Ecuación de Drake

La ecuación de Drake o fórmula de Drake fue concebida por el radioastrónomo y presidente del Instituto SETI Frank Drake, con el propósito de estimar la cantidad de civilizaciones en nuestra galaxia, la Vía Láctea, susceptibles de poseer emisiones de radio detectables.

La ecuación fue concebida en 1961 por Drake mientras trabajaba en el Observatorio de Radioastronomía Nacional en Green Bank, Virginia Occidental (EE. UU.). La ecuación de Drake identifica los factores específicos que, se cree, tienen un papel importante en el desarrollo de las civilizaciones. Aunque en la actualidad no hay datos suficientes para resolver la ecuación, la comunidad científica ha aceptado su relevancia como primera aproximación teórica al problema, y varios científicos la han utilizado como herramienta para plantear distintas hipótesis.

Detalles de la ecuación

Nuestro sol es sólo una estrella solitaria en la abundancia de 7×10²² estrellas en el universo observable.^[1] La Vía Láctea es tan sólo una de entre las 500.000.000.000 galaxias del Universo. Parece que debería haber un montón de vida ahí fuera.

El primero en hacer una estimación inicial fue el astrónomo Frank Drake. Éste concibió una ecuación, ahora conocida como Ecuación de Drake, basada en varios parámetros:

Donde N representa el número de civilizaciones que podrían comunicarse en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Este número depende de varios factores:

• R ^* es el ritmo anual de formación de estrellas "adecuadas" en la galaxia.
• f_p es la fracción de estrellas que tienen planetas en su órbita.
• n_e es el número de esos planetas orbitando dentro de la ecosfera de la estrella (las órbitas cuya distancia a la estrella no sea tan próxima como para ser demasiado calientes, ni tan lejana como para ser demasiado frías para poder albergar vida).
• f_l es la fracción de esos planetas dentro de la ecosfera en los que la vida se ha desarrollado.
• f_i es la fracción de esos planetas en los que la vida inteligente se ha desarrollado.
• f_c es la fracción de esos planetas donde la vida inteligente ha desarrollado una tecnología e intenta comunicarse.
• L es el lapso, medido en años, durante el que una civilización inteligente y comunicativa puede existir.

Estimación inicial

En 1961, Drake y su equipo asignaron los siguientes valores a cada parámetro:

• R* = 10/año (10 estrellas se forman cada año)
• f_p = 0.5 (La mitad de esas estrellas cuentan con planetas)
• n_e = 2 (Cada una de esas estrellas contiene 2 planetas)
• f_l = 1 (El 100% de esos planetas podría desarrollar vida)
• f_i = 0.01 (Solo el 1% albergaría vida inteligente)
• f_c = 0.01 (Solo el 1% de tal vida inteligente se puede comunicar)
• L = 10.000 años (Cada civilización duraría 10.000 años trasmitiendo señales)

Fórmula y solución dada por Drake:

N = 10 × 0.5 × 2 × 1 × 0.01 × 0.01 × 10,000

N = 10 posibles civilizaciones detectables.

Desde que Drake publicó esos valores dados a cada parámetro muchas personas han tenido considerables desacuerdos.

Otras estimaciones

Planteamientos

R* = Ritmo de formación de estrellas "adecuadas" en la galaxia (estrellas por año).

Según los últimos datos de la NASA y de la Agencia Espacial Europea el ritmo de producción galáctico es de 7 estrellas por año.^[2] En el entendido que son aptas Estrellas tipo K y G y si del total de estrellas 12,1% son estrellas de tipo K y un 7,6% son estrellas tipo G como el Sol,^[3] entonces solo el 19,7% de esas 7 estrellas que nacen cada año son propicias, por lo tanto solo 1,379 de esas siete estrellas anuales es verdaderamente apta.

f_p = Fracción de estrellas que tienen planetas en su órbita.

Modernos investigadores del Observatorio Europeo Austral dedicados a la búsqueda de planetas argumentan que aproximadamente una de cada tres estrellas de tipo G podría contener planetas.^[4] En la estimación no se cuenta el porcentaje de planetas en estrellas naranjas o enanas rojas.

n_e = Número de esos planetas en el interior de la ecosfera de la estrella.

El número de planetas orbitando dentro de la ecosfera o zona habitable con órbita no excéntrica se estima en torno a uno de cada doscientos, en base al único descubrimiento al respecto hasta la fecha, Gliese 581 d (en torno a una estrella enana roja).^{[5] [6]} En esta estimación no se cuentan posibles satélites de exoplanetas masivos. También cabe esperar que las limitaciones tecnológicas actuales para detectar planetas de tamaño terrestre estén alterando notablemente el dato.

f_l = Fracción de esos planetas dentro de la ecosfera en los que la vida se ha desarrollado.

En 2002, Charles H. Lineweaver and Tamara M. Davis (de la Universidad del Sur de Nueva Wales y del Centro Australiano de Astrobiología) estimaron que trece de cada cien planetas dentro de la ecosfera que han vivido alrededor de 1,000 millones de años pueden desarrollar vida.^[7] En la estimación no se cuenta con planetas que hayan vivido menos de ese tiempo dentro de una ecosfera estable.

f_i = Fracción de esos planetas en los que la vida inteligente se ha desarrollado.

La cantidad de oportunidades para que se desarrolle vida inteligente en esos planetas estables se puede extrapolar de la fracción de tiempo que representa la vida inteligente en la Tierra, en relación con tiempo transcurrido desde la aparición de la vida unicelular. Es decir: de los 3.700 millones de años de vida en el planeta^[8] sólo en los últimos 200.000 años ha existido el Homo Sapiens.^{[9] [10] [11]}

f_c = Fracción de esos planetas donde la vida inteligente ha desarrollado una tecnología e intenta comunicarse.

Según la estimación inicial de Drake, la posibilidad de desarrollar tecnología capaz de emitir señales de radiofrecuencia es de una en cien. Este valor adoptado, no obstante, es una simple conjetura. Se ha sugerido otra alternativa para estimar la cantidad de oportunidades para que la vida inteligente emita radiofrecuencias, que consistiría en extrapolar la fracción de tiempo que pueda durar la humanidad transmitiendo señales de radio en relación al tiempo transcurrido desde su aparición (hace 200 mil años). El lapso de tiempo que pueda durar la civilización industrial emitiendo señales de radio se podría basar del dato aportado en el parámetro L.^{[12] [13]}

L = El lapso de tiempo que una civilización inteligente y comunicativa puede existir (años).

La expectativa de vida calculada en un artículo de la revista Scientific American hecha por Michael Shermer fue de 420 años en promedio, en base a la observación de seis civilizaciones humanas antiguas que usaron consistentemente una tecnología preindustrial.^[12] Según la Teoría de Olduvai el tiempo de vida de la actual civilización industrial será de 100 años (1930-2030) coincidiendo más o menos en su aparición con el comienzo de emisiones de radio (1938).^[13]

Respuestas

Ecuación:

• N = R × f_p × n_e × f_l × f_i × f_c × L

Estimación hecha por Drake:

• N = 10 × 0.5 × 2 × 1 × 0.01 × 0.01 × 10,000
• N = 10 posibles civilizaciones detectadas al año.

Estimación hecha contando la estimación de duración de la civilización hecha por Michael Shermer con el parámetro f_c de Drake:

• N = 1.379^[3] × 0.333^[4] × 0.005^[5] × 0.13^[7] × 0.000054^{[8] [9]} × 0.01 × 420^[12] [1]
• N = 0.0000000676963 posibles civilizaciones detectadas al año.

Estimación hecha contando la estimación de duración de una civilización hecha por Michael Shermer

• N = 1.379^[3] × 0.333^[4] × 0.005^[5] × 0.13^[7] × 0.000054^{[8] [9]} × 0.0021^[12] × 420^[12] [2]
• N = 0.0000000142162 posibles civilizaciones detectadas al año.
• Una civilización detectada cada 70.342.300 años en la Vía Láctea. [3]
• Una civilización detectada al año dentro de un grupo de 70.342.300 galaxias del tamaño de la Vía Láctea.
• Tomando como dato estimaciones recientes del número de estrellas en el universo^[1] debe haber al año 4975 civilizaciones emitiendo señales de radio en todo el universo observable. [4]

Estimación hecha contando la estimación de duración de la civilización industrial actual por la Teoría de Olduvai con el parámetro f_c de Drake:

• N = 1.379^[3] × 0.333^[4] × 0.005^[5] × 0.13^[7] × 0.000054^{[8] [9]} × 0.01 × 100^[13] [5]
• N = 0.0000000161182 posibles civilizaciones detectadas al año.

Estimación hecha contando la estimación de duración de la civilización industrial actual por la Teoría de Olduvai:

• N = 1.379^[3] × 0.333^[4] × 0.005^[5] × 0.13^[7] × 0.000054^{[8] [9]} × 0.0005^[13] × 100^[13] [6]
• N = 0.000000000805908 posibles civilizaciones detectadas al año.
• Una civilización detectada cada 1.240.836.423 años en la Vía Láctea. [7]
• Una civilización detectada al año dentro de un grupo de 1.240.836.423 galaxias del tamaño de la Vía Láctea.
• Tomando como dato estimaciones recientes del número de estrellas en el universo^[1] debe haber al año 282 civilizaciones emitiendo señales de radio en todo el universo observable. [8]
• Cada una de esas civilizaciones tiene una separación de 2 mil millones de años luz con respecto a otra.
• Aproximadamente 110 de esas civilizaciones habitan en torno a una estrella tipo G.
• En los últimos 7 mil 500 millones de años en la Vía Láctea solo han existido de dos a tres civilizaciones con tecnología muy parecida a la nuestra en torno a una estrella de tipo G.[9]
• En los últimos 7 mil 500 millones de años en el universo observable han existido 819 mil millones de civilizaciones con tecnología muy parecida a la nuestra en torno a una estrella de tipo G.[10]

Especulaciones sobre la evolución de la ecuación

Debido a la falta de evidencias, a medida que la tecnología evolucione, muchos parámetros de la ecuación podrían variar notablemente. Se han teorizado diversos cambios:

A favor de vida más abundante.

• No se ha dilucidado bien si las ecosferas de planetas en estrellas enanas naranjas o enanas rojas pudieran ser estables mejorando la cifra en torno a R en caso de que fueran aptas.
• En el estimado no se cuentan posibles satélites de exoplanetas masivos mejorando la cifra en torno a f_p.
• Falta de empleo de mejor tecnología para detectar planetas rocosos de tamaño terrestre, mejoraría la cifra en torno a n_e.
• Otro criterio carente es el importante hecho de lo que se debiera tomar por definición de vida, pudiera existir vida en torno a replicadores distintos al ADN o ARN en situaciones físicas muy distintas.

En contra de vida más abundante

• En el estimado no se cuentan con planetas que hayan vivido menos de 1000 millones de años en una ecosfera estable como criterio generador de vida, pudiendo cambiar la cifra en torno a f_l.
• Las estimaciones de Drake desde un inicio no cuentan aquella fracción de planetas con elementos químicos propicios para la vida, como el agua o la fuente de carbón y otros tantos requisitos, pero pueden estar implícitos en torno a f_l.
• No se cuentan con parámetros que puedan definir aspectos mencionados en la hipótesis de la tierra rara como:
  • La ubicación del sol en el disco galáctico.
  • El efecto joviano, que sirve de escudo protector.
  • El efecto lunar, que estabiliza el eje de rotación terrestre.
  • El efecto de la tectónica de placas terrestre, que sirven de termostato.
  • El efecto del núcleo terrestre, protegiendo la atmósfera del viento solar.
  • El vulcanismo que renueva elementos químicos y aporta metales a la atmósfera y superficie de los planetas.

Elemento de efecto imprevisible:

• Los ritmos y tiempos de los eventos históricos y de las pautas de crecimiento poblacional pudieran no ser las mismas que el de la historia humana. Cambiaría la cifra en torno a f_c y L.

Críticas a la Ecuación de Drake

Desde un punto de vista científico, el interés de la Ecuación de Drake radica en el propio planteamiento de la ecuación, mientras que por el contrario carece de sentido tratar de obtener cualquier solución numérica de la misma, dado el enorme desconocimiento sobre muchos de sus parámetros. Los cálculos realizados por distintos científicos han arrojado valores tan dispares como una sola civilización,^[14] o diez millones.^[15]

Se ha postulado también que la ecuación podría ser excesivamente simplista y que está incompleta. Un equipo de astrobiólogos ha sugerido incluir aspectos energéticos, así como la inclusión de planetesimales helados como nuevas variables de la ecuación. Habría que tener en cuenta satélites como Europa que podrían contener enormes océanos de agua líquida.^[16]

Referencias

Véase también

• Paradoja de Fermi
• SETI
• Vida extraterrestre

Enlaces externos

• Instituto SETI, se dedica a la detección de ondas de radio provenientes del espacio exterior y también realiza investigaciones en el campo de la radioastronomía.
• Vídeo explicativo de la ecuación de Drake.