En el episodio 12 de Cosmos, que se emitió el 14 de diciembre de 1980, el co-creador y presentador del programa Carl Sagan presentó a los espectadores de televisión la ecuación homónima del astrónomo Frank Drake. Al usarlo, calculó el número potencial de civilizaciones avanzadas en la Vía Láctea que podrían contactarnos usando el equivalente extraterrestre de nuestra moderna tecnología de radiocomunicaciones. La estimación de Sagan oscilaba entre» unos pocos lastimosos » y millones. «Si las civilizaciones no siempre se destruyen a sí mismas poco después de descubrir la radioastronomía, entonces el cielo puede tararear suavemente con mensajes de las estrellas», entonó Sagan a su manera inimitable.
Sagan era pesimista acerca de que las civilizaciones fueran capaces de sobrevivir a su propia «adolescencia»tecnológica, el período de transición en el que el desarrollo de una cultura de, por ejemplo, energía nuclear, bioingeniería o una miríada de otras capacidades poderosas podría conducir fácilmente a la autoanquilatación. En esencia, en todas las demás formas, era un optimista sobre las perspectivas de vida e inteligencia pangalácticas. Pero la base científica de sus creencias era inestable en el mejor de los casos. Sagan y otros sospecharon que el surgimiento de la vida en los mundos clemente debía ser una inevitabilidad cósmica, porque la evidencia geológica sugería que surgió sorprendentemente rápido en la Tierra: hace más de cuatro mil millones de años, prácticamente tan pronto como nuestro planeta se había enfriado lo suficiente de su formación ardiente. Y si, al igual que en nuestro mundo, la vida en otros planetas emergiera rápidamente y evolucionara para volverse cada vez más compleja con el tiempo, tal vez la inteligencia y la tecnología también podrían ser comunes en todo el universo.
En los últimos años, sin embargo, algunos astrónomos escépticos han tratado de poner un peso más empírico detrás de tales declaraciones utilizando una forma sofisticada de análisis llamada estadística bayesiana. Se han centrado en dos grandes incógnitas: las probabilidades de que la vida surja en planetas similares a la Tierra a partir de condiciones abióticas, un proceso llamado abiogénesis, y, a partir de ahí, las probabilidades de que surja la inteligencia. Incluso con tales estimaciones en la mano, los astrónomos no están de acuerdo sobre lo que significan para la vida en otras partes del cosmos. Esa falta de consenso se debe a que incluso el mejor análisis bayesiano solo puede hacer tanto cuando la evidencia sólida de vida e inteligencia extraterrestre es escasa en el suelo.
La ecuación de Drake, que el astrónomo introdujo en 1961, calcula el número de civilizaciones en nuestra galaxia que pueden transmitir o recibir mensajes interestelares a través de ondas de radio. Se basa en multiplicar una serie de factores, cada uno de los cuales cuantifica algún aspecto de nuestro conocimiento sobre nuestra galaxia, planetas, vida e inteligencia. Estos factores incluyen ƒp, la fracción de estrellas con planetas extrasolares; ne, el número de planetas habitables en un sistema extrasolar; ƒl, la fracción de planetas habitables en los que emerge la vida; y así sucesivamente.
«En el momento en que Drake anotó, o incluso hace 25 años, casi cualquiera de esos factores podrían haber sido los que hacen que la vida sea muy rara», dice Ed Turner, astrofísico de la Universidad de Princeton. Ahora sabemos que los mundos alrededor de las estrellas son la norma, y que los similares a la Tierra en los términos más básicos de tamaño, masa e insolación también son comunes. En resumen, parece que no hay escasez de bienes raíces galácticos que la vida podría ocupar. Sin embargo, «una de las mayores incertidumbres en toda la cadena de factores es la probabilidad de que la vida alguna vez comenzara, de que darías ese salto de la química a la vida, incluso en condiciones adecuadas», dice Turner.Ignorar esta incertidumbre puede llevar a los astrónomos a hacer afirmaciones bastante audaces. Por ejemplo, el mes pasado Tom Westby y Christopher Conselice, ambos de la Universidad de Nottingham en Inglaterra, fueron titulares cuando calcularon que debería haber al menos 36 civilizaciones inteligentes en nuestra galaxia capaces de comunicarse con nosotros. La estimación se basó en la suposición de que la vida inteligente emerge en otros planetas habitables similares a la Tierra alrededor de 4,5 mil millones a 5,5 mil millones de años después de su formación.
«Esa es solo una suposición muy específica y fuerte», dice el astrónomo David Kipping de la Universidad de Columbia. «No veo ninguna evidencia de que sea una apuesta segura.»
Responder preguntas sobre la probabilidad de abiogénesis y el surgimiento de la inteligencia es difícil porque los científicos solo tienen una sola pieza de información: la vida en la Tierra. «Ni siquiera tenemos un punto de datos completo», dice Kipping. «No sabemos cuándo surgió la vida, por ejemplo, en la Tierra. Incluso eso está sujeto a incertidumbre.»
Otro problema con hacer suposiciones basadas en lo que observamos localmente es el llamado sesgo de selección. Imagine comprar boletos de lotería y ganar el premio mayor en su intento número 100. Razonablemente, puede asignar una probabilidad de 1 por ciento para ganar la lotería. Esta conclusión incorrecta es, por supuesto, un sesgo de selección que surge si encuestas solo a los ganadores y ninguno de los fracasos (es decir, las decenas de millones de personas que compraron boletos pero nunca ganaron la lotería). Cuando se trata de calcular las probabilidades de abiogénesis, «no tenemos acceso a los fracasos», dice Kipping. «Así que es por eso que estamos en una posición muy desafiante cuando se trata de este problema.»
Ingrese el análisis bayesiano. La técnica utiliza el teorema de Bayes, que lleva el nombre de Thomas Bayes, un estadístico y ministro inglés del siglo XVIII. Para calcular las probabilidades de que ocurra algún evento, como la abiogénesis, los astrónomos primero elaboran una distribución de probabilidad probable de la misma, una mejor suposición, por así decirlo. Por ejemplo, uno puede asumir que la abiogénesis es tan probable entre 100 y 200 millones de años después de que la Tierra se formó como entre 200 y 300 millones de años después de ese tiempo o cualquier otro fragmento de 100 millones de años de la historia de nuestro planeta. Tales suposiciones se llaman antecedentes bayesianos, y se hacen explícitas. Luego, los estadísticos recopilan datos o pruebas. Finalmente, combinan la evidencia previa y la evidencia para calcular lo que se llama una probabilidad posterior. En el caso de la abiogénesis, esa probabilidad sería la probabilidad de la aparición de vida en un planeta similar a la Tierra, dadas nuestras suposiciones y pruebas previas. La parte posterior no es un solo número, sino una distribución de probabilidad que cuantifica cualquier incertidumbre. Puede mostrar, por ejemplo, que la abiogénesis se vuelve más o menos probable con el tiempo en lugar de tener una distribución de probabilidad uniforme sugerida por el anterior.
En 2012, Turner y su colega David Spiegel, entonces en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Nueva Jersey, fueron los primeros en aplicar rigurosamente el análisis bayesiano a la abiogénesis. En su enfoque, la vida en un planeta similar a la Tierra alrededor de una estrella similar al sol no emerge hasta un número mínimo de años, tmin, después de la formación de ese mundo. Si la vida no surge antes de un tiempo máximo, tmax, entonces, a medida que sus estrellas envejecen (y eventualmente mueren), las condiciones en el planeta se vuelven demasiado hostiles para que ocurra la abiogénesis. Entre el tmin y el tmax, la intención de Turner y Spiegel era calcular la probabilidad de abiogénesis.
Los investigadores trabajaron con algunas distribuciones previas diferentes para esta probabilidad. También asumieron que la inteligencia tardó cierto tiempo en aparecer después de la abiogénesis.
Dadas tales suposiciones, la evidencia geofísica y paleontológica de la génesis de la vida en la Tierra y lo que la teoría evolutiva dice sobre la aparición de la vida inteligente, Turner y Spiegel fueron capaces de calcular diferentes distribuciones de probabilidad posteriores para la abiogénesis. Aunque la evidencia de que la vida apareció temprano en la Tierra puede sugerir que la abiogénesis es bastante fácil, los posteriores no colocaron ningún límite inferior en la probabilidad. El cálculo» no descarta probabilidades muy bajas, lo que en realidad es una especie de sentido común con las estadísticas de uno», dice Turner. A pesar de la rápida aparición de la vida en la Tierra, la abiogénesis podría ser un proceso extremadamente raro.
El esfuerzo de Turner y Spiegel fue el «primer ataque bayesiano realmente serio sobre este problema», dice Kipping. «Creo que lo que fue atractivo es que rompieron esta interpretación por defecto e ingenua de la aparición temprana de la vida.»
Aún así, Kipping pensó que el trabajo de los investigadores no estaba exento de debilidades, y ahora ha tratado de corregirlo con un análisis bayesiano más elaborado por su cuenta. Por ejemplo, Kipping cuestiona la suposición de que la inteligencia surgió en algún momento fijo después de la abiogénesis. Este antecedente, dice, podría ser otro ejemplo de sesgo de selección, una noción influenciada por el camino evolutivo por el que surgió nuestra propia inteligencia. «En el espíritu de codificar toda tu ignorancia, ¿por qué no simplemente admitir que tampoco conoces ese número?»Dice Kipping. «Si estás tratando de inferir cuánto tiempo tarda la vida en emerger, ¿por qué no hacer inteligencia al mismo tiempo?»
Esa sugerencia es exactamente lo que intentó Kipping, estimando tanto la probabilidad de abiogénesis como la aparición de inteligencia. Para un prior, eligió algo llamado el prior Jeffreys, que fue diseñado por otro estadístico y astrónomo inglés, Harold Jeffreys. Se dice que es lo máximo desinformativo. Debido a que el prior de Jeffreys no se basa en suposiciones masivas, pone más peso en la evidencia. Turner y Spiegel también habían tratado de encontrar un antecedente poco informativo. «Si quieres saber lo que te dicen los datos y no lo que pensaste sobre ellos anteriormente, entonces quieres un antecedente poco informativo», dice Turner. En su análisis de 2012, los investigadores emplearon tres antecedentes, uno de los cuales fue el menos informativo, pero no llegaron a usar Jeffreys prior, a pesar de ser conscientes de ello.
En el cálculo de Kipping, esa atención previa se centró en lo que él llama las «cuatro esquinas» del espacio de parámetros: la vida es común, y la inteligencia es común; la vida es común, y la inteligencia es rara; la vida es rara, y la inteligencia es común; y la vida es rara, y la inteligencia es raro. Las cuatro esquinas eran igualmente probables antes de que comenzara el análisis bayesiano.
Turner está de acuerdo en que usar el prior de Jeffreys es un avance significativo. «Es la mejor manera que tenemos, realmente, de preguntar qué es lo que los datos están tratando de decirte», dice.Combinando el prior de Jeffreys con la escasa evidencia de la emergencia y la inteligencia de la vida en la Tierra, Kipping obtuvo una distribución de probabilidad posterior, que le permitió calcular nuevas probabilidades para las cuatro esquinas. Encontró, por ejemplo, que el escenario de «la vida es común y la inteligencia es rara» es nueve veces más probable que la vida y la inteligencia sean raras. E incluso si la inteligencia no es rara, el escenario de la vida es común tiene una relación de probabilidades mínima de 9 a 1. Esas probabilidades no son las que uno apostaría por la casa, dice Kipping. «Podrías perder fácilmente la apuesta.»
Aún así, ese cálculo es «una señal positiva de que la vida debería estar ahí fuera», dice. «Es, al menos, una insinuación sugerente de que la vida no es un proceso difícil.»
No todos los estadísticos bayesianos estarían de acuerdo. Turner, por ejemplo, interpreta los resultados de manera diferente. Sí, el análisis de Kipping sugiere que la aparente llegada temprana de la vida a la Tierra favorece un modelo en el que la abiogénesis es común, con una relación de probabilidades específica de 9:1. Pero este cálculo no significa que el modelo tenga nueve veces más probabilidades de ser cierto que el que dice que la abiogénesis es rara, dice Turner, y agrega que la interpretación de Kipping es «un poco demasiado optimista.»
Según Turner, que aplaude el trabajo de Kipping, incluso el análisis bayesiano más sofisticado dejará espacio para la rareza de la vida y la inteligencia en el universo. «Lo que sabemos sobre la vida en la Tierra no descarta esas posibilidades», dice.
Y no solo los estadísticos bayesianos pueden tener problemas con la interpretación de Kipping. Cualquier persona interesada en preguntas sobre el origen de la vida sería escéptica acerca de las respuestas afirmadas, dado que cualquier análisis de este tipo está sujeto a la evidencia geológica, geofísica, paleontológica, arqueológica y biológica de la vida en la Tierra, ninguna de las cuales es inequívoca sobre las líneas de tiempo para la abiogénesis y la aparición de la inteligencia.
«Todavía nos cuesta definir lo que entendemos por un sistema vivo», dice Caleb Scharf, astrónomo y astrobiólogo de Columbia. «Es una bestia resbaladiza, en términos de definición científica. Eso es problemático para hacer una declaración cuando ocurre la abiogénesis—o incluso declaraciones sobre la evolución de la inteligencia.»
Si tuviéramos definiciones rigurosas, los problemas persistirían. «No sabemos si la vida comenzó, se detuvo, se reinició o no. Tampoco sabemos si la vida solo se puede construir de una manera o no», dice Scharf. ¿Cuándo la Tierra se volvió hospitalaria con la vida? Y cuando lo hizo, ¿fueron las primeras moléculas de esta «vida» aminoácidos, ARN o membranas lipídicas? Y después de que la vida surgió por primera vez, ¿fue apagada por algún evento cataclísmico temprano en la historia de la Tierra, solo para reiniciar de una manera potencialmente diferente? «Hay mucha incertidumbre», dice Scharf.
Toda esta evidencia incompleta dificulta incluso el análisis bayesiano. Pero como técnica, sigue siendo el método más adecuado para manejar más evidencia, por ejemplo, el descubrimiento de signos de vida que existían en Marte en el pasado o dentro de una de las lunas oceánicas cubiertas de hielo de Júpiter en el presente.
«En el momento en que tengamos otro punto de datos con el que jugar, suponiendo que eso suceda, son las formas de utilizar mejor esos datos adicionales. De repente, las incertidumbres se reducen drásticamente», dice Scharf. «No necesariamente tenemos que inspeccionar todas las estrellas de nuestra galaxia para averiguar qué tan probable es que en un lugar dado haya vida. Uno o dos puntos de datos más, y de repente, conocemos, esencialmente, el universo en términos de su propensión a producir vida o posiblemente inteligencia. Y eso es bastante poderoso.”