Universo: la vida allá afuera

¿Estamos solos en el  Universo? Esta pregunta ha estado siempre presente en la historia de la cultura humana. Ella toca nuestro núcleo más profundo y se relaciona con nuestra autoconciencia.

Los primeros pasos empíricos en la comprensión de nuestro lugar en el Universo fueron dados por pioneros de la astronomía como Nicolás Copérnico, Tycho Brahe, Galileo Galilei y Johannes Kepler. Posteriormente, Isaac Newton, William y Caroline Herschel, Charles Messier, Edwin Hubble, Albert Einstein y tantos otros reemplazaron la arrogancia de nuestra perspectiva antropocéntrica por la humildad de reconocer que somos tan especiales como cualquier otra parte de la galaxia, y que ni siquiera estamos conformados por los ingredientes principales del Universo.

Muchos otros investigadores, desde distintas disciplinas de la ciencia, entre los cuales Darwin se alza como un gigante, contribuyeron en las dos últimas centurias a que reconociéramos que nuestra existencia es el resultado de una cadena de innumerables accidentes naturales. Por observación, experimentación e inferencia hemos estado uniendo las razones de nuestra vida, formando un consistente mosaico que describe nuestro pasado, presente y futuro.

Dados el tiempo y el espacio necesarios, las partículas y fuerzas que gobiernan nuestro Cosmos condujeron no solo al desarrollo del cerebro humano, sino casi con seguridad al de otras especies autoconscientes que cohabitan en nuestra vasta realidad. Ahora sabemos que, debido a la profundidad del Universo observable y, a la cantidad de tiempo que ha pasado desde el Big Bang, es virtualmente una seguridad estadística que otras formas de vida existieron, existen y existirán allá afuera. Sin embargo, en la actualidad, esto es todavía una especulación científica.

LA SINFONÍA DE LA VIDA

Hasta donde sabemos, todas las galaxias, estrellas, planetas, lunas y el gas que existe entre las estrellas y las galaxias están hechos de los mismos elementos que nuestros cuerpos. Durante el Big Bang, los primeros procesos nucleosintéticos crearon helio, y luego se desencadenó una aspersión de sus isótopos más livianos y de una pequeña fracción de litio, a partir de una vasta provisión de protones y neutrones. Lo anterior ocurrió durante los primeros minutos de vida de nuestro Universo.

Millones de años después, otros procesos de fusión en el núcleo de las primeras estrellas crearon elementos más pesados, los que fueron expulsados al espacio interestelar, en tanto esas estrellas explotaron como supernovas. Posteriores generaciones de astros contribuyeron a crear la tabla periódica de elementos tal como la conocemos.

Desde el comienzo del tiempo, la mezcla de elementos en  el Universo ha cambiado, y su composición puede ser vista como un conjunto de notas musicales que, en su evolución, interpreta la hermosa sinfonía de la vida.

La astrobiología es la rama de la ciencia que fusiona disciplinas como la astronomía, la física, la química, la biología,  la geología y la estadística en una sola perspectiva híbrida, destinada a descifrar cómo fue escrita la sinfonía de la vida aquí en la Tierra, y si hay otras maneras de escribirla, incluso más espectaculares y exóticas.

LAS BASES DE VIDA ENERGÉTICA

Otras vías importantes hacia nuestra comprensión de cómo surgió la vida en la “sopa primordial” fueron las teorías de Alexander Oparin y John Haldane, quienes observaron que múltiples procesos químicos biocatalíticos (parecidos a las modernas enzimas u hormonas, que inician o aumentan la velocidad de una reacción química) están universalmente presentes en muchas formas de existencia, y que de esos procesos es probable que surja la vida, por abiogénesis (a partir de materia inanimada).

Experimentos posteriores, realizados en laboratorio por Stanley Miller y Harold Urey, en los años 50 y 60, simularon cómo surgen moléculas orgánicas espontáneamente, desde la atmósfera terrestre primordial y en agua sometida a la influencia de energía termal y eléctrica. Dejaron en claro que simples aminoácidos pueden ser rápidamente sintetizados, a partir de una simple combinación de agua, metano, amoníaco y gas de hidrógeno, si se les inyecta la energía suficiente para llegar a un escenario de química orgánica más compleja.

Esta complejidad química puede ser aleatoriamente encapsulada en vesículas y células simples, las que luego desarrollan mecanismos de autorreplicación que competirán bajo diferentes condiciones ambientales, con presiones que las llevan a evolucionar o desaparecer, de modo que solo las estructuras más adecuadas persisten. Complejas moléculas comienzan a interactuar entre ellas y experimentan la primera reacción que lleva hacia las más avanzadas y adaptables al ambiente, conduciendo hasta las macroestructuras y, finalmente, a lo intrincado de las células eucarióticas y sus estructuras metabólicas de proteínas RNA-DNA.

SERES VIVOS EXTREMÓFILOS

Hasta los años 70 estábamos convencidos de que toda vida es generada por procesos de fusión nuclear dentro del Sol, base de la fotosíntesis en las formas de vida autótrofa (que no necesitan de otros seres vivos para su subsistencia) que nutren toda la cadena alimenticia, hasta los complejos heterótrofos, como nosotros. Pero entonces descubrimos que los ecosistemas complejos existen en respiraderos hidrotermales de  los suelos profundos de los océanos, virtualmente independientes de la luz solar, los que funcionan mediante procesos quimiosintéticos de bacterias variadas, que hacen uso de la energía termal de la Tierra.

El posterior hallazgo de muchas bacterias  extremófilas  que subsisten en ambientes que pueden ser calientes, ácidos, alcalinos, secos, salados, hiperbáricos y expuestos a radiaciones ionizantes nos llevaron a creer que, para que se produzca la biogénesis, basta la presencia de moléculas simples y un líquido solvente como el agua.

Sin embargo, esta perspectiva ha sido recientemente desplazada, puesto que tenemos evidencia empírica, en pruebas espaciales en lunas lejanas del Sistema Solar, que otros líquidos solventes, como el metano y el etano, están presentes en sus superficies. También tenemos buenas indicaciones de presencia de aguas oceánicas profundas, bajo la superficie de costras de hielo grueso en lunas alrededor de Júpiter y Saturno. Las posibilidades de formar simples y complejos procesos químicos autocatalíticos, que pueden derivar en formas simples de vida, parecen ilimitadas, incluso en nuestro propio Sistema Solar.

Basándose en estos y otros argumentos, las principales agencias espaciales están invirtiendo montos sustanciales del PIB de sus naciones miembros en ciencia básica, investigación aplicada y en el desarrollo de tecnologías espaciales para buscar formas de vida extraterrestre. El foco está puesto ahora en la subsuperficie oceánica de la luna Europa y en los lagos de metano de la luna Titán. Ambos llevan cada uno más agua que la Tierra.

También hay amplia evidencia de que nuestro vecino planeta Marte estuvo alguna vez cubierto de agua líquida  y que todavía pueden existir allí algunas formas simples de vida, como lo evidencian, potencialmente, los cambios estacionales de la concentración de metano en su atmósfera.

EXOMUNDOS INEXPLORADOS

Recientes misiones espaciales han descubierto que, virtualmente, cada estrella en el cielo, y por inferencia en la Vía Láctea y otras galaxias en el Universo, posee su pro­pio sistema planetario. Esos exomundos aparecen con una gran variedad de configuraciones en cuanto a masas y distancias orbitales de sus estrellas, quedando algunos en la zona habitable, donde pueden existir el agua líquida y la vida como la conocemos.

Sin embargo, como vimos, la habitabilidad basada en el agua puede que deba ser revisa­da según recientes o futuros descubrimientos. Los ingre­dientes elementales de la vida estuvieron muy temprano en la historia del Universo y solo podemos imaginar cuántas otras formas simples de vida deben existir, incluso en nues­tro patio trasero cósmico: la Vía Láctea.

Nuevos telescopios espaciales, como el James Webb, serán capaces de analizar la composición química de las atmósferas de exoplanetas y buscar biomarcadores que indiquen un desequilibrio químico de gases, potencialmente generado por la presencia de vida.

Sin embargo, desde la vida celular simple a las civilizacio­nes avanzadas hay un camino muy largo. Muchas biósferas pueden no experimentar las condiciones de estabilidad ne­cesarias para llegar a una etapa evolucionaria, suficiente­mente compleja como para dar paso a la autoconciencia, la inteligencia y el desarrollo de la tecnología. A nuestra Tierra le tomó 3.500 millones de años para desarrollarnos, pero al Universo le llevó 9.200 millones de años para comenzar a for­mar nuestro Sistema Solar.

Otros hábitats planetarios se formaron mucho más tem­prano. Se ha especulado incluso que la vida más simple po­dría haberse formado en un corto periodo de tiempo, 10-17 millones de años después del Big Bang, cuando la temperatu­ra del Universo fue la exacta para que existiera el agua líqui­da.

Biósferas de planetas, cercanos a estrellas un poco más grandes que nuestro Sol, pueden experimentar velocidades evolutivas superiores, debido a densidades de energía más al­tas en la luz de su estrella, pero la expectativa de vida de esas estrellas es significativamente baja, comparada con nuestro Sol, y pueden ver acortada prematuramente la evolución de su biósfera. Por otra parte, estrellas menos masivas tienen vida más larga, pero son inestables y bombardean y poten­cialmente esterilizan la superficie de los planetas cercanos con violentas erupciones y vientos particulados.

CONTACTO EXTRATERRESTRE

Basados en argumentos de inferencia a partir de estadísticas, podemos decir con virtual seguridad que a lo largo de la historia del Universo existieron incontables biósferas albergando formas de vida simple. La ecuación Drake intenta respaldar nuestra ignorancia empírica a la hora de encontrar civilizaciones avanzadas en esos mundos, asumiendo varios parámetros planetarios que se han cuantificado con cada misión espacial.

Solo 50 años atrás, especular sobre la presencia de exoplanetas era enfrentar el ridículo, pero hoy sabemos con científica seguridad que los planetas son más numerosos que las estrellas. Hay un conjunto de sistemas planetarios allá afuera, con lugares cálidos, mundos acuáticos, y el tipo más común de planeta, las llamadas súper Tierras, con un tamaño entre el de Neptuno y el nuestro. Saber cuántos de esos planetas albergan vida o están habitados incluso por seres sintientes está más allá de la seguridad empírica, pero los números ofrecen una perspectiva optimista de que algunos lo estén.

Un punto está claro, que algunas civilizaciones pueden haberse adelantado en su historia evolutiva, miles, millones e incluso billones de años a nosotros. Sin embargo, como plantea la paradoja de Fermi, no hemos oído de ninguno todavía, aunque debiéramos, dado el número de estrellas y planetas en el Universo cercano. Puede haber un cuello de botella o un gran filtro en la evolución de muchas civilizaciones que les impida vivir lo suficiente, sea debido a factores naturales o autolimitantes, como para permitir el tiempo necesario para contactarse con otra civilización en un estado similar de evolución.

En nuestro planeta, el contacto intencional con civilizaciones extraterrestres es un tema controvertido, por decir lo menos. Es virtualmente imposible predecir las  intenciones de una civilización ajena en la primera comunicación. Las posiciones extremas que pueden evocar tal contacto varían del miedo a ser allanados y explotados, como sugería el último Stephen Hawking, o avanzar a un diálogo activo y un intercambio tecnológico y cultural, como planteó Carl Sagan.

También podemos enfrentar otro problema fundamental,  que nuestra inteligencia sea un fenómeno transitorio e insuficiente para aprehender nuestra realidad, mientras “la fiesta” sucede en otra parte del Universo. En todo caso, la curiosidad y la exploración son rasgos claves de la humanidad y puede que estemos más cerca de lo que pensamos de encontrar evidencia de formas de vida en otros cuerpos del Sistema Solar y alrededor de otras estrellas.

El camino a la meta está pavimentado por el arduo desarrollo de nuevas tecnologías, que empujan las fronteras de las posibilidades actuales en el diseño de productos ópticos, nanotecnología, procesamiento de datos, inteligencia artificial y tecnología espacial. Inversiones importantes en investigación y desarrollo, así como en educación científica en los colegios y universidades, permiten no solo medidas innovadoras en astronomía, sino también sembrar muchas semillas para promover el crecimiento económico, aumentar las expectativas de vida y ayudar a los países a establecer sociedades más prósperas.

Al ser el país anfitrión de más del 70% del poder de observación de este planeta, y teniendo acceso a los dos ambientes más extremos –el desierto de Atacama y el continente antártico– Chile tiene la oportunidad no solo de participar sino también de liderar muchos proyectos clave astronómicos y astrobiológicos. Tenemos la alfombra roja puesta para nosotros, por las condiciones geológicas, ambientales, económicas y geopolíticas, solo tenemos que invertir en un buen “atuendo” para brillar en el escenario mundial.