vida microbiana- sería un paso importante para comprender mejor la Ecuación de Drake. De hecho, los astrónomos no han renunciado a encontrar vida dentro de nuestro propio sistema solar. Hay varias zonas que podrían albergar entornos habitables ahora, o lo hicieron en el pasado, como el planeta Marte o la luna Europa de Júpiter. El siguiente paso sería determinar cómo enviar un mensaje a los extraterrestres y si podrían recibirlo o entenderlo. A pequeña escala, los astrónomos han transmitido mensajes a las estrellas y, en algunos casos, han colocado discos a bordo de naves espaciales (como el Voyager) para que cualquiera que se encuentre en el vecindario pueda leerlos y, potencialmente, encontrar la Tierra para seguir comunicándose.
Déjanos saber qué opinas y cuáles son tus estimaciones con un poco de investigación individual.
[1] Debo advertir que algunas teorías modernas niegan que nuestro universo sea una creación azarosa. Mientras tanto, el mismo S. Hawking en algún momento pensó que esto pudiera ser así y que no hay un plan para nuestra existencia, es decir, nuestro universo es producto de una aleatoriedad o azar. Vea: https://www.quantamagazine.org/physicists-debate-hawkings-idea-that-the-universe-had-no-beginning-20190606/ y también https://www.lainformacion.com/tecnologia/hawking-plantea-que-el-universo-es-el-resultado-del-azar_Fkqa5IhiZMASQUlsS688e6/.
[2] Véalo en google books: https://books.google.com.co/books?id=uJKGcpCNRxQC&printsec=frontcover&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false
[3] Seti@home esta actualmente en periodo de hibernación y por ahora no hay más trabajo distribuido de cálculos o de las tareas usuales, sin embrago continua trabajando y analizando y los trabajos se centran más que nada en análisis de datos de radiofrecuencias obtenidas desde el espacio exterior. Para saber mas visita: https://setiathome.berkeley.edu/
