La “Hipótesis de la Tierra Especial” sostiene que el origen de la vida y la evolución de la complejidad biológica requiere una combinación muy improbable de eventos. De esta manera, la vida tal como la conocemos sería un fenómeno sumamente raro en nuestra Galaxia.
La hipótesis fue difundida en el famoso libro “Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe” (Ward y Brownlee, 2000). Se puede resumir en que la vida simple puede ser común en el Universo. Sin embargo, la evolución de la vida animal compleja es extremadamente improbable.
Esta hipótesis rompe con el “Principio de Mediocridad”, que desde los tiempos de Copérnico y Galileo sostiene que el “Punto Azul Pálido” (tal como lo denominó Carl Sagan) es un insignificante planeta rocoso en un sistema planetario típico. Algo nada excepcional.
Analicémos el tema desde el punto de vista de los exoplanetas:
La Vía Láctea.
Lo más importante que se ha aprendido durante todos estos años de descubrir exoplanetas es que hay muchos. Nuestra Galaxia está llena de planetas. Gracias a los resultados estadísticos proporcionados por el Telescopio Espacial Kepler sabemos que la mayoría de las estrellas normales van acompañadas de exoplanetas.
No parece que haya una Zona Habitable Galáctica estática en un objeto tan dinámico y cambiante como es una Galaxia. No parece haber una zona privilegiada para la vida, restringida a pequeñas regiones concretas en la que habitemos casualmente. Por el contrario, se han descubierto planetas orbitando en todo tipo de estrellas originadas en los ambientes más diversos.
Otro aspecto que caracteriza los distintos sistemas planetarios es su Diversidad. Es por ello que los planetas con vida pueden ser raros y, sin embargo, abundantes. Pongamos un ejemplo. Imaginemos (no es el caso) que solo hubiera vida en los sistemas planetarios en los que hay gigantes gaseosos muy cercanos a su estrella, lo que se denomina "Hot Jupiters" en inglés. Pues bien, no son habituales, pero esto tan raro es un 1% (aprox.) de todos los sistemas planetarios conocidos, y hay millones y millones y millones en nuestra Galaxia. Se puede ser raro y abundante, si la diversidad, como es el caso, es elevada.
Sin embargo, la línea argumental tiene una debilidad: si tan abundante son los planetas y la vida en la Galaxia, ¿dónde están los extraterrestres?.
Este es, sin duda, uno de los mayores enigmas de la Ciencia del siglo XXI.
El Sol.
Como sabemos, el Sol es una estrella más bien grande, del tipo espectral G2V, una estrella de población I rica en elementos pesados y, por tanto, de metalicidad elevada. La mayoría de las estrellas de la secuencia principal son enanas rojas (algo así como un 70%) más pequeñas que nuestro Sol. Tampoco es que el Sol sea una estrella infrecuente, un 7-8% de las estrellas de la secuencia principal son del tipo solar.
A pesar de sus peculiaridades, nada impide que las numerosas enanas rojas sean habitables y que la vida florezca en la Galaxia, pero si es así, ¿por qué el único ejemplo de vida que conocemos reside junto a una estrella grande como el Sol?.
Si la vida en estas pequeñas estrellas es posible, ¿por qué no vivimos en una enana roja?
Otra pregunta sin respuesta, por ahora.
Júpiter y el Sistema Solar Externo.
Difícil es saber cuál fue el papel de Júpiter en el desarrollo de la vida en la Tierra. Quizá fue un héroe, quizá un villano. Es posible que actuase de "guardián" protegiendo a nuestro planeta de impactos que lo habrían destruido, es posible que produjera una avalancha de meteoritos llenos de volátiles y compuestos orgánicos que plantasen la simiente de la vida en los incipientes mares de la Tierra joven. No se sabe. Quizá su comportamiento dinámico y violento, tal como predicen los modelos actualmente de moda (modelo de Niza) fue más una amenaza para la vida en la Tierra que otra cosa.
De cualquier forma, la presencia de un planeta del tipo Júpiter en el Sistema Solar no es algo raro. De hecho, se sabe que en las estrellas de alta metalicidad como el Sol lo más probable es que tengan gigantes gaseosos.
La arquitectura de los sistemas planetarios es muy diversa. A pesar de ello, ha podido encontrarse orden en el caos y algunos patrones pueden identificarse. La llamada “Dicotomía Kepler”, viene a decir que hay dos tipos de sistemas planetarios muy habituales. Los dominados por un solo planeta, normalmente un gigante en una órbita errática que ha destruido al resto del sistema (o los ha dejado en órbitas excéntricas) y los “multis”, sistemas con múltiples planetas, normalmente más pequeños, ordenados en órbitas circulares coplanares.
A menudo, los gigantes gaseosos pueden estar en órbitas excéntricas e, incluso, migrar, destruyendo o dejando en una situación inestable al resto del sistema planetario. Después de ver otros sistemas realmente hay que agradecerle a Júpiter que durante su violenta juventud no destruyera la Tierra.
El Sistem Solar Interno.
En general, nuestro Sistema Solar es típico en el sentido de que los planetas grandes están más alejados que los pequeños, diferenciando el Sistema Solar Externo del Interno, pero es atípico en sus magnitudes. El Sistema Solar parece muy alejado del Sol. Los resultados de la misión Kepler muestran sistemas planetarios en estrellas de tipo solar en los que es habitual encontrar planetas en la zona interior a Mercurio.
Otro aspecto que llama la atención es la ausencia de un tipo de planeta muy común en la Galaxia, llamado Supertierra. Su masa varía entre 5 y 10 veces la masa de la Tierra. Es verdad que Mike Brown y Konstantin Batygin andan a la caza del noveno planeta, una Supertierra en las afueras del Sistema Solar, pero nada hay demostrado.
La Luna.
Una Tierra sin Luna tendría una día más corto y un eje de rotación menos estable. Además, la actividad volcánica de la Tierra se ve afectada por el estrés que las mareas de la Luna producen en la corteza terrestre. Quién sabe además si la colisión que dio lugar a la Luna debilitó la corteza terrestre y la hizo más ligera, facilitando esa tectónica de placas que tan importante es en el ciclo del carbono.
Lo cierto es que aunque se han descubierto miles de exoplanetas, no se han descubierto exolunas. Y es extraño. Es verdad que quizá las exolunas del tamaño de la Tierra no deben ser muy habituales, es verdad que no es fácil detectarlas, pero es que no hemos descubierto ni una sola.
La Tierra.
Se han realizado numerosos estudios sobre la frecuencia de la presencia de planetas terrestres en la Zona Habitable de las estrellas del tipo solar. Este parámetro (Eta Earth) puede estar entre el 2-10%. (Quizá haya que dedicar una entrada en exclusiva a este tema tan interesante.)
En general, no tengo la sensación de que nuestro Sistema Solar sea especialmente raro. Es verdad que no es un sistema planetario típico: tiene una estrella del tipo solar, no tiene supertierras, faltan planetas terrestres dentro la órbita de Mercurio,...
Pero los sistemas planetarios son enormemente diversos. Una vez más, como ya nos mostraron Copérnico y Galileo, como ya nos mostró Darwin, no parecemos ser demasiado especiales. Vivimos en un sistema planetario más, de los muchos que hay…
A la diversidad de los sistemas planetarios hay que añadir la enorme diversidad de las formas de vida conocidas y su reconocida capacidad para adaptarse a los ecosistemas más inverosímiles. La propia evolución estocástica de una población hace que el aumento de la biodiversidad de un ecosistema evolucione inevitable a la presencia de organismos cada vez más complejos.
Sin embargo, quedan preguntas en busca de respuesta:
Si tan abundante es la vida en la Galaxia, ¿dónde están esos extraterrestres?
Si la vida en las enanas rojas es posible, ¿por qué no vivimos en una enana roja?, ¿por qué el único ejemplo de vida que conocemos reside junto a una estrella grande como el Sol?
Si las lunas son habituales, ¿por qué no hemos descubierto ni una sola?
2003. Cirkovic especula sobre la relación entre el "Principio Antrópico" y la "Hipótesis de la Tierra Especial".
https://arxiv.org/abs/astro-ph/0306185
2005. Un paper de Debra Fischer y Jeff Valenti sobre la relación entre la metalicidad de las estrellas y la presencia de exoplanetas gigantes gaseosos.
https://www.researchgate.net/profile/D_Fischer/publication/230967637_The_Planet-Metallicity_Correlation/links/00b7d52be357729458000000.pdf
2010. Duncan Forgan nos describe la "Hipótesis de la Tierra Especial". Además, realiza simulaciones numéricas que explican que no se hay entrado en contacto con civilizaciones avanzadas.
https://arxiv.org/abs/1001.1680
2012. Uno de los muchos papers que tratan sobre la "Dicotomía de Kepler". El autor intenta explicar las dos diferentes poblaciones por la formación de planetas partiendo de modelos de formación de inestabilidad planetaria.
https://arxiv.org/abs/1206.6898
2014. Una medición de Eta-Earth del 6,8%. Quiere decir que el 6,8% de las estrellas del tipo solar tienen un planeta pequeño en la Zona Habitable.
https://arxiv.org/abs/1406.6048
2014. Sarah Ballard y John Archer Johnson sobre la "Dicotomía Kepler" en las enanas rojas.
https://arxiv.org/abs/1410.4192
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| Quizá nada impida pensar que la Tierra y su vida evolucionada podría ser extremadamente infrecuente. (Fuente: NASA) |
La hipótesis fue difundida en el famoso libro “Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe” (Ward y Brownlee, 2000). Se puede resumir en que la vida simple puede ser común en el Universo. Sin embargo, la evolución de la vida animal compleja es extremadamente improbable.
Esta hipótesis rompe con el “Principio de Mediocridad”, que desde los tiempos de Copérnico y Galileo sostiene que el “Punto Azul Pálido” (tal como lo denominó Carl Sagan) es un insignificante planeta rocoso en un sistema planetario típico. Algo nada excepcional.
Analicémos el tema desde el punto de vista de los exoplanetas:
La Vía Láctea.
Lo más importante que se ha aprendido durante todos estos años de descubrir exoplanetas es que hay muchos. Nuestra Galaxia está llena de planetas. Gracias a los resultados estadísticos proporcionados por el Telescopio Espacial Kepler sabemos que la mayoría de las estrellas normales van acompañadas de exoplanetas.
No parece que haya una Zona Habitable Galáctica estática en un objeto tan dinámico y cambiante como es una Galaxia. No parece haber una zona privilegiada para la vida, restringida a pequeñas regiones concretas en la que habitemos casualmente. Por el contrario, se han descubierto planetas orbitando en todo tipo de estrellas originadas en los ambientes más diversos.
Otro aspecto que caracteriza los distintos sistemas planetarios es su Diversidad. Es por ello que los planetas con vida pueden ser raros y, sin embargo, abundantes. Pongamos un ejemplo. Imaginemos (no es el caso) que solo hubiera vida en los sistemas planetarios en los que hay gigantes gaseosos muy cercanos a su estrella, lo que se denomina "Hot Jupiters" en inglés. Pues bien, no son habituales, pero esto tan raro es un 1% (aprox.) de todos los sistemas planetarios conocidos, y hay millones y millones y millones en nuestra Galaxia. Se puede ser raro y abundante, si la diversidad, como es el caso, es elevada.
Sin embargo, la línea argumental tiene una debilidad: si tan abundante son los planetas y la vida en la Galaxia, ¿dónde están los extraterrestres?.
Este es, sin duda, uno de los mayores enigmas de la Ciencia del siglo XXI.
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| Descripción del Sistema Solar. Su orden y simetría es aparente, muchos otros sistemas planetarios son diferentes. (Fuente: Wikipedia) |
El Sol.
Como sabemos, el Sol es una estrella más bien grande, del tipo espectral G2V, una estrella de población I rica en elementos pesados y, por tanto, de metalicidad elevada. La mayoría de las estrellas de la secuencia principal son enanas rojas (algo así como un 70%) más pequeñas que nuestro Sol. Tampoco es que el Sol sea una estrella infrecuente, un 7-8% de las estrellas de la secuencia principal son del tipo solar.
A pesar de sus peculiaridades, nada impide que las numerosas enanas rojas sean habitables y que la vida florezca en la Galaxia, pero si es así, ¿por qué el único ejemplo de vida que conocemos reside junto a una estrella grande como el Sol?.
Si la vida en estas pequeñas estrellas es posible, ¿por qué no vivimos en una enana roja?
Otra pregunta sin respuesta, por ahora.
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| Júpiter y Saturno dominan por masa el Sistema Solar. Difícil es saber el impacto que produjeron en la vida en la Tierra. (Fuente: Wikipedia; Crédito lesud.com) |
Júpiter y el Sistema Solar Externo.
Difícil es saber cuál fue el papel de Júpiter en el desarrollo de la vida en la Tierra. Quizá fue un héroe, quizá un villano. Es posible que actuase de "guardián" protegiendo a nuestro planeta de impactos que lo habrían destruido, es posible que produjera una avalancha de meteoritos llenos de volátiles y compuestos orgánicos que plantasen la simiente de la vida en los incipientes mares de la Tierra joven. No se sabe. Quizá su comportamiento dinámico y violento, tal como predicen los modelos actualmente de moda (modelo de Niza) fue más una amenaza para la vida en la Tierra que otra cosa.
De cualquier forma, la presencia de un planeta del tipo Júpiter en el Sistema Solar no es algo raro. De hecho, se sabe que en las estrellas de alta metalicidad como el Sol lo más probable es que tengan gigantes gaseosos.
La arquitectura de los sistemas planetarios es muy diversa. A pesar de ello, ha podido encontrarse orden en el caos y algunos patrones pueden identificarse. La llamada “Dicotomía Kepler”, viene a decir que hay dos tipos de sistemas planetarios muy habituales. Los dominados por un solo planeta, normalmente un gigante en una órbita errática que ha destruido al resto del sistema (o los ha dejado en órbitas excéntricas) y los “multis”, sistemas con múltiples planetas, normalmente más pequeños, ordenados en órbitas circulares coplanares.
A menudo, los gigantes gaseosos pueden estar en órbitas excéntricas e, incluso, migrar, destruyendo o dejando en una situación inestable al resto del sistema planetario. Después de ver otros sistemas realmente hay que agradecerle a Júpiter que durante su violenta juventud no destruyera la Tierra.
El Sistem Solar Interno.
En general, nuestro Sistema Solar es típico en el sentido de que los planetas grandes están más alejados que los pequeños, diferenciando el Sistema Solar Externo del Interno, pero es atípico en sus magnitudes. El Sistema Solar parece muy alejado del Sol. Los resultados de la misión Kepler muestran sistemas planetarios en estrellas de tipo solar en los que es habitual encontrar planetas en la zona interior a Mercurio.
Otro aspecto que llama la atención es la ausencia de un tipo de planeta muy común en la Galaxia, llamado Supertierra. Su masa varía entre 5 y 10 veces la masa de la Tierra. Es verdad que Mike Brown y Konstantin Batygin andan a la caza del noveno planeta, una Supertierra en las afueras del Sistema Solar, pero nada hay demostrado.
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| La colisión que dio lugar a la Luna quizá favoreció la aparición de la vida en la Tierra. (Fuente: NASA) |
La Luna.
Una Tierra sin Luna tendría una día más corto y un eje de rotación menos estable. Además, la actividad volcánica de la Tierra se ve afectada por el estrés que las mareas de la Luna producen en la corteza terrestre. Quién sabe además si la colisión que dio lugar a la Luna debilitó la corteza terrestre y la hizo más ligera, facilitando esa tectónica de placas que tan importante es en el ciclo del carbono.
Lo cierto es que aunque se han descubierto miles de exoplanetas, no se han descubierto exolunas. Y es extraño. Es verdad que quizá las exolunas del tamaño de la Tierra no deben ser muy habituales, es verdad que no es fácil detectarlas, pero es que no hemos descubierto ni una sola.
La Tierra.
Se han realizado numerosos estudios sobre la frecuencia de la presencia de planetas terrestres en la Zona Habitable de las estrellas del tipo solar. Este parámetro (Eta Earth) puede estar entre el 2-10%. (Quizá haya que dedicar una entrada en exclusiva a este tema tan interesante.)
En general, no tengo la sensación de que nuestro Sistema Solar sea especialmente raro. Es verdad que no es un sistema planetario típico: tiene una estrella del tipo solar, no tiene supertierras, faltan planetas terrestres dentro la órbita de Mercurio,...
Pero los sistemas planetarios son enormemente diversos. Una vez más, como ya nos mostraron Copérnico y Galileo, como ya nos mostró Darwin, no parecemos ser demasiado especiales. Vivimos en un sistema planetario más, de los muchos que hay…
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| Quizá la vida compleja pueda también desarrollarse donde solo hay fumarolas hidrotermales (Fuente: photolib.noaa.gov) |
A la diversidad de los sistemas planetarios hay que añadir la enorme diversidad de las formas de vida conocidas y su reconocida capacidad para adaptarse a los ecosistemas más inverosímiles. La propia evolución estocástica de una población hace que el aumento de la biodiversidad de un ecosistema evolucione inevitable a la presencia de organismos cada vez más complejos.
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| La evolución biológica desde las primeras formas de vida hasta la vida compleja se plantea que es extremadamente improbable. No estoy de acuerdo. para mí, la complejidad nace de la cantidad de individuos y su diversificación. (Fuente: Wikipwdia; Crédito: LadyofHats) |
Sin embargo, quedan preguntas en busca de respuesta:
Si tan abundante es la vida en la Galaxia, ¿dónde están esos extraterrestres?
Si la vida en las enanas rojas es posible, ¿por qué no vivimos en una enana roja?, ¿por qué el único ejemplo de vida que conocemos reside junto a una estrella grande como el Sol?
Si las lunas son habituales, ¿por qué no hemos descubierto ni una sola?
2003. Cirkovic especula sobre la relación entre el "Principio Antrópico" y la "Hipótesis de la Tierra Especial".
https://arxiv.org/abs/astro-ph/0306185
2005. Un paper de Debra Fischer y Jeff Valenti sobre la relación entre la metalicidad de las estrellas y la presencia de exoplanetas gigantes gaseosos.
https://www.researchgate.net/profile/D_Fischer/publication/230967637_The_Planet-Metallicity_Correlation/links/00b7d52be357729458000000.pdf
2010. Duncan Forgan nos describe la "Hipótesis de la Tierra Especial". Además, realiza simulaciones numéricas que explican que no se hay entrado en contacto con civilizaciones avanzadas.
https://arxiv.org/abs/1001.1680
2012. Uno de los muchos papers que tratan sobre la "Dicotomía de Kepler". El autor intenta explicar las dos diferentes poblaciones por la formación de planetas partiendo de modelos de formación de inestabilidad planetaria.
https://arxiv.org/abs/1206.6898
2014. Una medición de Eta-Earth del 6,8%. Quiere decir que el 6,8% de las estrellas del tipo solar tienen un planeta pequeño en la Zona Habitable.
https://arxiv.org/abs/1406.6048
2014. Sarah Ballard y John Archer Johnson sobre la "Dicotomía Kepler" en las enanas rojas.
https://arxiv.org/abs/1410.4192
Magnífico trabajo. Descartadas como lo haces una tras otra las hipótesis en torno al origen de la vida en la Tierra, me atrevo a pensar, que, y cito como fuente un texto de la NASA: "la colisión que dio lugar a la Luna quizá favoreció la aparición de la vida en la Tierra". La excepcional singularidad del impacto, un hecho distinguible por sus factores múltiples, merece ser estudiada, tomando como base la teoría Luna-Gota.
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