En 1960, mientras se preparaba para la primera reunión sobre la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI), el legendario astrónomo y pionero de SETI, el Dr. Frank Drake, reveló su ecuación probabilística para estimar el número de posibles civilizaciones en nuestra galaxia. La ecuación de Drake . Un parámetro clave en esta ecuación fue e , la cantidad de planetas en nuestra galaxia capaces de sustentar vida, también conocido como. «habitable.» En ese momento, los astrónomos aún no estaban seguros de que otras estrellas tuvieran sistemas de planetas. Pero gracias a misiones como Kepler , se han confirmado 5.523 exoplanetas , ¡y otros 9.867 esperan confirmación!

Basándose en estos datos, los astrónomos han elaborado diversas estimaciones sobre el número de planetas habitables en nuestra galaxia: ¡al menos 100 mil millones, según una estimación! En un estudio reciente , el profesor Piero Madau introdujo un marco matemático para calcular la población de planetas habitables dentro de 100 parsecs (326 años luz) de nuestro Sol. Suponiendo que la Tierra y el Sistema Solar sean representativos de la norma, Madau calculó que este volumen de espacio podría contener hasta 11.000 exoplanetas terrestres (también conocidos como rocosos) del tamaño de la Tierra que orbitan dentro de las zonas habitables (HZ) de sus estrellas.

El Prof. Madau es profesor de astronomía y astrofísica en la Universidad de California, Santa Cruz (UCSC). Un elemento central de su estudio es el Principio Copérnico , llamado así en honor al famoso astrónomo polaco Nicolás Copérnico, inventor del modelo heliocéntrico. También conocido como Principio Cosmológico (o Principio de Mediocridad), el principio establece que ni los humanos ni la Tierra están en una posición privilegiada para observar el Universo. En resumen, lo que vemos cuando miramos el Sistema Solar y el cosmos es representativo del todo.

Para su estudio, Madau consideró cómo los factores dependientes del tiempo desempeñaron un papel vital en el surgimiento de la vida en nuestro Universo. Esto incluye la historia de formación estelar de nuestra galaxia, el enriquecimiento del medio interestelar (ISM) por elementos pesados ​​(forjados en el interior de la primera población de estrellas), la formación de planetas y la distribución de agua y moléculas orgánicas entre planetas. . Como explicó Madau a Universe Today, el papel central del tiempo y la edad no se enfatiza explícitamente en la Ecuación de Drake:

“La ecuación de Drake equivale a un resumen pedagógico útil de los factores (probabilidades) que pueden afectar la probabilidad de detectar mundos portadores de vida –y eventualmente civilizaciones extraterrestres tecnológicamente avanzadas– a nuestro alrededor hoy. Pero esa probabilidad y esos factores dependen, entre otras cantidades, de la formación estelar y de la historia del enriquecimiento químico del disco galáctico local, así como de la línea de tiempo del surgimiento de vida microbiana simple y eventualmente compleja”.

La Tierra es relativamente nueva en nuestra galaxia, ya que se formó con nuestro Sol hace aproximadamente 4.500 millones de años (lo que la hace menos del 33% de la edad del Universo). Mientras tanto, la vida tardó unos 500 millones de años en emerger de las condiciones primordiales que existían en la Tierra ca. Hace 4 mil millones de años. Unos 500 millones de años después, surgió la fotosíntesis en forma de organismos unicelulares que metabolizaban el dióxido de carbono y producían oxígeno gaseoso como subproducto. Esto alteró gradualmente la composición química de nuestra atmósfera, lo que desencadenó el Gran Evento de Oxidación hace unos 2.400 millones de años y el eventual surgimiento de formas de vida complejas.

Siguió un largo y complejo proceso de evolución química y biológica, que finalmente condujo a condiciones adecuadas para la vida compleja y el surgimiento de todas las especies conocidas. Dada la importancia de estos pasos dependientes del tiempo, Madau sostiene que la ecuación de Drake es sólo una parte de la historia. Mirando más allá, creó un marco matemático para estimar cuándo se formaron “planetas terrestres templados” (TTP) en nuestro rincón de la galaxia y cuándo podría haber surgido vida microbiana.

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La Ecuación de Drake, una fórmula matemática para la probabilidad de encontrar vida o civilizaciones avanzadas en el Universo. Crédito: Universidad de Rochester

Este marco permite a los astrónomos determinar qué estrellas objetivo potenciales (en función de su masa, edad y metalicidad) pueden ser candidatas óptimas en la búsqueda de biofirmas atmosféricas. Como lo describió Madau, su enfoque consiste en considerar la población local de estrellas de larga vida, exoplanetas y TTP como una serie de ecuaciones matemáticas, que pueden resolverse numéricamente en función del tiempo:

“Estas ecuaciones describen los ritmos cambiantes de las estrellas, los metales, los planetas gigantes y rocosos, y la formación de mundos habitables a lo largo de la historia del vecindario solar, el lugar donde los cálculos más detallados se justifican por una avalancha de nuevos datos obtenidos desde el espacio y la tierra. Instalaciones basadas en y el objetivo de los estudios estelares y planetarios actuales y de próxima generación. Las ecuaciones son de naturaleza estadística, es decir, no describen el nacimiento y la evolución de sistemas planetarios individuales, sino más bien la población cambiante (en el tiempo) (en número) de TTP dentro de 100 pársecs del Sol”.

En última instancia, el análisis de Madau mostró que dentro de 100 pársecs del Sol, puede haber hasta 10.000 planetas rocosos orbitando alrededor de los HZ de sus estrellas. También descubrió que la formación de TTP cerca de nuestro Sistema Solar probablemente fue episódica, comenzando con un estallido de formación estelar hace aproximadamente 10 a 11 mil millones de años, seguido de otro evento que alcanzó su punto máximo hace unos 5 mil millones de años y que produjo el Sistema Solar. Otra conclusión interesante del marco matemático de Madau indica que la mayoría de los TTP dentro de 100 pársecs probablemente sean más antiguos que el Sistema Solar, lo que confirma que llegamos relativamente tarde a la fiesta.

Igualmente interesantes son las implicaciones que este estudio podría tener en la búsqueda de vida extraterrestre. Utilizando la línea de tiempo generalmente aceptada del surgimiento de la vida en la Tierra (abiogénesis) y aplicando una estimación conservadora de la prevalencia de la vida en otros planetas (el parámetro l de la ecuación de Drake), el marco de Madau también indicó a qué distancia se encontraba el exoplaneta más cercano que alberga vida. podría ser:

“Entonces, si la vida microbiana surgió tan pronto como lo hizo en la Tierra en más del 1% de los TTP (y eso es un gran si), entonces uno espera que el planeta similar a la Tierra más cercano y que alberga vida esté a menos de 20 pc de distancia. [65 años luz]”, dijo. “Esto puede ser motivo de cierto optimismo cauteloso en la búsqueda de marcadores de habitabilidad y biofirmas para la próxima generación de grandes instalaciones e instrumentación terrestres. No hace falta decir que las biofirmas serán extremadamente difíciles de detectar. Y también es posible que la vida sea tan rara que no haya firmas biológicas dentro de un kpc o más que podamos detectar”.

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Esta impresión artística muestra el planeta Próxima b orbitando la estrella enana roja Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sistema Solar. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Por supuesto, no hay garantías de que algún TTP cercano a nuestro Sistema Solar pueda albergar vida. Las causas y los puntos comunes de la abiogénesis es una de las actividades científicas menos comprendidas, principalmente porque cuenta con muy pocos datos. Armados con un solo ejemplo (la Tierra y los organismos terrestres), los científicos no pueden decir con seguridad qué combinación de condiciones es necesaria para que surja la vida. Madau también enfatiza que (al igual que la ecuación de Drake), su enfoque es de naturaleza estadística. Sin embargo, su trabajo podría tener importantes implicaciones para la astrobiología en un futuro próximo.

Utilizando nuestro Sistema Solar como guía, junto con muchos otros parámetros para los cuales existen volúmenes de datos (es decir, formación estelar, masa, tamaño, metalicidad y el número de exoplanetas cercanos que orbitan dentro del HZ de una estrella), los científicos podrán Priorizar los sistemas estelares para la investigación utilizando telescopios de próxima generación. Dijo Madau:

“El rendimiento y la caracterización de planetas similares a la Tierra serán una métrica científica primaria para futuras misiones emblemáticas basadas en el espacio. Con la oportunidad cada vez más cercana de buscar entornos habitables y vida en exoplanetas, surge el verdadero desafío de diseñar una estrategia de observación óptima. Los estudios espectrales detallados de algunas atmósferas de exoplanetas deben ir acompañados de estudios de población diseñados para revelar tendencias en las propiedades de los planetas y estudios estadísticos que nos permitan evaluar la probabilidad de detectabilidad de biofirmas”.

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