Civilizaciones tecnológicas en mundos oceánicos

El 71% de la superficie de nuestro planeta está cubierta de agua. Sin embargo, la única especie que ha sido capaz de desarrollar una civilización tecnológica, Homo Sapiens, es una especie terrestre. ¿Quiere esto decir que la presencia de islas o continentes es una condición necesaria para el desarrollo de civilizaciones avanzadas? ¿Debemos por tanto incluir en la Ecuación de Drake un nuevo factor que considere la existencia de tierra firme en algún momento de la historia del planeta?

En primer lugar debemos plantearnos si existen los planetas oceánicos. Hasta el momento se ha detectado la existencia 692 planetas extrasolares que orbitan en 567 sistemas planetarios. Debido a las técnicas de detección empleadas, la mayor parte de estos planetas son gigantes gaseosos similares al planeta Júpiter, con órbitas muy cercanas a su estrella. Son los llamados Júpiteres calientes, relativamente fáciles de encontrar, pero poco prometedores para la existencia de vida. Cuando hablamos de mundos oceánicos, en principio nos referimos a planetas similares a la Tierra situados en la zona de habitabilidad estelar. Es decir, planetas o satélites rocosos, con una masa comprendida entre 0,6 y 10 veces la de la Tierra y una presión atmosférica superior a los 6,1 mb correspondiente al punto triple del agua. Estas características, junto con una luminosidad y flujo de radiación incidente adecuados procedentes de su estrella (o estrellas), deben hacer posible la presencia de océanos de agua líquida que cubran totalmente su superficie.

En febrero de 2011, el equipo del Telescopio Espacial Kepler hizo pública una lista de 1235 posibles planetas extrasolares, de los cuales solamente 54 podrían estar en la zona habitable. En diciembre de este mismo año el número de planetas extrasolares se elevaba ya a 2326, mientras que el número de posibles planetas situados en la zona habitable se reducía a 48, debido a una revisión del papel que ejercen las atmósferas sobre la temperatura global de los planetas en cuestión. Así mismo, el 5 de diciembre de 2011, la NASA confirmaba la detección del primer exoplaneta situado en la zona habitable: Kepler 22-b. Como hemos dicho, las propias técnicas de detección empleadas introducen un sesgo de selección muy importante, por lo que la proporción real de planetas similares al nuestro debe ser mucho mayor.

Planetas terrestres del Sistema Solar. De izquierda a derecha: Mercurio, Venus, Tierra, Marte...y el planeta enano Plutón.

En el Sistema Solar, los planetas que han estado situados en la zona de habitabilidad en algún momento de su historia son la Tierra, Venus y Marte (Ver artículos Vida en Marte y Vida en Venus). Pero además existen varios mundos en nuestro sistema que, a pesar de estar situados fuera de esta zona, podrían albergar océanos de agua líquida bajo su superficie helada. Es el caso de Europa, Ganímedes y Calisto, satélites de Júpiter; y de Enceladus y Titán, que orbitan en torno a Saturno. En estos cuerpos tan alejados del Sol, el calor necesario para mantener el agua en estado líquido proviene de la fricción generada por el efecto de marea gravitatoria ejercido por Júpiter o Saturno, según el caso.

Posibles mundos oceánicos en el Sistema Solar. A la derecha se observan los modelos de su estructura interna. De arriba a abajo: Europa, Ganímedes, Calisto, Enceladus y Titán.

Esta posibilidad hace que pueda ser necesario redefinir el concepto de zona de habitabilidad para incluir todos aquellos planetas gigantes gaseosos o estrellas enanas marrones en torno a los cuales podrían orbitar satélites con océanos de agua líquida bajo una superficie helada. La biosfera de estos mundos estaría sostenida por una producción primaria de tipo quimiosintético en lugar de fotosintético, por lo que no sería necesaria la incidencia de radiación estelar de una longitud de onda compatible con la fotosíntesis tal y como la conocemos. (Ver artículo)

La franja azul representa la zona de habitabilidad clásica en función de la masa de la estrella y de la distancia a esta. De confirmarse la presencia de agua líquida en mundos como Europa o Enceladus, esta debería ampliarse al menos hasta la órbita de Saturno en nuestro sistema.

De hecho, otro de los candidatos más prometedores a planeta extrasolar oceánico que existe en la actualidad, el planeta GJ 1214 b, podría ser una versión más grande y caliente de la luna Europa de Júpiter. Incluso nuestro propio planeta pudo ser un mundo completamente helado durante al menos tres periodos de su historia, como afirma la hipótesis Snowball Earth.

Posible aspecto de la Tierra durante uno de los episodios de glaciación global descritos en la teoría Snowball Earth.

Sin embargo, Kepler 22-b, el primer exoplaneta detectado situado en la zona habitable disfrutaría una temperatura media de unos 27ºC, por lo que, de poseer océanos, estos serían de agua líquida.

Recreación artística de Kepler 22-b.

Otros buenos candidatos a mundos oceánicos son Gliese 581 c y Gliese 581 d, que giran en torno a la estrella Gliese 581, situada a 20 años luz de la Tierra.

Representación artística de  Gliese 581 c y Gliese 581 d. El aspecto anaranjado se debe a que la estrella en torno a la cual orbitan es una enana roja.

En cualquier caso, la proporción de sistemas planetarios estudiados es insignificante. Solo en nuestra galaxia, se estima que existen decenas de miles de millones de planetas extrasolares, de los cuales una fracción serían mundos oceánicos. No en vano en nuestro propio sistema disponemos de al menos 5 candidatos además de la propia Tierra. Si ampliamos el cálculo a la inmensidad del universo observable, el número de planetas extrasolares se situaría en torno a 10²² (un uno seguido de 22 ceros), por lo que los planetas oceánicos necesariamente han de ser inumerables. Pero volviendo a la pregunta planteada al inicio de este artículo ¿Podrían estos planetas albergar civilizaciones tecnológicas avanzadas?

Una civilización avanzada implica la existencia de una especie inteligente, lo cual a su vez implica un cerebro muy desarrollado o cualquier otro órgano análogo capaz de procesar gran cantidad de información de forma eficiente. Sea cual sea la naturaleza de ese órgano, tendrá necesariamente una alta tasa de consumo energético, puesto que el procesamiento de información consume energía y las leyes de la termodinámica son iguales en todo el universo (En el caso del ser humano, el cerebro consume aproximadamente un 20% de la energía total del cuerpo en reposo). Este alto consumo de energía implica a su vez una elevada tasa metabólica, lo que conlleva una alta tasa de intercambio de nutrientes con el medio externo. Un ser humano adulto realiza un promedio de 17 a 20 respiraciones por minuto para captar el oxígeno necesario para su metabolismo y eliminar el CO₂  resultante. Esto es posible porque el aire es un fluido poco denso y muy enriquecido en oxígeno (21% de oxígeno y 1,2 kg/m³ de densidad a nivel del mar).  Sin embargo, la concentración máxima de oxígeno en el agua de mar es 40 veces menor (0,15%) y su densidad unas 850 veces mayor (1027 kg/m³). Si el ser humano tuviese que captar el oxígeno necesario para sostener su metabolismo del agua de mar tendría que realizar nada menos que 2400 respiraciones por minuto, es decir, 40 por segundo. Esto sin tener en cuenta las implicaciones que tendría para la anatomía del aparato respiratorio el hecho de filtrar un fluido 850 veces más denso que el aire. Por esta razón todos los animales marinos con cerebros muy desarrollados proceden de animales terrestres y siguen respirando aire atmosférico. Nos referimos a los cetáceos... y a algún submarinista.

Un delfín.

En ocasiones se dice que los moluscos cefalópodos como los pulpos y las sepias son animales muy inteligentes. Y efectivamente lo son, si los comparamos con otros moluscos como por ejemplo los mejillones. Sin embargo los pobres pulpos las pasan canutas para mantener su rítmo metabólico, a pesar de permanecer estáticos durante gran parte del día. Tienen 3 corazones, de los cuales emplean 2 exclusivamente para bombear sangre a sus branquias y así extraer el oxígeno del agua del mar. El coste energético es enorme, por lo que sus ciclos de vida son cortos, de entre 6 meses y 4 años. No cabe duda de que tienen poco tiempo para aprender cosas interesantes. Curiosamente ninguna especie de cefalópodo ha evolucionado para respirar aire atmosférico, a pesar de que muchas especies viven cerca de la costa. Solo algunos moluscos gasterópodos como los caracoles y las babosas han desarrollado pulmones.

Por otra parte, en nuestro planeta hay organismos que utilizan compuestos diferentes del oxígeno para la respiración anaerobia. Sin embargo, este tipo de metabolismo es mucho menos eficaz en términos energéticos debido a que el potencial redox del oxígeno es muy superior al de los sustratos utilizados en la respiración anaerobia o la fermentación. Por esta razón casi todos los seres vivos anaerobios son bacterias o levaduras unicelulares. Tan solo los loricíferos son animales pluricelulares anaerobios, aunque son tan simples que carecen de sistema circulatorio, endocrino y nervioso.

El loricífero Spinoloricus.

Así pues, debido a condicionantes físicos y metabólicos debemos concluir que el medio marino no es el más adecuado para permitir la aparición de una especie inteligente y por tanto para el desarrollo de una civilización tecnológica. Este hecho excluiría de la ecuación de Drake a los mundos carentes de atmósfera que albergan océanos bajo una superficie helada. No obstante, en un planeta totalmente oceánico dotado de atmósfera aún existe la posibilidad de que la vida evolucione para dar lugar a seres complejos que respiren aire en la superficie. Podemos imaginar que algunos organismos serían capaces de colonizar la superficie del mar aún sin la presencia de tierra firme, formando tapetes flotantes que servirían de soporte para la evolución de otras especies. Pero entonces estas plataformas generadas por seres vivos serían equivalentes en términos evolutivos a las islas de origen coralino.

En nuestro planeta la aparición de formas de vida más complejas está indisolublemente ligada a la presencia de tierra firme. La colinización de los continentes por parte de plantas, hongos y artrópodos no se produjo hasta hace 500 millones de años, esto es, unos 3300 millones de años después de la aparición de la vida. Así mismo, los primeros anfibios de nuestro linaje evolutivo no surgieron hasta hace 300 millones de años, lo que da una idea de la dificultad de la adaptación al medio aéreo.

 Ichthyostega, uno de los anfibios más antiguos conocidos

Los cambios anatómicos y fisiológicos que tiene que experimentar un organismo para pasar de respirar agua a respirar aire son de tal magnitud que hace necesaria la existencia de ambientes intermedios que hagan posible una adaptación progresiva. Y sin la presencia de islas o continentes este tipo ambientes simplemente no existen. Por ello, puede que los mundos oceánicos no sean los más prometedores para el desarrollo de civilizaciones tecnológicas, a pesar de ser los mejores candidatos para poseer vida. Quizás deberíamos tener en cuenta este hecho a la hora de estimar el valor del factor f_c de la Ecuación de Drake o incluir un nuevo factor que lo considere. Mientras tanto, civilizaciones similares a la mostrada en la película Abyss, siguen perteneciendo al terreno de la ciencia ficción.

Fotograma de Abyss.