martes, 8 de mayo de 2012

Principio antrópico..

  Desde siempre, la humanidad mira al cielo y se hace la misma pregunta: ¿estamos solos? En la inmensidad del Cosmos, es difícil creer que nuestra civilización sea la única, o la primera. La vida debe de haber evolucionado tambiém en muchos otros rincones del universo. Seguro. ¿Seguro? Al menos, eso es lo que dictan la lógica y los cálculos aunque, de momento, no hay evidencias demostrables.

Pero, ¿qué tipo de vida? ¿Como la nuestra? ¿Qué probabilidades tenemos de encontrarla? Y, sobre todo, ¿dónde buscar? 

A través de estos artículos nos planteamos algunas de estas cuestiones y exponemos las respuestas que da la ciencia.

Nuestra tecnología explora el cielo en busca de algún rastro de vida más allá de la Tierra. De momento, sólo tenemos silencio.Hasta ahora, los esfuerzos por encontrar vida más allá de la Tierra no han dado ningún resultado. Quizás no estemos buscando de la manera adecuada... o en el lugar adecuado. En las últimas décadas, la ciencia plantea una nueva posibilidad: ¿puede haber vida en otros universos?

Para la teoría de cuerdas existe un número infinito de universos paralelos al nuestro. Es lo que se conoce con el nombre de multiverso. La realidad que percibimos es sólo una entre las infinitas que existen. Algunos de estos universos son muy distintos al nuestro. Otros, completamente idénticos. Aunque aún no se ha comprobado su existencia, no se trata de ciencia ficción, sino de un modelo científico teórico y real.   
Según el modelo del multiverso, cada universo tiene sus propias leyes físicas. En algunos universos esas leyes no hacen posible la vida, y están vacíos. Pero en otros sí hay vida. De hecho, con un número infinito de universos, todas las probabilidades se cumplen. Igual que si lanzamos un dado infinitas veces, acaban saliendo todos los números.

Por increíble que parezca, en algún otro universo hay otro yo haciendo exactamente lo mismo que yo. Mientras en otro universo hay otro yo haciendo aquello que no hice. Algunos científicos interpretan el multiverso como el lugar donde se cumplen todas las probabilidades cuánticas, esto es, todas las probabilidades que puede tomar la realidad. Así, en otro universo Elvis sigue vivo. Y todas las probabilidades son igual de reales. La vida de los distintos universos se superpone.    ..Cómo podemos saber si hay vida en otros universos? Einstein y Rosen plantearon la teoría de los agujeros de gusano. Matemáticamente son posibles. Los agujeros de gusano permiten viajar en el espacio, en el tiempo, y también a otros universos paralelos. Pero aún no se ha demostrado su existencia.

La idea de que haya vida en otros universos es extraña, pero es una consecuencia real de la teoría de cuerdas. Algunos científicos la defienden, mientras que otros la descartan. También es posible que los multiversos existan, pero sus realidades no sean como suponemos.

Para algunos, como Richard Feynman, es absurdo plantearse si hay vida en otros universos. Si no podemos acceder a ellos, no importa que haya vida o no. Y si podemos acceder, pasan a formar parte de nuestro universo, entendido como todo lo que existe y puede ser conocido. Entonces ya no serían universos diferentes. Así que lo que ocurra en otros universos paralelos es asunto de la filosofía, pero no de la física .         .  En 1.974, el físico Brandon Carter planteó una inquietante idea: las condiciones que rigen el Universo siempre serán aquellas que permitan la vida inteligente. De no ser así, no estaríamos aquí para observarlo. La vida es la medida de todas las cosas. A este argumento se le conoce como principio antrópico.

Otros científicos fueron aún más lejos. Para ellos, el Universo está diseñado para producir necesariamente vida inteligente. Evoluciona hasta que adquiere consciencia de sí mismo. Es la versión fuerte del principio antrópico, frente a la versión débil de Carter. Para el principio antrópico fuerte, la vida es el propósito del Universo.

    Todos los parámetros del Cosmos están diseñados para la vida. Si fueran tan sólo un poco diferentes, la vida no sería posible. La masa y la carga eléctrica de las partículas elementales, la intensidad de las cuatro fuerzas elementales de la naturaleza (fuerza nuclear fuerte y débil, electromagnetismo y gravedad), la cantidad de materia y energía en el universo... Absolutamente todo mantiene el parámetro exacto y necesario para la vida. De no ser así, otros modelos de universo serían posibles, pero jamás la vida.

La energía nuclear fuerte mantiene unidos los átomos. Si fuera mínimamente mayor, las reacciones nucleares en el interior de las estrellas habrían acabado con todos los elementos ligeros, como el hidrógeno, el oxígeno o el carbono. Mientras que si fuera ligeramente menor, los protones no podrían fusionarse, y el Cosmos sólo tendría oxígeno.
La fuerza nuclear débil se encarga de la desintegración radiactiva de los átomos. Si fuera mayor, los neutrones se desintegrarían rápidamente y no podrían formarse elementos pesados, como el calcio o el hierro. Pero si fuera menor, habría demasiados neutrones flotando por el espacio y dejaría de haber elementos ligeros, como el hidrógeno.

El electromagnetismo es el responsable de las interacciones entre los átomos. Si fuera mayor, los átomos no intercambiarían sus electrones y no habría reacciones químicas. Pero si fuera menor, los electrones escaparían de los átomos y el Universo sería un mar de partículas sueltas, sin elementos químicos estables.

Por último, la gravedad es justo la necesaria para permitir la expansión del Universo y la formación de galaxias, estrellas y planetas.
       
Lo mismo sucede con la cantidad de materia y el resto de leyes naturales. Con menos materia, la gravedad no podría actuar y el Universo estaría muy disperso. Pero un exceso de materia "pesaría" demasiado, la gravedad sería extrema y el Universo moriría.

Todo está interconectado para que hoy vivamos. El Universo necesitó miles de millones de años para fabricar los elementos químicos que nos componen. Cada rayo de Sol que hoy nos calienta ha atravesado 150 millones de kms hasta llegar a nosotros. Hace 8 minutos que partió del Sol. Pero antes, se formó en las fusiones nucleares de su interior hace miles de años.

Quizás tanto tiempo y espacio vacío en el Cosmos sea el necesario para que hoy estemos aquí. Si la vida inteligente es el propósito o la consecuencia del Universo, es algo que escapa a los límites de la ciencia.
   
Hasta hoy, la Tierra es el único lugar conocido donde ha evolucionado la vida. Es muy probable que exista vida en muchos otros rincones del Cosmos. Pero, ¿sabríamos reconocerla? ¿Será parecida a la nuestra?

Tal vez existan formas de vida muy distintas a lo que imaginamos. Incluso en la Tierra, la biodiversidad es muy amplia. Desde el microorganismo más simple hasta la complejidad del ser humano, pasando por plantas, peces, insectos, reptiles, aves, mamíferos... Todo es vida. Toma formas muy distintas, pero siempre tienen algo en común: toda la vida en la Tierra está basada en la química del carbono, y necesita agua líquida.

Suponemos que estos requisitos son necesarios para cualquier tipo de vida en el universo. Pero tal vez no sea así. La ciencia que estudia cómo puede ser la vida fuera de la Tierra se llama exobiología o astrobiología.

  En la Naturaleza hay 92 elementos químicos, que forman toda la materia conocida, incluidos los seres vivos. Así que cualquier tipo de vida será una combinación de estos elementos. Pero, ¿puede haber vida sin el soporte de una química orgánica? Es decir, ¿puede haber vida sin materia? Por ejemplo, vida formada por corrientes eléctricas o magnéticas, flujos de plasma, etc.

La novela "La nube negra", de Fred Hoyle, plantea la hipótesis de una nube interestelar que toma vida. Las moléculas orgánicas que hay en la nube se mantienen ligadas por la gravedad y comienzan a interactuar como un único organismo. Es sólo ciencia ficción, pero obliga a plantearse la pregunta: ¿qué entendemos por vida? 
El límite no está claro. Ni siquiera hay acuerdo sobre si los virus son o no seres vivos. De momento, no parece posible el ejemplo de Hoyle. La vida necesita materia, formada por química orgánica. Y el requisito mínimo es que tenga una información genética que pueda transmitir al reproducirse.

Una vez que la vida aparece, evoluciona. Se adapta a las condiciones del entorno para sobrevivir. La evolución biológica no sigue las mismas leyes en todo el universo, sino que depende del entorno. Así, en entornos diferentes, la evolución será distinta.
Carl Sagan pone un ejemplo de evolución de la vida en un planeta gaseoso. La vida nació en la Tierra y se adaptó a su entorno rocoso. No podríamos vivir en otro entorno. Pero si la vida apareciera en un planeta gaseoso, evolucionaría de manera diferente. Las leyes físicas y químicas serían las mismas que para nosotros. Pero su evolución produciría formas de vida muy distintas. Por ejemplo, podría haber criaturas flotantes, que se impulsaran por los gases. Habría distintos tipos de vida, especializados en sobrevivir en las distintas capas de la atmósfera.

Los extremófilos son la prueba de que la vida puede existir bajo condiciones muy distintas. Las leyes de la naturaleza son universales, pero la evolución puede tomar formas inimaginables. Si hallásemos vida muy diferente a la nuestra, ¿la reconoceríamos?  Desde marzo de 2.009, la sonda espacial Kepler rastrea el cielo en busca de otros planetas habitables. Durante cuatro años, observará más de 150.000 estrellas. Más allá de nuestro Sistema Solar, miles de millones de planetas orbitan alrededor de otras estrellas. Estos planetas se llaman extrasolares o exoplanetas. De ellos, sólo una pequeña parte podrían albergar vida.

Desde que la NASA puso en marcha el Proyecto Kepler, todos los meses se descubren nuevos planetas. Los planetas se forman a partir de la nube de gas y polvo que rodea a las estrellas cuando nacen. Desde los años 90, sabemos que son algo muy común en el universo. Pero ahora la búsqueda se centra en planetas con unas condiciones similares a la Tierra. Planetas que puedan desarrollar vida, o acogernos cuando la Tierra muera.

  Sólo se consideran planetas potencialmente habitables los que orbitan a una distancia óptima de su estrella. La zona habitable depende de la masa y luminosidad de cada estrella. Cuanto más masa tiene una estrella, más amplia es su zona habitable. Pero si es demasido masiva, agotará su combustible rápidamente y la vida no tendrá tiempo de evolucionar. Si tiene menos masa, su zona habitable es más pequeña pero estable. Las estrellas de masa muy baja no tienen fuerza para generar zonas habitables. Lo ideal son las estrellas de tamaño parecido a nuestro Sol.

Se buscan planetas rocosos, con temperaturas moderadas, capaces de albergar agua líquida y de retener una atmósfera capaz de regenerarse. Incluso reuniendo estas condiciones, habría que analizar su composición química y la de su atmósfera para saber si es o no habitable. Pero, por ahora, nuestra tecnología no permite llegar tan lejos. Tenemos que conformarnos con lo que vemos.

La sonda Kepler no hace observaciones directas. A diferencia de otros telescopios como el Hubble, la Kepler no toma imágenes. Capta la luz que emiten las estrellas y elabora su espectrograma Doppler. Las estrellas emiten unas frecuencias de onda, de luz, que forman su espectrograma. Las pequeñas variaciones registradas en el espectrograma de una estrella pueden indicar la existencia de un planeta.   
Cuando un planeta pasa por delante del disco solar, produce una pequeña disminución en la luminosidad de la estrella, que se refleja en su espectrograma. También detecta las pequeñas oscilaciones causadas por la gravedad. Todo cuerpo con masa emite gravedad. Una estrella, un planeta, o incluso nosotros mismos. La gravedad de la estrella sobre el planeta lo mantiene en órbita. La gravedad del planeta sobre su estrella es mucho menor, pero produce una ligerísima oscilación de su masa, que también queda reflejada en su espectrograma.

Las observaciones de la Kepler se dirigen a una región concreta del cielo. Entre las constelaciones de Lira y Cisne. La mayoría de planetas descubiertos hasta ahora son gigantes gaseosos, como Júpiter y mucho mayores. Hasta el momento, lo más parecido a un planeta habitable es Gliese 581d. Tiene una masa siete veces superior a la Tierra y orbita alrededor de una enana roja más pequeña que el Sol.

La NASA tiene grandes expectativas para los próximos años, y cree que encontrar un planeta gemelo a la Tierra es sólo cuestión de tiempo.

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