9 770210 136004

0 0 2 8 8

EN LOS LIMITES DEL MUNDO FISICO

SEPTIEMBRE 2000

800 PTA. 4,81 EURO

Radiografía de los

Pirineos

La esquiva inteligencia

extraterrestre

Música cristalina

FRUTOS

DEL GENOMA

HUMANO

FRUTOS

DEL GENOMA

HUMANO

INFORME ESPECIAL:

Septiembre de 2000 Número 288

SECCIONES4

HACE...50, 100 y 150 años.

26NEXOS

No es oro todo lo que reluce,por James Burke

28CIENCIA Y SOCIEDAD

Curvas y números...Demografía...

Luna, mareas y clima...Quiralidad,

magnetismo y luz...Transformaciónde un mosquito.

LA BUSQUEDA DE VIDA EXTRATERRESTRE

¿Dónde están?Ian Crawford

¿Donde podrían ocultarse?Andrew J. LePage

Comunicación intragalácticaGeorge W. Swenson, Jr.

6

INFORME ESPECIAL:LA INDUSTRIA DEL GENOMA HUMANO

El negocio actual del genoma humanoKathryn Brown

La fiebre bioinformáticaKen Howard

Más allá del genoma humanoCarol Ezzell

34

18

Edición española de

SECCIONES84

JUEGOS MATEMÁTICOS

Nudos al desnudo,por Ian Stewart

86IDEAS APLICADAS

Escape y supervivencia,por Sarah Simpson

88LIBROS

Técnica y sociedad,Entre economía y física

94TALLER Y LABORATORIO

Una receta casera,por Shawn Carlson

Instrumentos musicales de vidrioJean-Claude Chapuis

Cuando se hace vibrar una lámina de vidriose obtiene un timbre especifico, “cristalino”,que ha interesado a muchos compositores.La poca potencia y la fragilidad de losinstrumentos así construidos les han privadode un puesto en las orquestas.

54 Geotectónica de los PirineosAntonio Teixell

La colisión entre las placas Ibéricay Eurasiática cerró el mar del que,hace 80 millones de años, surgieronlos montes Pirineos. La cordillera actualse sostiene por una profunda raíz corticalque se adentra en el manto terrestre.

66 El gran colisionador de hadronesChris Llewellyn Smith

El acelerador de partículas más potentejamás construido pronto hará chocarquarks a una velocidad cercana a la dela luz. Los resultados debieran explicarnosel origen de la masa.

76 Los revolucionarios puentesde Robert MaillartDavid P. Billington

Este ingeniero suizo resolvió un problemaque desafiaba al análisis matemáticode su tiempo: construir puentes que pudieransoportar enormes pesos y tuvieran arcadasesbeltas.

INVESTIGACION Y CIENCIA

DIRECTOR GENERAL Francisco Gracia GuillénEDICIONES José María Valderas, director

ADMINISTRACIÓN Pilar Bronchal, directora

PRODUCCIÓN M.a Cruz Iglesias CapónBernat Peso Infante

SECRETARÍA Purificación Mayoral MartínezEDITA Prensa Científica, S. A. Muntaner, 339 pral. 1.a – 08021 Barcelona (España)

Teléfono 93 414 33 44 Telefax 93 414 54 13

SCIENTIFIC AMERICAN

EDITOR IN CHIEF John RennieMANAGING EDITOR Michelle PressASSISTANT MANAGING EDITOR Ricki L. RustingNEWS EDITOR Philip M. YamSPECIAL PROJECTS EDITOR Gary StixON-LINE EDITOR Kristin LeutwylerSENIOR WRITER W. Wayt GibbsEDITORS Mark Alpert, Carol Ezzell, Steve Mirsky, Madhusree Mukerjee,

George Musser, Sasha Nemecek, Sarah Simpson y Glenn ZorpettePRODUCTION William ShermanVICE PRESIDENT AND MANAGING DIRECTOR, INTERNATIONAL Charles McCullaghPRESIDENT AND CHIEF EXECUTIVE OFFICER Gretchen G. TeichgraeberCHAIRMAN Rolf Grisebach

PROCEDENCIADE LAS ILUSTRACIONES

Portada: Jeff Johnson

Página

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Fuente

Don DixonAndrew J. LePageBryan ChristieNASA y Space Telescope ScienceInstitutePat RawlingsSlim FilmsPour La ScienceJulio E. Celis (izquierda);Jeff Johnson (centro); Science(derecha); Laurie Grace (borde)Sinclair Stammers (nemátodo);Andrew Syred (yeast)Kay ChernushLaurie Grace en colaboracióncon Eric LanderAlfred Pasieka (mosca);Laboratorio Jackson (ratón)Slim FilmsSlim FilmsLaurie Grace en colaboracióncon Mark Gerstein, Pat Fleming,David Wheeler y Jennifer VyskocilRaimond L. Winslow, DavidScollan y Physiome Sciences,Princeton, N. J.Paul Harrison y Mark Gerstein(estructura de proteína); JulioE. Celis (2-D gel)Jeff JohnsonLaurie Grace en colaboracióncon Thomas Neubert y JohnYates; Julio E. Celis (geles);PE CORP. (espectrómetro de masas)Laurie Grace en colaboracióncon CuraGenPaul Harrison y Mark GersteinAntonio TeixellCERN

Laurent Guiraud CERN

Slim FilmsSlim Films (arriba izquierday abajo); CERN (arriba derecha)Slim FilmsSlim Films (abajo); CERN (arriba)Georges Boixader CERN

Matteo Cavalli-SforzaEric A. Soder; Hans Kruck,cortesía de Marie-Claire Blumer-Maillart (Maillart)Cortesía de Marie-Claire Blumer-Maillart (fotografía); Barry Ross(ilustración)Zurich Maillart Archive (dibujos);Cortesía de Canton Graubünden(fotografía)Barry Ross (arriba); DavidP. Billington (superior izquierda);Losinger and Co. (inferiorizquierda); Willy Spiller (derecha)E. Oberweiler; David P.Billington; FBM Studio Ltd.Barry Ross (ilustración); FBMStudio Ltd. (fotografía)

COLABORADORES DE ESTE NUMERO

Asesoramiento y traducción:Andrés Lewin Richter: Instrumentos musicales de vidrio; José M.ª Valderas Martínez: Nexos;Ana M.ª Rubio: El negocio actual del genoma humano, La fiebre bioinformática y Más alládel genoma humano; Ramón Pascual: El gran colisionador de hadrones; Luis Bou: Juegosmatemáticos; J. Vilardell: Hace..., Taller y laboratorio e Ideas aplicadas

Ciencia y sociedad:Luis Bou: Curvas y números y Quiralidad, magnetismo y luz; José M.ª Valderas Martínez:Demografía; Manuel Puigcerver: Luna, mareas y clima; Victoria Laporta: Transformaciónde un mosquito

Copyright © 2000 Scientific American Inc., 415 Madison Av., New York N. Y. 10017.

Copyright © 2000 Prensa Científica S.A. Muntaner, 339 pral. 1.a 08021 Barcelona (España)

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Difusión

controlada

4 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, septiembre, 2000

...cincuenta años

En septiembre de 1950 ScientificAmerican publicó un número extra-ordinario bajo el título de “La erade la ciencia, 1900-1950”, en el quediez destacados investigadores de en-tonces glosaban la situación de losdiversos sectores del conocimientocientífico.

COMENTARIO INICIAL. «En todoslos textos se refleja el doble papelde la ciencia. El propósito y el re-sultado de la ciencia son el descu-brimiento y el conocimiento. Perotambién lo son, aun-que en un sentidomuy diferente, unaenorme ampliaciónde las posibilidadeshumanas, del poderdel hombre para ma-nejar y alterar elentorno en el quevive, trabaja, sufrey muere.» —J. R.Oppenheimer, físicoteórico y directordel Laboratorio Científico de LosAlamos durante la guerra.

ASTRONOMÍA. «Ninguna de las pre-guntas que se les plantean hoy a losaspirantes al doctorado tendría sen-tido para las luminarias de 1900, quese hubieran sentido desconcertados,indefensos y puede que molestos anteinvestigaciones referentes a los foto-

multiplicadores, a lateoría cuántica, lasespículas solares, elciclo del carbono,la expansión del uni-verso, las capas es-telares, los focosradioeléctricos, el re-flector Schmidt, Plu-tón, los rayos cós-micos y otros temashabituales. Pero hayque atemperar el or-

gullo por nuestros progresos pensan-do cuán por delante de nosotros sehallará la astronomía del año 2000.»—Harlow Shapley, director del Obser-vatorio del Harvard College.

FÍSICA. «La diferencia más nota-ble entre la física de 1900 y la de1950 se resume en la victoria total

de la atomística. Se han hecho rea-lidad las especulaciones de los anti-guos filósofos griegos y los sueños

de los alquimistas.Frederick Soddy yErnest Rutherfordanalizaron por pri-mera vez y con unosinstrumentos bas-tante primitivos losprocesos de la de-sintegración radiac-tiva, descubriendoque consiste en unaserie de transfor-maciones de unos

átomos en otros. Cayó así por tierrala creencia en la invariabilidad delos elementos químicos.» —Max Born,premiado con el Nobel de física en1954.

QUÍMICA. «El medio siglo queahora acaba ha visto cómo la quí-mica dejaba de ser una gran acu-mulación informe de conocimientosempíricos para convertirse en unaciencia coordinada.Las nuevas ideassobre los electronesy los núcleos ató-micos se aceptaronrápidamente en quí-mica, desembocan-do en la formula-ción de una potenteteoría estructural,que ha integrado lamayoría de hechosquímicos en un sis-tema unificado. ¿Qué nos traerán lospróximos 50 años? Puede esperarseque la química del año 2000 hayaconseguido un conocimiento tan pe-netrante de las fuerzas entre los áto-mos y las moléculas que sea capazde predecir la velocidad de cualquierreacción química.» —Linus Pauling,premio Nobel de química en 1954 yde la paz en 1962.

GEOLOGÍA. «Una de las contro-versias finiseculares más importantesy que aún pervive es la cuestión dela estabilidad de los continentes. Lahipótesis de la deriva continental, tanaborrecida hoy por muchos geólogos,todavía no ha pasado a mejor vida,habiendo conseguido nuevos apoyosgracias a los datos acumulados so-bre la plasticidad de las profundida-

des de la cortezaterrestre. Los teóri-cos de la deriva sos-tienen que, sobretan débil apunta-lamiento, los blo-ques flotantes de lacorteza continentalpodrían desplazar-se muchos milesde kilómetros. Perohasta ahora nadie

ha propuesto una explicación con-vincente sobre las fuerzas que pro-duzcan tal movimiento.» —ReginaldA. Daly, profesor emérito de geolo-gía en la Universidad de Harvard.

MATEMÁTICAS. «Durante los últi-mos cincuenta años los matemáticospuros se han hecho cada vez más ri-gurosos, mientras que los aplicadosgozan en la prác-tica de absoluta li-bertad. Por ejemplo,P. A. M. Dirac deCambridge introdujosu ‘función delta’,que tiene la pro-piedad de tener va-lor infinito en unpunto y nulo en to-dos los demás, a pe-sar de lo cual suintegral es finita.Los aplicados ya la usan de la formamás despreocupada sin incurrir encensuras. Puede que esto sea real-mente lo mejor que puede hacerse:háganse primero como sea los des-cubrimientos, que luego ya se clari-ficarán lógicamente las cosas.» —SirEdmund Whittaker, uno de los ma-temáticos más destacados de la pri-mera mitad del siglo XX.

GENÉTICA. «El impulso más vivoy profundo del hombre es conocersea sí mismo y su posición en el univer-

so, sondear su pro-pia naturaleza comoorganismo vivo y lasrelaciones entre laherencia y el en-torno que conformansu desarrollo cor-poral y mental. Eldescubrimiento delas leyes básicas dela herencia es unade las conquistas más

HACE...

J. R. Oppenheimer

Linus Pauling

Edmund Whittaker

Harlow Shapley

Max Born

Reginald A. Daly

TheodosiusDobzhansky

INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, septiembre, 2000 5

importantes de la ciencia del siglo XX.La genética se ha convertido en lapiedra angular de la biología modernay con seguridad tendrá un papel pri-mordial en las incipientes técnicas dela ingeniería biológica. Ya ha logradomuchos resultados ‘prácticos’ mediantemejoras de las razas animales y de lasvariedades de plantas alimenticias.» —Theodosius Dobzhansky, uno de losprincipales estudiosos de las relacio-nes entre genética y evolución.

BIOQUÍMICA. «Un movimiento en-cabezado a principios de siglo porJacques Loeb, en EE.UU., y OttoWarburg, en Alemania, estaba con-vencido de que todos los seres vi-vientes tenían mucho en común. Conse-cuencia de ello fueque se dejase delado el estudio ex-clusivo de los ma-míferos como indi-viduos para realizarprofundas investi-gaciones del meta-bolismo y de la fi-sicoquímica de lascélulas homogéneasde todos ellos, comohuevos de erizos de mar, levaduras,bacterias, corpúsculos sanguíneos, todacélula que pudiera revelar los nive-les más fundamentales y universalesde los procesos fisiológicos. Mirandohacia el próximo medio siglo, debe-mos decir claramente que no puedenplanificarse ni predecirse los descu-brimientos más importantes, que na-cen del genio y de la intuición crea-tiva. Las técnicas y la pericia norepresentan un papel distinto que elque tuvieron cuando Miguel Angelpintó la Capilla Sixtina.» —OttoMeyerhof, premio Nobel de fisiolo-gía y medicina en 1922.

FISIOLOGÍA. «El interés de la fi-siología se orienta en el rumbo dela biofísica y la bioquímica. El avan-ce más espectacular en el estudio delas glándulas endocrinas se produjocon el descubrimiento de la insulina,hormona del páncreas, realizado porF. G. Banting y C. H. West en 1922.

Consecuencia in-mediata de él fuela salvación de mi-les de vidas. La com-prensión del impul-so nervioso comouna reacción ‘todo-o-nada’ en cada pun-to de la fibra ner-viosa ha centrado laatención en la mem-

brana superficial como mecanismoactivador. La membrana nerviosa estáviva y parece sufrir cambios sor-prendentes, que ya se encuentran alalcance de la experimentación. Si selogra entenderlos, se habrá dominadouna de las propiedades más impor-tantes de las células vivas: su capa-cidad de reaccionar rápidamente acambios del entorno.» —E. D. Adrian,premio Nobel de fisiología y medi-cina en 1932.

PSICOLOGÍA. «El desarrollo de lapsicología en el medio siglo pasadomuestra tres grandes tendencias. Laprimera es el alejamiento de los en-foques atomísticos a favor del estu-dio completo del hombre en su con-junto. Se sabe ahora que los elementosde la experiencia pierden todo su sen-tido cuando se les separa del propioproceso experiencial. En segundo lu-gar se tiende a con-siderar al hombre ya su entorno encombinación y nocomo datos absolu-tos independientes.La tercera tenden-cia a considerar esel regreso de lospsicólogos al labo-ratorio, ahora paraestudiar problemasde mucho mayor alcance que los queocupaban a los psicólogos de prin-cipios de siglo.» —Hadley Cantril,profesor de psicología en la Univer-sidad de Princeton.

ANTROPOLOGÍA. «El logro más im-portante de la antropología en la pri-mera mitad del siglo XX ha sido ladifusión y la clarificación del con-cepto de cultura, la idea de que loshábitos, las tradiciones, los instru-mentos de trabajo y las formas de

pensar de una so-ciedad representanel papel predomi-nante en la confor-mación del desa-rrollo de los sereshumanos. Lo másdestacado de estaampliación concep-tual ha sido el hun-dimiento de la doc-trina del racismo, la

injustificada hipótesis de la superio-ridad racial. Se ha aprendido que loslogros y las superioridades socialesdescansan abrumadoramente sobre loscondicionamientos culturales. La ilu-sión racista deriva de la incapacidadingenua para distinguir entre los pro-

cesos biológicos fijos y los variablesprocesos culturales. El nazismo re-presentó su último estallido, deses-perado e intransigente, bajo la formade un movimiento nacional organi-zado.» —A. L. Kroeber, uno de losprincipales propagadores de la an-tropología moderna.

...cien años

FOTOGRABADO. «La generaliza-ción del proceso de grabado foto-mecánico ha producido una revo-lución en el mundo editorial. Hacambiado por completo el carácterde numerosas revistas y publicacio-nes semanales y ahora es posible in-cluso para los diarios hacer foto-grabados a media tinta en un tiempoque hace pocos años habría parecidocosa de maravilla. La adopción delproceso a media tinta para la ilus-tración de periódicos y revistas decategoría significó prácticamente eltiro de gracia para el grabado enmadera, que dentro de pocos añospuede que no se practique más queen las escuelas de arte.»

SEDA DE ARAÑA. «La Escuela Pro-fesional de Tananarivo (Madagascar)está experimentando el empleo delhilo de las arañas productoras de seda(Nephila magadascarensis). La ‘Ha-labé’ (como los nativos llaman a esaaraña) es muy difícil de reproducir,pues la hembra, que es la única queproduce el hilo, es tan feroz y vo-raz que en la mayoría de los casosmata y se come al macho. Las ara-ñas se colocan sobre bastidores engrupos de hasta dos docenas. Las mu-chachas malgaches tocan el extremodel abdomen de las prisioneras conel dedo y trasladan veinticuatro hi-los hasta un gancho, que los unifica,y luego al carrete donde se arrollan.»

...ciento cincuenta años

PISTAS CRIMINALES. «En el casodel asesinato del doctor GeorgePackman, los huesos del cráneo ha-bían sido calcinados arrojándolos aun horno, cuyas cenizas fueron exa-minadas. Entre ellas se hallaron dien-tes artificiales. Se efectuó una en-cuesta entre los dentistas y el doctorNathan Keep, afamado especialistadel lugar, los reconoció al instante,los colocó sobre su molde y en elacto suministró una importante prueba,pues pocos meses antes los había fa-bricado él mismo proporcionando unejemplo destacado del valor de lamedicina forense.»

Otto Meyerhof

Hadley Cantril

E. D. Adrian

A. L. Kroeber

¿Habrá otras civilizaciones en el universo?

La pregunta ha fascinado durante si-glos a la humanidad y, aunque todavíano se le pueda dar una respuesta defi-

nitiva, hay datos recientes que han vuelto a ponerla deactualidad. El principal de ellos es la confirmación deque existen planetas fuera de nuestro sistema solar, loque requirió muchos esfuerzos y varias salidas en falso.

En los últimos cinco años se ha descubierto que sonmás de tres docenas las estrellas parecidas al Sol quetienen planetas de tamaño semejante al de Júpiter. Aun-que todavía no haya aparecido ninguno como la Tierra,se confía en que su número sea cuantioso. Dado quelos planetas son necesarios para el origen y la evolu-ción de la vida, estos notables descubrimientos refuer-zan ciertamente la generalizada opinión de que la vidase extiende por todo el universo. Los progresos logra-dos en la comprensión de la historia de la biosfera te-rrestre respaldan tal creencia, al revelar el ritmo conque aquí se fue asentando la vida. Unas bacterias fosi-lizadas, descubiertas en 1993 por J. William Schopf enrocas del oeste de Australia de hace 3500 millones deaños, son las pruebas directas de vida más antiguas deque se dispone. Estos organismos ya eran bastante avan-zados y tendrían que haber pasado por un largo perí-odo evolutivo previo. Si el fenómeno vital fuese au-tóctono de la Tierra, su inicio se produciría hace unoscuatro mil millones de años.

La edad de la propia Tierra no es más que de 4600 mi-llones de años, por lo que el hecho de que la vida apa-reciese con tal rapidez en la escala de tiempo geoló-gico —probablemente tan pronto como las condiciones

se estabilizaron lo suficiente para hacerla posible— in-duce a pensar que a la naturaleza no le resultó muy di-fícil dar este paso. El premio Nobel de bioquímica Ch-ristian de Duve ha sido más tajante: “La vida está casiobligada a aparecer... siempre que las condiciones físi-cas sean parecidas a las que se dieron en nuestro pla-neta hace unos cuatro mil millones de años.” Por tantohay buenas razones para creer que toda la galaxia seaun hervidero de vida.

¿Se desprende de ello que abunden también las civi-lizaciones de gran desarrollo técnico? Son muchos quie-nes sostienen que, una vez aparecida la vida primitiva,la selección natural guiaría su evolución de modo ine-xorable hacia la inteligencia y el progreso técnico. Pero¿ha de ser forzosamente así? La posibilidad de que esteargumento fuese erróneo la enunció a bombo y platilloel físico nuclear Enrico Fermi en 1950. Si los extrate-rrestres son tan corrientes, ¿dónde están? ¿No deberíaser obvia su presencia? Tal interrogante se conoce conel nombre de paradoja de Fermi.

El problema realmente tiene dos caras. La una es elfracaso de los programas de búsqueda de inteligenciaextraterrestre (SETI) mediante la detección de transmi-siones de radio procedentes de otras civilizaciones. Laotra es la falta de pruebas claras de que los extrate-rrestres hayan visitado nunca la Tierra. La primera vezque se analizó en serio la posibilidad de buscar seresextraterrestres por radioastronomía fue en un famoso tra-bajo de los físicos Giuseppe Cocconi y Philip Morri-son, publicado en la revista Nature en 1959. Un añodespués vino la primera búsqueda real, el Proyecto Ozma.Frank D. Drake y sus colegas del Observatorio Nacio-

6 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, septiembre, 2000

EN BUSCA DE VIDA EXTRATERRESTRE

INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, septiembre, 2000 7

nal de Radioastronomía en Green Bank, Virginia Occi-dental, se mantuvieron dos años a la escucha para de-tectar señales de dos estrellas cercanas. Desde entoncesse han realizado otros muchos experimentos SETI. Ac-tualmente se encuentran en curso una serie de pros-pecciones refinadas, dedicadas a inspeccionar toda labóveda celeste y a explorar centenares de estrellas con-cretas. Pese a toda esta actividad, nunca se ha conse-guido la prueba indubitable de que se haya detectadouna señal extraterrestre.

Es indudable que se está en la infancia de los pro-gramas SETI y la falta de éxito producida hasta la fe-cha no puede utilizarse como demostración de que noexistan civilizaciones fuera de la Tierra. Hasta ahora lasinvestigaciones no han afectado más que a una pequeñafracción del “espacio paramétrico” —es decir, de lacombinación de estrellas objetivo, frecuencias radioe-léctricas, niveles de potencia y cobertura temporal quelos observadores han de explorar antes de extraer con-clusiones definitivas—. Pero los resultados iniciales yacomienzan a establecer ciertos límites interesantes so-bre la abundancia galáctica de civilizaciones capaces detransmitir por radio.

La paradoja de Fermi se reafirma al examinar algu-nas de las hipótesis básicas de SETI, en especial el nú-

mero total de civilizaciones, supervi-vientes y extintas, que implícitamentesupone en nuestra galaxia. Una autori-dad en este terreno, Paul Horowitz dela Universidad de Harvard, sostiene quecomo mínimo ha de haber una civiliza-ción radiotransmisora a menos de 1000años luz del Sol, dentro de un volumenespacial que puede contener algo asícomo un millón de estrellas del tipo so-lar. Si esto fuera así, habitarían la ga-laxia unas mil civilizaciones en total.

Se trata de una cifra importante, porlo que, salvo que tales civilizacionessean de muy larga duración, habrán sur-gido y desaparecido muchísimas de ellasdurante toda la historia galáctica. (Luegoveremos que también plantea problemasel hecho de que su vida fuese realmentelarga —es decir, de que lograsen evitarlas catástrofes naturales y las autopro-vocadas y pudiesen ser detectables connuestros instrumentos—.) El número decivilizaciones presentes en un momentodado es igual, en términos estadísticos,a su ritmo de formación multiplicado porsu tiempo de vida medio. El ritmo deformación puede expresarse aproxima-damente por el cociente de dividir elnúmero total de civilizaciones surgidaspor la edad de la galaxia, que es delorden de 12.000 millones de años. Silas civilizaciones se formasen a un ritmoconstante y viviesen durante un prome-dio de mil años cada una, tendrían quehaber existido algo así como doce milmillones de civilizaciones de refinadatécnica en toda la historia de la galaxiapara que hoy sobreviviesen mil. Variandolos valores adoptados para el ritmo deformación y el tiempo de vida medio seobtienen diferentes estimaciones del nú-

mero de civilizaciones, pero su magnitud siempre esenorme. Aquí es donde se agudiza la paradoja de Fermi:de entre todos estos miles de millones de civilizacio-nes ¿no quedarán rastros ni siquiera de una sola?

Migraciones extraterrestres

El problema fue analizado por primera vez en deta-lle por el astrónomo Michael H. Hart y el inge-

niero David Viewing en documentos separados, publi-cados ambos en 1975. Más tarde lo estudiaron diversosinvestigadores, sobre todo el físico Frank J. Tipler y elradioastrónomo Ronald N. Bracewell. Su punto de par-tida común fue la carencia de pruebas claras sobre vi-sitas de extraterrestres (ET) a la Tierra. Se puede opi-nar lo que se quiera sobre los OVNI, pero lo que síes seguro es que la Tierra no ha sido conquistada poruna civilización de otro planeta, porque ello habría puestofin a nuestra propia evolución y hoy no estaríamos aquípara contarlo.

No hay más que cuatro maneras imaginables de con-ciliar la ausencia de ET con la extendida opinión de queabundan las civilizaciones avanzadas en el universo. Puedeque los vuelos espaciales interestelares no sean factibles,en cuyo caso los ET nunca habrían llegado aquí aunque

1. NADA nos llega de los posibles seres foráneos con los que pudiéramoscompartir la galaxia. La búsqueda de inteligencia extraterrestre ha explo-rado, al menos parcialmente, la existencia de transmisores de radio compa-rables a los terrestres que pudieran distar hasta 4000 años luz de nuestroplaneta (círculo amarillo) y civilizaciones avanzadas del llamado tipo I, ale-jadas hasta 40.000 años luz (círculo rojo). La ausencia de señales comienzaa preocupar a muchos investigadores.

¿Dóndeestán?

A pesar de todo, puede que seamos

los únicos habitantes de nuestra galaxia

Ian Crawford

8 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, septiembre, 2000

lo hubieran deseado. Tal vez las ci-vilizaciones ET estén explorando ac-tivamente la galaxia, pero no hayandado todavía con nosotros. Tambiénpudiera ser que el viaje interestelarfuese factible, pero que los ET hu-biesen decidido no emprenderlo. Y,por último, es posible que los ET ac-tuasen, o que actúen todavía, en lasproximidades de la Tierra, pero queno quieran interferir en nuestra vida.Si pudiéramos eliminar, una tras otra,estas explicaciones de la paradoja deFermi, tendríamos que admitir la po-sibilidad de que fuésemos la formade vida más avanzada de la galaxia.

La primera explicación falla cla-ramente. Ningún principio conocido

de la física ni de la ingeniería des-carta los viajes espaciales intereste-lares. Incluso en estos primeros tiem-pos de la era espacial ya se concibenmétodos de propulsión con los quepodría alcanzarse del 10 al 20 porciento de la velocidad de la luz, loque permitiría llegar a las estrellasmás próximas en unos cuantos de-cenios [véase “Alcanzar las estrellas”,de Stephanie D. Leifer, INVESTIGA-CIÓN Y CIENCIA, abril de 1999].

La segunda explicación es tambiénproblemática por la misma razón.Cualquier civilización que domineavanzadas técnicas de propulsión po-dría colonizar la galaxia entera entiempos relativamente cortos, a es-

cala cósmica. Sea, por ejemplo, unacivilización que enviase colonos a al-gunos de los sistemas planetarios máscercanos. Una vez establecidas estascolonias, enviarían a su vez coloniassecundarias y así sucesivamente, cre-ciendo exponencialmente el númerode colonias. El frente de la onda co-lonizadora se expandiría con una ve-locidad determinada por la velocidadde las naves estelares y por el tiempoque cada colonia necesitase para es-tablecerse. Nuevos asentamientos ocu-parían rápidamente el volumen de es-pacio abarcado por este frente deonda (véase la figura 2).

Suponiendo una separación típicade 10 años luz entre colonias, que

Ningún programa SETI ha encon-

trado hasta ahora ninguna señalde radio cuyo origen extrate-

rrestre pudiera comprobarse. ¿Qué sig-nifica este resultado nulo? Dado lo in-completo de las búsquedas cualquierrespuesta deberá apoyarse en razonesde suma validez. Pero puede llegarsea algunas conclusiones preliminares so-bre el número y el grado de capaci-dad técnica de otras posibles civiliza-ciones.

El canal radioeléctrico más exami-nado hasta ahora se centra en la fre-cuencia de 1,42 gigahertz, que corres-ponde a la raya de emisión del hidrógeno,el elemento más común en el universo;suponiendo que los extraterrestres tu-vieran que escoger alguna frecuenciapara atraer nuestra atención, parecenatural que eligieran ésta. El diagramade la página opuesta, primero en sugénero, ilustra exactamente la profun-didad con que se ha explorado el uni-verso en busca de señales de estafrecuencia y de otras cercanas. El nohaber detectado jamás señal algunasignifica que toda civilización foráneaposible está fuera del alcance de nues-tros instrumentos o no transmite conla potencia suficiente. El resultado nulodescarta, pues, ciertos tipos de civili-zaciones, concretamente las primitivascercanas a la Tierra y las que, aunsiendo avanzadas, se encuentren a dis-tancias muy grandes.

El gráfico cuantifica esta conclusión.En el eje horizontal se representan lasdistancias desde la Tierra y en el ver-tical la potencia isótropa radiada equi-valente (P.I.R.E.) del transmisor. La P.I.R.E.es esencialmente la potencia del trans-

misor dividida por la fracción del cieloque cubre la antena. La P.I.R.E. de untransmisor omnidireccional es igual a lapropia potencia del transmisor. El ra-diotelescopio terrestre más potente delplaneta está actualmente en Arecibo,Puerto Rico, que puede utilizarse comosistema radar de haz estrecho con unaP.I.R.E. de casi 1014 watt.

La P.I.R.E. puede dar una tosca in-dicación del nivel técnico de una civi-lización avanzada, según un esquemaideado por el precursor ruso de SETI,Nikolai S. Kardashev, a principios delos años sesenta del siglo XX y queluego amplió Carl Sagan. Las civiliza-ciones del tipo I serían capaces detransmitir señales de potencia equiva-lente a toda la energía solar que re-cibe un planeta como la Tierra, o seaunos 1016 watt. Las civilizaciones deltipo II podrían manejar potencias demagnitud similar a la energía total queemite una estrella solar, en torno a los1027 watt. Civilizaciones del tipo III,aún más poderosas, podrían gobernarla galaxia entera, del orden de 1038

watt. Si la capacidad de una civiliza-ción está comprendida entre tales va-lores, el tipo que le corresponde sehalla interpolando logarítmicamente. Asípues, dada la potencia de salida deArecibo, la humanidad se clasifica comocivilización de tipo 0,7.

Para cualquier combinación de dis-tancia y potencia del transmisor, el dia-grama indica qué fracción de las es-trellas se ha explorado sin éxito hastael momento. Las zonas blancas y encolor representan las civilizaciones cuyaexistencia podemos descartar con di-versos grados de confianza. La zona

negra corresponde a las civilizacionesque podrían haber escapado a nues-tras pesquisas. Esta zona negra va cre-ciendo según se avanza hacia la de-recha, es decir, a medida que nosalejamos de la Tierra. Los programasSETI excluyen totalmente las transmi-siones de radio al nivel de Arecibohasta distancias máximas de 50 añosluz, más o menos. A distancias másremotas sólo pueden descartarse lostransmisores más potentes. SETI fallapor completo mucho más allá de la VíaLáctea, porque los movimientos relati-vos de las galaxias desplazarían todaslas señales fuera de la banda de de-tección.

Estas conclusiones no son irrele-vantes. Antes de que se empezase aanalizarlo se creía que las civilizacio-nes de los tipos II y III podrían serbastante comunes. Pero no es éste elcaso, conclusión que concuerda conotros datos astronómicos. A menos quelas supuestas supercivilizaciones hu-bieran eludido milagrosamente la se-gunda ley de la termodinámica, nece-sitarían volcar al espacio el calordesechado, lo que quedaría patente enlas longitudes de onda del infrarrojo.Pero las investigaciones de Jun Jugakuy sus colegas del Instituto de Investi-gación de la Civilización, en Japón, nohan notado tal calor desperdiciado den-tro de un radio de 80 años luz. Su-poniendo que las civilizaciones esténesparcidas aleatoriamente, estos re-sultados imponen también límites a laseparación media entre civilizaciones ypor ende a su frecuencia de apariciónen zonas no sondeadas de la galaxia.

Por otra parte, en la Vía Láctea pu-diera haber millones de civilizacionesno detectadas que no fueran más queun poco más avanzadas que la nues-tra. Al menos cien civilizaciones deltipo I podrían compartir con nosotrosla galaxia. Para complicar aún más lascosas, los extraterrestres tal vez estu-vieran utilizando frecuencias diferenteso transmitiendo esporádicamente. Losprogramas SETI han registrado sin duda

¿Dónde podrían ocultarse?La galaxia parece estar desprovista de civilizaciones

superiores, pero otras culturas menos desarrolladas

pudieran haber escapado a las exploraciones en curso

Andrew J. LePage

las naves se desplacen al 10 porciento de la velocidad de la luz yque transcurra un período de 400años entre la fundación de una co-lonia y el envío por ésta de otrasnuevas colonias, el frente de la ondacolonizadora avanzaría a una velo-cidad media de 0,02 años luz poraño. Dado que la galaxia abarca100.000 años luz, su colonización sehabría completado en no más decinco millones de años. Aunque muylargo en términos humanos, este ám-bito temporal no representa más queel 0,05 por ciento de la edad de lagalaxia. En comparación con otrasescalas cronológicas utilizadas en as-tronomía y en biología, es práctica-

mente instantáneo. La mayor incer-tidumbre reside en el tiempo quepueda necesitar una colonia para es-tablecerse y para reproducirse me-diante nuevas colonizaciones. Un lí-mite superior razonable podría serde 5000 años, tiempo que ha tarda-do la civilización humana en desa-rrollarse desde los primeros núcleosurbanos hasta los vuelos espaciales.La colonización galáctica total ne-cesitaría en tal caso unos cincuentamillones de años.

La consecuencia es clara: la pri-mera civilización tecnificada que hu-biese alcanzado la capacidad y al-bergado el deseo de colonizar lagalaxia podría haberlo hecho antes

de que ninguna otra competidora hu-biera tenido la menor oportunidad deevolucionar. En principio esto podríahaber sucedido hace miles de millo-nes de años, cuando la Tierra estabapoblada únicamente por microorga-nismos y se encontraba abierta depar en par a los influjos externos.Pero no hay artefacto físico, rastroquímico ni influencia biológica cla-ros que indiquen que tal cosa hayaocurrido nunca. Aun si la Tierra hu-biese sido objeto de una siembra de-liberada de vida, como especulan al-gunos, desde entonces volvió a estarcompletamente sola.

De aquí se infiere que toda tenta-tiva de resolver la paradoja de Fermiha de apoyarse en suposiciones so-bre el comportamiento de otras ci-vilizaciones. Puede que lo primeroque hicieran fuera destruirse a sí mis-mos. También pudieran tener interésen colonizar la galaxia. Quizá susestrictas normas éticas les prohibie-ran interferir sobre otras formas devida primitivas. Muchos investigado-res de SETI, y muchas otras perso-nas convencidas de que las civiliza-ciones extraterrestres tienen que sernumerosas, tienden a rechazar las im-plicaciones de la paradoja de Fermiapelando sin reservas a una o a va-rias de estas consideraciones socio-lógicas.

Pero se enfrentan con un problemafundamental. Estos intentos de res-puesta no son verosímiles más que siel número de civilizaciones extrate-rrestres fuese pequeño. Si la galaxiahubiera albergado millones o milesde millones de civilizaciones tecnifi-cadas, parece muy improbable que sedestruyeran todas entre sí, que se con-tentaran con una existencia sedenta-ria o que admitieran un conjunto co-mún de normas éticas para eltratamiento de formas de vida menosdesarrolladas. Y no se necesita másque una civilización técnicamente avan-zada para acometer, por las razonesque sea, un programa de coloniza-ción galáctica. Por supuesto que laúnica civilización de la que tenemosnoticia —concretamente, la nuestra—todavía no se ha autodestruido, daseñales evidentes de ser expansionistay no muestra especiales reparos enperturbar a otros seres vivientes.

Pese a la inmensidad del empeño,creo que pueden señalarse varias ra-zones por las que un programa decolonización interestelar tiene visosde verosimilitud. Una de ellas es queuna especie propensa a colonizar yagozaría de ventajas evolutivas en supropio planeta de origen, no siendo

numerosos “eventos extraestadísticos”,señales demasiado intensas para serruido, pero que nunca han vuelto aobservarse. Estas transmisiones pu-dieran ser ondas irregulares proce-dentes de teléfonos celulares próxi-mos, pero también pudieran seremisiones extraterrestres intermitentes.Nadie lo sabe todavía. Aunque losavances técnicos aumenten cada vez

más la capacidad de SETI, no se haexplorado más que una diminuta frac-ción de las posibilidades existentes.

ANDREW J. LEPAGE es físico y tra-baja en Visidyne, Inc., en Burlington,Massachusetts, donde analiza datos re-cogidos por sensores remotos situadosen satélites. Ha escrito más de treinta ar-tículos sobre SETI y exobiología.

1010

101 102 103 104 105 106 107 108 109

1015

1020

1025

1030

Pote

ncia

isót

ropa

radi

ada

equi

vale

nte

Distancia de la Tierra (años luz)

Porcentaje de sistemas estelares explorados

COMPLETAMENTE

EXPLORADO

Civilizaciónde nivel terrestre(emisiones dispersas)

Civilizaciónde nivel terrestre(Arecibo)

Civilizacióndel tipo I

Civilizacióndel tipo II

Extensión de la galaxiade la Vía Láctea

Extensión del grupolocal de galaxias

NO EXPLORADO TODAVIA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100

LOS RESULTADOS DE LOS PROGRAMAS SETI se resumen en este diagrama.La zona negra muestra civilizaciones que pudieran haber escapado a nuestras pes-quisas radioeléctricas, bien por demasiado lejanas o por no transmitir con intensi-dad suficiente. Para utilizar el diagrama, se toma una intensidad de transmisióncomo ordenada y, siguiendo el borde de la zona negra, se halla, como abscisa, ladistancia de la Tierra que le corresponde. Por ejemplo, un transmisor de 1014 wattcomo el de Arecibo tiene que distar de nosotros más de 4000 años luz para poderescapar a la búsqueda. El código de colores ofrece información más detallada, a sa-ber, el porcentaje estimado de todos los sistemas estelares que han sido examina-dos en busca de transmisores de potencia igual o superior a una determinada.

INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, septiembre, 2000 9

difícil imaginar que esta herencia bio-lógica se transfiriera a la cultura dela era espacial. La colonización po-dría emprenderse también por razo-nes políticas, religiosas o científicas.Estas últimas parecen ser las másprobables si se tiene en cuenta quela primera civilización sometida aevolución estaría, por definición, solaen la galaxia. Todas sus exploracio-

nes SETI resultarían negativas y po-dría entonces iniciar un programa deexploración interestelar sistemáticapara hallar una respuesta.

¿Se resuelve la paradoja?

Por si fuera poco, pese a todo lopacíficas, sedentarias o faltas de

curiosidad que puedan ser la mayo-

ría de las civilizaciones ET, en úl-timo término todas tendrían un mo-tivo para la emigración interestelarporque ninguna estrella es eterna.Cientos de millones de estrellas comoel Sol han consumido su hidrógenocombustible a lo largo de la histo-ria de nuestra galaxia y han termi-nado sus días como gigantes rojas ycomo enanas blancas. Si abundabanlas civilizaciones en tales estrellas,¿a dónde habrían ido a parar? ¿Seconformaron con extinguirse?

La aparente rareza de las civiliza-ciones tecnificadas reclama una ex-plicación, que podría hallarse en elenriquecimiento químico de la gala-xia. Toda forma de vida terrestre ytambién cualquier proceso bioquímicoextraterrestre imaginable dependen deelementos más pesados que el hi-drógeno y que el helio, sobre tododel carbono, del nitrógeno y del oxí-geno, los cuales, producto de reac-ciones nucleares en las estrellas, sehan ido acumulando progresivamenteen el medio interestelar en el que seforman las nuevas estrellas y plane-tas. Sus concentraciones fueron másreducidas en el pasado, puede quedemasiado bajas para que surgiese lavida. El Sol cuenta, para su edad,con una relativa abundancia de taleselementos en comparación con otrasestrellas de nuestra región galáctica.No cabe excluir que nuestro sistemasolar fuese por casualidad el quearrancase en cabeza de la carrera delorigen y la evolución de la vida.

Pero este argumento no es tan con-cluyente como pueda parecer a pri-mera vista. Por una parte, no se co-nocen las proporciones críticas mínimasde los elementos pesados que re-quiera el desarrollo de la vida. Sibastara con una décima parte de las

10 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, septiembre, 2000

PLANETA DE ORIGEN

0 1

Escala de tiempos de la colonización (millones de años)

2 3 3,75

0 2500 5000

EVOLUCIONDE LA ESPECIE

HUMANA

ACTUALIDAD

FOSILESMAS ANTIGUOS

CONOCIDOS

FORMACIONDE LA TIERRA

ESTRELLAMAS ANTIGUA

DE LA GALAXIA

7500 10.000 12.500

Escala de tiempos cósmica (millones de años)

PLANETA DE ORIGEN

ETAPA 1: 500 años

ETAPA 7500: 3,75 millones de años (galaxia colonizada por completo)

ETAPA 4: 2000 años

ETAPA 7: 3500 años ETAPA 10: 5000 años

2. LA COLONIZACION de una gala-xia no lleva tanto tiempo como pudierapensarse. Los seres humanos iniciaríanel proceso enviando colonos a dos es-trellas próximas, viaje que podría du-rar unos cien años con las técnicas pre-visibles. Transcurridos cuatro siglos máspara asentarse, cada colonia enviaríapor su cuenta dos nuevas expedicionesy así sucesivamente. Al cabo de 10.000años nuestros descendientes podrían ha-bitar todos los sistemas estelares si-tuados a menos de 200 años luz de dis-tancia. Colonizar la galaxia enterallevaría 3,75 millones de años, lo que,en términos cósmicos, es una fracciónde segundo. Bastaría con que una solacivilización foránea hubiese acometidotal programa alguna vez para que suscolonias resultasen visibles por doquier.