La Hipótesis de la Tierra Única es una respuesta propuesta a la paradoja de Fermi , que explica por qué la aparición de un planeta como la Tierra debería considerarse muy improbable. Si la hipótesis de la tierra rara es correcta, entonces solo unos pocos planetas de la galaxia, quizás solo uno, son habitables. Hay muchas razones por las que los planetas similares a la Tierra pueden ser muy raros. Estas razones incluyen la inestabilidad a largo plazo de las órbitas planetarias y los sistemas solares, cataclismos planetarios bastante frecuentes, etc. [1] Junto con la suposición de que la presencia de un planeta terrestre es un requisito previo necesario para el surgimiento de formas de vida altamente desarrolladas, esto explicaría la ausencia de indicios de la existencia de civilizaciones extraterrestres.
La hipótesis de la Tierra única se detalló por primera vez en el libro Rare Earth : Why Complex Life Is Uncommon in delyWardPeterpaleontólogodelUniversethe Donald Brownlee [ 2 ] . Ward y Brownlee usaron la ecuación de Drake extendida para demostrar que la existencia de un planeta con características terrestres en el universo debería considerarse un hecho increíblemente raro.
Se supone que la mayor parte del universo observable, incluida la mayor parte de nuestra galaxia, es una "zona muerta" incapaz de albergar vida compleja. Las partes de la galaxia donde es posible la vida compleja constituyen la zona habitable galáctica , que se caracteriza principalmente por su distancia del centro galáctico.
La distancia desde el centro galáctico es necesaria por las siguientes razones:
En consecuencia, la mayoría de las galaxias descubiertas por los científicos con una alta densidad de estrellas y frecuentes explosiones de supernovas serán inevitablemente zonas muertas [4] .
Además, el propio sistema planetario, que es habitable, debe mantener su posición favorable el tiempo suficiente para el desarrollo de la vida compleja. Una estrella con una órbita galáctica excéntrica (elíptica o hiperbólica) durante su vida no pasará ni una sola vez por la llamada. Los brazos espirales son regiones desfavorables con una alta densidad de estrellas. De esto se sigue la conclusión de que la estrella debe tener una órbita galáctica adecuada. Esto limita la zona habitable de la galaxia a un rango bastante estrecho. Los científicos estiman que esta zona es un anillo con un radio de 7 a 9 kiloparsecs , que incluye no más del 10% de las estrellas de la Vía Láctea, es decir, de unos 20 a 40 mil millones de estrellas. Algunos tienden a reducir a la mitad esta cifra; según sus estimaciones, no más del 5% de las estrellas de la Vía Láctea caen en la zona galáctica habitable [5] [6] .
Aproximadamente el 77% de las galaxias que observamos son espirales, dos tercios de todas las galaxias espirales tienen un supuesto. barra, y más de la mitad de ellos, como la Vía Láctea, tienen varios brazos. Según la hipótesis, nuestra galaxia es muy tranquila y tenue, lo cual es muy raro (alrededor del 7% de todas las galaxias descubiertas por la humanidad) [7] [8] [9] . Sin embargo, aun así, ese porcentaje ronda los 200 mil millones de galaxias en el universo conocido .
Nuestra galaxia también es única en el sentido de que no ha chocado con otras galaxias durante 10 mil millones de años, y potencialmente tales colisiones pueden causar explosiones de supernova y otros cataclismos globales [10] . Además, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea no muestra una actividad excesiva [11] .
La órbita del Sol alrededor del centro de la Vía Láctea es casi perfectamente circular, con un período de 226 millones de años, coincidiendo exactamente con el período de rotación de la propia galaxia. Según la hipótesis, nuestro Sol rara vez, si es que alguna vez, ha pasado por los brazos espirales. Por otro lado, la astrónoma Karen Masters ha calculado que el Sol pasa a través de un gran brazo espiral cada 100 millones de años, coincidiendo con periodos de extinciones masivas en el planeta [12] .
Crear un planeta similar a la Tierra y llevarlo al estado correcto es una tarea difícil. En primer lugar, debería formarse cerca de una estrella rica en metales (en astrofísica, todos los elementos químicos más pesados que el helio se denominan metales [13] ). Las estrellas pobres en metales no son capaces de crear nada más que gigantes gaseosos: simplemente no hay suficiente material para crear planetas similares a la Tierra en una nebulosa gaseosa. Así, queda excluida la parte exterior de la Galaxia . Por otro lado, si la estrella contiene demasiados metales, los planetas resultantes serán demasiado pesados, acumularán voluminosas capas de gas a las que se aferrará su enorme gravedad y, de nuevo, se convertirán en gigantes gaseosos con un gran núcleo de roca-metal.
La estrella debe girar alrededor del centro de la galaxia en una órbita circular: una órbita alargada hará que la estrella se acerque demasiado al núcleo energéticamente saturado de la galaxia y quede expuesta a una radiación severa. Hablando en sentido figurado, la estrella debería vivir en las afueras de la galaxia, pero no en el centro ni más allá [14] .
Habiendo obtenido una estrella con la metalicidad correcta , uno debe asegurarse de que pueda tener planetas habitables. Una estrella caliente, como Sirio o Vega , tiene una amplia zona habitable (una región donde la temperatura de la superficie de un planeta sería cercana a la de la Tierra), pero hay dos problemas: primero, esta zona está demasiado lejos de la estrella, porque Es probable que se formen planetas con un núcleo sólido cerca de la estrella y fuera de la zona habitable. Esto no excluye, sin embargo, la posibilidad del origen de la vida en los satélites de los gigantes gaseosos: las estrellas calientes emiten suficiente luz ultravioleta , que puede ionizar suficientemente la atmósfera de cualquier planeta. Otro problema con las estrellas calientes es que no viven lo suficiente. Después de aproximadamente mil millones de años (o menos), se convierten en gigantes rojas , lo que puede no dejar suficiente tiempo para que evolucione la vida altamente evolucionada.
Las estrellas frías no están en la mejor posición. La zona habitable, apta para la vida, será estrecha y cercana a la estrella, reduciendo significativamente las posibilidades de conseguir un planeta en el lugar adecuado. Las erupciones que ocurren en la superficie de una estrella fría inundarán el planeta con radiación e ionizarán su atmósfera en un grado no menor que cerca de una estrella caliente. Los rayos X duros también serán más intensos.
Por lo tanto, resulta que el tipo "correcto" de estrellas se limita al intervalo de F7 a K1 (ver clases espectrales de estrellas ). Estos tipos de estrellas son raros: las estrellas de tipo G como el Sol constituyen solo el 5% de las estrellas de nuestra galaxia.
Después de que el planeta se haya formado dentro de la zona habitable, un cuerpo celeste aproximadamente del tamaño de Marte debe chocar con él (según el modelo de formación por impacto de la Luna ). Sin tal colisión, no se forman placas tectónicas en el planeta , ya que la corteza continental cubre todo el planeta y no deja espacio para la corteza oceánica. La colisión también podría dar lugar a la aparición de un gran satélite que estabilice el eje de rotación del planeta, y a la fusión de los núcleos del planeta y del cuerpo celeste, necesarios para formar un núcleo planetario supermasivo, que generará una poderosa magnetosfera que protege la superficie del planeta de la radiación solar [14] . Estudios recientes de Edward Belbruno y Richard Gott sugieren que tal cuerpo celeste del tamaño correcto podría formarse en puntos troyanos en el sistema de estrellas y planetas ( L 4 o L 5 ), lo que quizás haga que este evento sea más probable.
Las posibilidades de que un asteroide choque con el objeto más masivo del sistema binario, como la Tierra y la Luna, son bastante pequeñas. La mayoría de los asteroides serán lanzados por completo o chocarán contra un objeto menos masivo: para chocar contra un cuerpo más masivo, se necesita la combinación correcta de velocidad y ángulo de incidencia. Así, un planeta con una luna grande estará mejor protegido de colisiones (aunque pueden ser necesarias colisiones aleatorias, ya que la teoría evolutiva permite que una extinción masiva podría acelerar el desarrollo de organismos complejos). También una condición necesaria es la presencia en el sistema estelar de un gran gigante gaseoso, como Júpiter , por lo que la "basura" que queda en órbita después de la formación de los planetas es arrojada a formaciones como el cinturón de Kuiper y la nube de Oort .
La vida toma una cierta cantidad de tiempo para desarrollarse y alcanzar un cierto nivel de organización. Las colisiones frecuentes con grandes asteroides probablemente impiden la aparición de organismos altamente organizados. Es poco probable que la vida misma desaparezca, pero los organismos más complejos de las ramas superiores de la evolución son muy vulnerables y mueren fácilmente como resultado de una catástrofe planetaria. La teoría evolutiva del equilibrio puntuado establece que:
Se cree que los fósiles demuestran que el equilibrio ecológico se ha alcanzado en la Tierra varias veces, la primera vez desde la Explosión Cámbrica . Varias catástrofes que condujeron a la extinción masiva de organismos pueden ser necesarias para que la evolución surja formas de desarrollo radicalmente nuevas y para que la vida evite una situación en la que su desarrollo se detenga a mitad de camino hacia la vida inteligente. La extinción masiva de los dinosaurios , por ejemplo, permitió que los mamíferos ocuparan sus nichos ecológicos, tras lo cual la evolución tomó un nuevo camino.
Por lo tanto, es obvio que se necesitan los valores correctos de cientos de parámetros del planeta y del sistema estelar para que la vida altamente organizada sea posible. El Universo es increíblemente grande, supera con creces las posibilidades de concepción y comprensión humana, por lo que existe la posibilidad de que en algún lugar del Universo haya un planeta terrestre con vida altamente organizada. Sin embargo, la posibilidad de que tal planeta exista lo suficientemente cerca del Sol como para que podamos alcanzarlo o hacer contacto con sus habitantes es prácticamente nula. Esto resuelve la paradoja de Fermi: no vemos signos de inteligencia extraterrestre , ya que la probabilidad de aparición de otro planeta de tipo terrestre capaz de albergar vida altamente organizada es insignificante incluso en la escala de la Galaxia.
La probabilidad de que la vida persista durante miles de millones de años en un planeta similar a la Tierra es muy pequeña. Pequeñas fluctuaciones en la radiación solar y cambios no muy grandes en la actividad volcánica son suficientes para destruir la vida en la Tierra. Durante la existencia de vida en la Tierra, la intensidad de la radiación solar ha aumentado un 25%. Si la atmósfera de la Tierra no hubiera cambiado su composición durante este tiempo, la vida en la Tierra habría muerto debido a un aumento de la temperatura en la Tierra de varias decenas de grados. Esto fue impedido por una disminución en la actividad volcánica y la consiguiente disminución en el contenido de gases de efecto invernadero en la atmósfera terrestre [15] .
La suposición de que el surgimiento de vida altamente organizada solo es posible en los planetas terrestres está sujeta a las mayores críticas. Algunos biólogos, como Jack Cohen , creen que tal suposición es demasiado restrictiva e indica una falta de comprensión (ver chauvinismo del carbono ). Se ofrece una crítica detallada en el libro de Jack Cohen y el matemático Ian Stewart , Alien Evolution: The Science of Extraterrestrial Life [ ] .
También se critican otros supuestos de la teoría de la Tierra única: