¿Dónde están todos los extraterrestres? Quizás sean principalmente microbianos (y muertos)

Uno de los enigmas perdurables en astrobiología es por qué no hemos encontrado ningún extraterrestre todavía, y vale la pena echarle otro vistazo, a la luz de El esfuerzo más reciente (y sin precedentes) de Breakthrough Listen para encontrar algunos en un nuevo estudio de millones de estrellas en nuestra galaxia. Los astrónomos estiman que hay entre 200 y 400 mil millones de estrellas en la Vía Láctea. El telescopio Kepler ha demostrado que muchas estrellas tienen planetas, y si la Tierra es de alguna manera un típico planeta, deberíamos ver alguna evidencia de vida en otras partes de la galaxia después de 13,8 mil millones de años. Excepto, por supuesto, que no lo hacemos. Esto se conoce como la paradoja de Fermi.

A papel por los astrobiólogos Aditya Chopra y Charley Lineweaver de la Universidad Nacional de Australia tiene una explicación de por qué esto podría ser así. Es una modificación de la teoría del llamado 'Gran Filtro' y de la Hipótesis de Gaia, y argumenta que la vida en la mayoría de los planetas puede extinguirse poco después de su primera evolución. Esto explicaría parcialmente por qué esfuerzos como Breakthrough Listen hasta ahora no han logrado encontrar los resultados que buscan. Antes de abordar la teoría del cuello de botella de Gaia, analicemos la hipótesis más amplia de Gaia.



La hipótesis de Gaia

Propuesto por primera vez por James Lovelock, el Hipótesis de Gaia propone que los organismos vivos interactúen con el material inorgánico del planeta de una manera que perpetúe o regule las condiciones de vida en el planeta.



Lovelock propone tres argumentos centrales: 1). La Tierra es un hábitat extremadamente favorable para la vida, 2). La vida ha alterado enormemente la química planetaria y el medio ambiente, incluida la atmósfera y el mar, y 3). El medio ambiente de la Tierra se ha mantenido bastante estable durante un largo período de tiempo.

De estos tres puntos, el n. ° 2 es absolutamente cierto. Sabemos, por ejemplo, que un evento conocido como el Gran Evento de Oxigenación mató a la mayor parte de la vida en la Tierra cuando el oxígeno, producido como desecho de las cianobacterias anaeróbicas, ya no pudo ser absorbido por fuentes inorgánicas. Se sabe que la vida en la Tierra ha existido durante más de 3.800 millones de años, pero no fue hasta hace unos 2.500 millones de años que el oxígeno comenzó a aparecer en cantidades mensurables, y el nivel de O2 en la atmósfera no comenzó a acercarse a las concentraciones modernas hasta hace unos 850 millones de años.



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Evolución estimada de oxígeno atmosférico. Las líneas superior roja e inferior verde representan el rango de las estimaciones. Las etapas son: etapa 1 (3.85–2.45Gyr ago (Ga)), etapa 2 (2.45–1.85Ga), etapa 3 (1.85–0.85Ga), etapa 4 (0.85–0.54Ga) y etapa 5 (0.54Ga– presente). Imagen de Wikipedia

Incluso si el GOE fuera nuestra única evidencia del potencial impacto planetario de la vida biológica, la transformación de la atmósfera terrestre es una prueba de que la biología puede alterar absolutamente las condiciones planetarias. Pero la evidencia de que la Tierra es un hábitat extremadamente favorable para la vida se ve socavada por lo que ahora sabemos sobre los períodos de tiempo geológico en los que la Tierra estaba casi completamente congelada (la llamada 'Tierra bola de nieve'), mientras que el punto n. ° 3: el medio ambiente de la Tierra. estabilidad: se ve debilitada por la existencia de eventos como el Gran Evento de Oxigenación, que acabó con un gran número de especies en la Tierra. De hecho, la producción de oxígeno puede haber causado la Tierra Bola de Nieve. Estos eventos descartan la fuerte Gaia, o la idea de que la vida optimiza la biosfera para satisfacer sus propias necesidades.

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Imagen a través de Slideplayer



El modelo 'débil' de Gaia, por otro lado, tiene más poder de permanencia. En la imagen de arriba, Coevolutionary Gaia y Influential Gaia postulan que la vida tiene un impacto colectivo en el medio ambiente de la Tierra y que la evolución de la vida y la evolución del medio ambiente están entrelazadas. Estos son puntos mucho menos controvertidos y ya están bien explorados y establecidos en la literatura. Existe un debate sobre si esto constituye o no una hipotética 'gaiana'.

Es absolutamente posible que la vida en un planeta pueda jugar un papel en la estabilización de la biosfera y hacer más probable que la vida continúe existiendo. Pero según lo que sabemos de la historia de la Tierra, parece posible que el efecto también se produzca en la dirección opuesta. Se cree que el GOE posiblemente causó la glaciación huroniana que casi congeló la Tierra porque provocó que el CO2 reemplazara al metano en la atmósfera terrestre, y el CO2 no es un gas de efecto invernadero tan potente. Esto llevó a que la Tierra casi se congelara como resultado.

Ahora que hemos cubierto la hipótesis de Gaia con un poco más de detalle y restringido el mecanismo de su funcionamiento, veamos lo que proponen estos científicos.

El gran HEPA Filtrar

La teoría del 'Gran Filtro' explica la paradoja de Fermi al postular la existencia de un cuello de botella específico que impide que la mayoría de las especies (o la vida en general) alcancen el punto en el que la colonización del espacio es posible. La vida puede evolucionar con frecuencia, pero las supernovas y los estallidos de rayos gamma esterilizaron muchos de los planetas en los que evolucionó anteriormente en nuestra historia galáctica. Tal vez la vida altamente inteligente tenga una tendencia a consumir en exceso los recursos de su planeta de origen y, por lo tanto, se extinga antes de desarrollar la tecnología para colonizar una galaxia. La vida puede ser abundante, pero la evolución de la alta inteligencia y El uso eficiente de herramientas puede ser extremadamente raro.

Lo que proponen Chopra y Lineweaver es que la vida puede evolucionar con frecuencia, pero solo en raras ocasiones sobrevive lo suficiente como para comenzar a tener un impacto en su propio planeta de una manera que crea y mantiene un entorno adecuado. a la vida. A esto lo llaman el cuello de botella de Gaia.

Figura 1 - Hipótesis de Gaia

El área azul en la parte inferior del diagrama muestra el rango de ambientes planetarios que pueden formarse, mientras que el cilindro amarillo muestra las condiciones requeridas para la formación de una 'zona habitable de abiogénesis (ABZ)'. Si el entorno inicial de un planeta está dentro de esta zona, la vida puede comenzar a evolucionar. A medida que la vida evoluciona (área verde) crea zonas más amplias de habitabilidad , que permiten que otra vida evolucione a su vez.

Para comprender cómo funcionaría este filtro en particular, considere el destino de la Tierra, Venus y Marte. Ahora tenemos una fuerte evidencia de que Marte fue una vez un lugar más cálido y húmedo de lo que es hoy, y se cree que muchas de las condiciones básicas favorecen la evolución de la vida. Hay menos información disponible sobre la historia temprana de Venus, pero los datos que tenemos sugieren que también pudo haber tenido océanos líquidos e incluso un campo magnético de corta duración. (Marte tiene restos de tal campo hoy).

La diferencia entre nuestros tres planetas es que tanto Venus como Marte pueden haber perdido las condiciones que los hacían inicialmente habitables más rápidamente de lo que la vida en esos planetas podría evolucionar. mantener ellos habitables. Del periódico:

El agua líquida no es fácil de mantener en una superficie planetaria. El inventario inicial y la escala de tiempo con la que el agua se pierde en el espacio debido a un invernadero fuera de control, o se congela debido a la retroalimentación positiva del albedo del hielo, están mal cuantificados, pero se han hecho estimaciones plausibles de las trayectorias futuras. En la Tierra, la disociación del vapor de agua por la radiación ultravioleta en la atmósfera superior está en curso y eventualmente (entre 1 y 2 mil millones de años a partir de ahora) conducirá a la pérdida de agua de la capa biológica y la subsiguiente extinción de la vida en la Tierra.

Hipótesis de Gaian - Figura 2

Sin vida, el agua líquida se puede perder rápidamente

Los autores sostienen que la vida temprana puede realizar una función reguladora vital en un entorno planetario temprano al impactar tanto el albedo del planeta (cuánta luz refleja del sol) como los gases de efecto invernadero presentes en su atmósfera. Modelaron la rapidez con que un planeta perdió su agua basándose en un efecto invernadero descontrolado (Venus) o una glaciación descontrolada (Marte). En ambos casos, la cantidad de agua que queda en el planeta es una fracción de su total por aproximadamente mil millones de años.

La teoría del cuello de botella de Gaia ofrece un modelo de cómo podría distribuirse la vida dentro del universo, como se muestra a continuación:

Hipótesis de Gaian - Figura 3

En un escenario de cuello de botella emergente, las condiciones para la vida son raras, pero una vez que la vida evoluciona, persiste durante miles de millones de años. Esta suposición ayuda a crear la paradoja de Fermi, porque si existiera incluso un puñado de civilizaciones, deberíamos haber visto algunos evidencia de ellos ya.

Si no hay un cuello de botella de emergencia, la vida ya debería ser abundante; piense en esto como el Star Trek / Star Wars hipótesis, donde existen cientos de especies en toda la galaxia.

El modelo de Gaian predice un aumento inicial de vida dentro de los primeros mil millones de años de desarrollo planetario, pero que la gran mayoría de esta vida nunca sobrevive lo suficiente como para avanzar más allá de los organismos unicelulares. Predice que la mayor parte de la vida que encontraremos entre las estrellas será restos fosilizados de criaturas primitivas, suponiendo que exista alguna evidencia para encontrarla.

Obviamente, no seremos capaces de probar o refutar ninguno de estos modelos hasta que podamos evaluar las condiciones alrededor de otros planetas. Pero si la teoría del cuello de botella de Gaia es precisa, podríamos encontrar evidencia de ella en las lunas y planetas rocosos de nuestro propio sistema solar. Es prácticamente imposible construir una sonda que pueda sobrevivir en la superficie de Venus durante un período de tiempo, pero Titán, Marte, Europa y Ganímedes podrían contener tal vida, o evidencia fosilizada de su existencia original.

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