30.1: El contexto cósmico para la vida

Objetivos de aprendizaje

Al final de esta sección, podrás:

• Describir las condiciones químicas y ambientales que hacen que la Tierra sea hospitalaria para la vida
• Discutir la suposición subyacente al principio copernicano y describir sus implicaciones para los astrónomos modernos
• Comprender las preguntas que subyacen a la paradoja de Fermi

Vimos que el universo nació en el Big Bang hace unos 14 mil millones de años. Después de que la bola de fuego inicial caliente y densa de la creación se enfriara lo suficiente para que existieran los átomos, toda la materia consistía en hidrógeno y helio (con una cantidad muy pequeña de litio). A medida que el universo envejecía, los procesos dentro de las estrellas crearon los otros elementos, incluidos los que componen la Tierra (como el hierro, el silicio, el magnesio y el oxígeno) y los requeridos para la vida tal como la conocemos, como el carbono, el oxígeno y el nitrógeno. Estos y otros elementos se combinaron en el espacio para producir una amplia variedad de compuestos que forman la base de la vida en la Tierra. En particular, la vida en la Tierra se basa en la presencia de una unidad clave conocida como molécula orgánica, una molécula que contiene carbono. Especialmente importantes son los hidrocarburos, compuestos químicos compuestos enteramente por hidrógeno y carbono, que sirven de base para nuestra química biológica, o bioquímica. Si bien no entendemos los detalles de cómo comenzó la vida en la Tierra, es claro que para hacer posibles criaturas como nosotros, deben haber ocurrido eventos como los que describimos, dando como resultado lo que se llama la evolución química del universo.

¿Qué hizo que la Tierra fuera hospitalaria para la vida?

Hace unos 5 mil millones de años, una nube de gas y polvo en este barrio cósmico comenzó a colapsar bajo su propio peso. De esta nube se formó el Sol y sus planetas, junto con todos los cuerpos más pequeños, como los cometas, que también orbitan el Sol (Figura\(\PageIndex{1}\)). El tercer planeta del Sol, a medida que se enfriaba, finalmente permitió la formación de grandes cantidades de agua líquida en su superficie.

Figura\(\PageIndex{1}\) Cometa Hyakutake. Esta imagen fue captada en 1996 por el fotógrafo de la NASA Bill Ingalls. Los impactos de los cometas pueden entregar tanto agua como una variedad de químicos interesantes, incluidos algunos químicos orgánicos, a la Tierra.

La variedad química y las condiciones moderadas en la Tierra eventualmente llevaron a la formación de moléculas que podrían hacer copias de sí mismas (reproducirse), lo cual es esencial para comenzar la vida. Durante los miles de millones de años de historia de la Tierra, la vida evolucionó y se volvió más compleja. El curso de la evolución estuvo puntuado por ocasionales cambios planetarios causados por colisiones con algunos de los cuerpos más pequeños que no llegaron al Sol o a uno de sus mundos acompañantes. Como vimos en el capítulo sobre la Tierra como planeta, los mamíferos pueden deber su dominio de la superficie de la Tierra a tal colisión hace 65 millones de años, lo que provocó la extinción de los dinosaurios (junto con la mayoría de los demás seres vivos). Los detalles de tales extinciones masivas son actualmente el foco de gran interés científico.

A través de muchos giros retorcidos, el curso de la evolución en la Tierra produjo una criatura con autoconciencia, capaz de hacer preguntas sobre sus propios orígenes y lugar en el cosmos (Figura\(\PageIndex{2}\)). Como la mayor parte de la Tierra, esta criatura está compuesta por átomos que fueron forjados en generaciones anteriores de estrellas, en este caso, ensamblados tanto en su cuerpo como en su cerebro. Podríamos decir que a través de los pensamientos de los seres humanos, la materia en el universo puede tomar conciencia de sí misma.

Figura\(\PageIndex{2}\) Joven Humano. Los seres humanos tienen el intelecto para preguntarse sobre su planeta y qué hay más allá de él. A través de ellos (y quizás otra vida inteligente), el universo se toma conciencia de sí mismo.

Piensa en esos átomos en tu cuerpo por un minuto. Ellos son simplemente en préstamo a usted de la biblioteca prestadora de átomos que conforman nuestro rincón local del universo. Átomos de muchos tipos circulan por tu cuerpo y luego lo dejan, con cada respiración inhalas y exhalas y los alimentos que comes y excretas. Incluso los átomos que ocupan más residencia permanente en tus tejidos no serán parte de ti mucho más tiempo de lo que estás vivo. En última instancia, devolverán sus átomos al vasto reservorio de la Tierra, donde serán incorporados a otras estructuras e incluso a otros seres vivos en los milenios por venir.

Esta imagen de la evolución cósmica, de nuestro descenso de las estrellas, se ha obtenido a través de los esfuerzos de científicos en muchos campos a lo largo de muchas décadas. Algunos de sus detalles siguen siendo tentativos e incompletos, pero nos sentimos razonablemente seguros en sus líneas generales. Es notable lo mucho que hemos podido aprender en el poco tiempo que hemos tenido los instrumentos para sondear la naturaleza física del universo.

El principio copernicano

Nuestro estudio de la astronomía nos ha enseñado que siempre nos hemos equivocado en el pasado cada vez que hemos afirmado que la Tierra es de alguna manera única. Galileo, utilizando la tecnología recién inventada del telescopio, nos mostró que la Tierra no es el centro del sistema solar, sino simplemente uno de una serie de objetos que orbitan el Sol. Nuestro estudio de las estrellas ha demostrado que el Sol mismo es una estrella bastante poco distinguida, a mitad de su larga etapa de secuencia principal como tantos miles de millones de otras. Tampoco parece nada especial en nuestra posición en la Galaxia de la Vía Láctea, y nada sorprendente en la posición de nuestra Galaxia ni en su propio grupo ni en su supercúmulo.

El descubrimiento de planetas alrededor de otras estrellas confirma nuestra idea de que la formación de planetas es una consecuencia natural de la formación de estrellas. Hemos identificado miles de exoplanetas, planetas que orbitan alrededor de otras estrellas, desde enormes que orbitan cerca de sus estrellas (informalmente llamados “Júpiter calientes”) hasta planetas más pequeños que la Tierra. Un flujo constante de descubrimientos de exoplanetas está llevando a la conclusión de que los planetas terrestres ocurren con frecuencia, lo suficiente como para que probablemente haya muchos miles de millones de “exotierras” solo en nuestra propia Galaxia de la Vía Láctea. Desde una perspectiva planetaria, los planetas más pequeños no son únicos.

Los filósofos de la ciencia a veces llaman a la idea de que no hay nada especial en nuestro lugar en el universo el principio copernicano. Ante todo lo anterior, la mayoría de los científicos se sorprendería si la vida se limitara a nuestro planeta y no hubiera comenzado en ningún otro lugar. Hay miles de millones de estrellas en nuestra Galaxia lo suficientemente mayores como para que la vida se haya desarrollado en un planeta a su alrededor, y también hay miles de millones de otras galaxias. Los astrónomos y biólogos han conjeturado durante mucho tiempo que una serie de eventos similares a los de los primeros tiempos de la Tierra probablemente llevaron a organismos vivos en muchos planetas alrededor de otras estrellas, y posiblemente incluso en otros planetas de nuestro sistema solar, como Marte.

El verdadero problema científico (al que actualmente no conocemos la respuesta) es si la bioquímica orgánica es probable o poco probable en el universo en general. ¿Somos un resultado afortunado y extremadamente raro de la evolución química, o la bioquímica orgánica es una parte regular de la evolución química del cosmos? Aún no conocemos la respuesta a esta pregunta, pero los datos, incluso una cantidad sumamente pequeña (como encontrar sistemas vivos “no relacionados con nosotros” en un mundo como Europa), nos ayudarán a llegar a ella.

Entonces, ¿dónde están?

Si el principio copernicano se aplica a la vida, entonces la biología puede ser bastante común entre los planetas. Llevado a su límite lógico, el principio copernicano también sugiere que la vida inteligente como nosotros podría ser común. Inteligencia como la nuestra tiene algunas propiedades muy especiales, incluyendo la capacidad de avanzar a través de la aplicación de la tecnología. La vida orgánica alrededor de otras estrellas (más antiguas) puede haber comenzado mil millones de años antes que nosotros en la Tierra, por lo que es posible que hayan tenido mucho más tiempo para desarrollar tecnología avanzada como el envío de información, sondas o incluso formas de vida entre estrellas.

Ante tal perspectiva, el físico Enrico Fermi hizo una pregunta hace varias décadas que ahora se llama la paradoja de Fermi: ¿dónde están? Si la vida y la inteligencia son comunes y tienen una capacidad tan tremenda de crecimiento, ¿por qué no hay una red de civilizaciones galácticas cuya presencia se extienda incluso a un sistema planetario “recién llegado” como el nuestro?

Se han sugerido varias soluciones a la paradoja de Fermi. Quizás la vida es común pero la inteligencia (o al menos la civilización tecnológica) es rara. Quizás tal red surja en el futuro pero aún no ha tenido tiempo de desarrollarse. A lo mejor hay flujos invisibles de datos que fluyen más allá de nosotros todo el tiempo que no estamos lo suficientemente avanzados o lo suficientemente sensibles como para detectar. Tal vez las especies avanzadas hacen que sea una práctica no interferir con la inmadurez, desarrollando la conciencia como la nuestra. O tal vez civilizaciones que alcanzan cierto nivel de tecnología luego se autodestruyen, es decir, no existen otras civilizaciones ahora en nuestra Galaxia. Todavía no sabemos si hay alguna vida avanzada por ahí y, si es así, por qué no somos conscientes de ello. Aún así, es posible que desee tener en cuenta estos temas mientras lee el resto de este capítulo.

 

¿Existe una red de civilizaciones galácticas más allá de nuestro sistema solar? Si es así, ¿por qué no podemos verlas? Explora las posibilidades en el video de dibujos animados “La paradoja de Fermi: ¿dónde están todos los extraterrestres?” https://youtu.be/sNhhvQGsMEc

Resumen

La vida en la Tierra se basa en la presencia de una unidad clave conocida como molécula orgánica, una molécula que contiene carbono, especialmente hidrocarburos complejos. Nuestro sistema solar se formó hace unos 5 mil millones de años a partir de una nube de gas y polvo enriquecida por varias generaciones de producción de elementos más pesados en estrellas. La vida se compone de combinaciones químicas de estos elementos hechas por estrellas. El principio copernicano, que sugiere que no hay nada especial en nuestro lugar en el universo, implica que si la vida pudiera desarrollarse en la Tierra, debería poder desarrollarse también en otros lugares. La paradoja de Fermi pregunta por qué, si la vida es común, formas de vida más avanzadas no nos han contactado.

Glosario

molécula orgánica

una combinación de carbono y otros átomos, principalmente hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre, algunos de los cuales sirven como base para nuestra bioquímica