EXOPLANETAS - BIOFIRMAS







sábado, 20 de agosto de 2016


Biofirmas (III). Gases Atmosféricos. Más allá del oxígeno.

El oxígeno en combinación con otros compuestos como metano es considerado la biofirma más obvia. Sin embargo, este hecho no debería hacernos perder de vista que otras bioquímicas podrían poner de manifiesto otras biofirmas, que no necesariamente incluyen oxígeno.

Sabemos, por ejemplo, que la concentración actual de O2 de la Tierra del 21 % es un fenómeno relativamente reciente, pues tenemos buenas razones para creer que las concentraciones de O2 eran mucho más reducidas en los inicios de la historia de la Tierra, incluyendo los tiempos durante los cuales se cree que la fotosíntesis del oxígeno estaba operativa. La fotosíntesis oxigénica fue inventada por las cianobacterias posiblemente hace 3 mil millones de años, aunque el O2 no comenzó a acumularse en la atmósfera hasta alrededor de 2,5 mil millones de años. Y hasta este periodo la vida de este planeta no estuvo acompañada de una acumulación de oxígeno sustancial en la atmósfera.


  El espectro de la Tierra en el infrarrojo muestra las marcas de los principales componentes de sus biosfera. (Fuente: ESA) 
 
Lovelock (1965) sugirió por primera vez que la presencia de oxígeno en la atmósfera de un planeta, junto con hidrocarburos, constituiría una firma biológica fiable. Pero no fue hasta Lederberg (1965) que se propuso un planteamiento más allá del oxígeno, cuando sugirió que el desequilibrio termodinámico extremo, en general, sería una buena evidencia de vida.

Buscar el desequilibrio químico en general, como concepto global, es muy interesante, porque a diferencia del planteamiento de buscar una biofirma concreta, propia de un metabolismo concreto, la búsqueda del desequilibrio no realiza asunciones fuertes sobre la bioquímica subyacente. En cambio, es una métrica de habitabilidad genérica que descansa únicamente en la asunción de que los diferentes metabolismos de la Galaxia producen algún tipo de gas que puede alterar el equilibrio de la biosfera del planeta.

De cualquier forma, no hay que olvidar que los planetas pueden manifestar algún tipo de desequilibrio no biológico, propiciado por la luz de la estrella, vulcanismo o energías de marea, entre otros. Medir el desequilibrio es una cuestión de métricas, de medidas. La diferencia entre un planeta con vida de otro sin ella, vendrá por la medida de la intensidad del desequilibrio no explicable por otras causas.

El mejor trabajo que conozco sobre el tema fue publicado en 2015 y es de Krissansen-Totton et al. Presentaron una metodología general en la que calculaban la energía libre implicada en el desequilibrio termodinámico de un planeta. Para experimentar con ella la aplicaron a las principales atmósferas del Sistema Solar, con resultados algo sorprendentes. 

Por supuesto, la Tierra resultó ser el planeta con el mayor desequilibrio (2.326 J/mol) debido a la presencia conjunta de N2-O2 y un mar de agua, pero la biofirma por antonomasia, la presencia de metano en una atmósfera conjuntamente con oxígeno apenas aportaba 1,51 J/mol (y esto no se esperaba).

El siguiente era el planeta Marte (136,35 J/mol) motivado por la presencia de CO y O2 en la atmósfera, productos abióticos de la fotodisociación del CO2. Venus, a pesar de tener una atmósfera con una composición similar apenas mostraba desequilibrio (0,06 J/mol) porque la enorme presión atmosférica los elimina rápidamente. 

Titán mostraba 1,21 J/mol por la presencia de acetileno y etano abiótico, debido al bombardeo de iones que sufre la luna de Saturno. Me parece un dato un poco decepcionante, sin embargo, los autores reconocieron que el análisis no tuvo en cuenta los lagos de hidrocarburos, por no tener datos precisos sobre su termodinámica. Finalmente, los gigantes gaseosos mostraban un resultado casi nulo.

Sara Seager es una científica del MIT que ha dedicado un gran esfuerzo a clasificar todas las posibles biofirmas. (Fuente: MIT)

Otro investigador que ha trabajado ampliamente en el tema es la famosa científica Sara Seager. En 2013 publicó un paper en el que mostraba modelos que, basándose en las especies presentes en la atmósfera de un planeta, estimaban la biomasa planetaria necesaria para producir esos gases. Los modelos termodinámicos (que miden el desequilibrio) solo son una parte de una serie de modelos más amplia y más compleja.

De hecho, hay tres grandes grupos de modelos para caracterizar tres grandes grupos de biofirmas:

Biofirmas Tipo I. Son gases producidos por los procesos biológicos de extracción de energía. Estas biofirmas pueden modelizarse termodinámicamente, porque crean un desequilibrio energético allí donde se producen: CH4 producto de los metanógenos  en una atmósfera oxidante como la nuestra, pero también NH3, H2S e incluso H2O, entre otros muchos. Estos gases siempre tendrán falsos positivos, porque también pueden producirse geoquímicamente.

Biofirmas Tipo II. Son los gases creados durante la formación de la materia viva. Por ejemplo, el O2 producto de la fotosíntesis en un entorno oxidante. Pero también podrían ser H2 en un entorno reductor. También pueden ser confundidos con falsos positivos.

Biofirmas Tipo III. Este tercer tipo engloba los gases producidos por cualquier otro proceso biológico que no se engloba en los anteriores. Es mucho más diverso, sin embargo, estas biofirmas, como CH3Cl (Clorometano) y DMS (sulfuro de dimetilo, generado por el plancton), aunque se acumulan en menores cantidades en la atmósfera, son casi exclusivamente una señal de vida. Tampoco están asociados a desequilibrios termodinámicos.

Bioindicadores. Junto a las biofirmas hay un grupo formado por la degeneración de las biofirmas. Son los llamados bioindicadores. Un ejemplo típico es el Ozono O3, formado por la degeneración del Oxígeno O2.


Actualmente, desde un perspectiva global e intentando evitar planteamientos terracéntricos, Seager estudia miles y miles de compuestos distintos para clasificarlos por su potencialidad como biofirma, atendiendo a la biomasa necesaria para producirlos. La idea es, nada más y nada menos que describir sistemáticamente todos los posibles gases biofirma. ¡Esto sí que es un desafío!


El proceso consiste en clasificar las moléculas en función del tipo de biofirma, para saber qué modelo aplicar. Posteriormente se induce si es detectable con una cantidad de biomasa razonable y si puede quedar contaminada con algún tipo de falso positivo. (Fuente: Sara Seager)

1965. El paper de Lovelock por desgracia no está libremente accesible en la red, eran otros tiempos.
http://europepmc.org/abstract/med/5883628

1965. El pionero Lederberg y los signos de vida.
https://profiles.nlm.nih.gov/ps/access/BBABIQ.ocr

2013. El modelo de Seager que determina la biomasa asociada a una biofirma. Es un paper muy interesante.
http://arxiv.org/abs/1309.6014

2015. El artículo de Krissansen-Totton de la Universidad de Washington en Seattle y análisis temodinámico del Sistema Solar.
http://arxiv.org/abs/1503.08249

2015. Este es un buen resumen del pensamiento de Sara Seager sobre biofirmas,
http://advances.sciencemag.org/content/advances/1/2/e1500047.full.pdf





The phenomenon of Contagion: an explanation of “UFO waves” and “Flaps”



It was on June, 2016, that I made a contribution to the special study on “UFO Waves” proposed by my dear colleague and friend Vicente-Juan Ballester Olmos.

During the exchange of e-mails, I said to VJBO that from my experience in Uruguay and Argentina, I personally related directly the so-called UFO waves to the influence of the media in the people, particularly that of television.

A program developed decades ago in Buenos Aires, and broadcasted also in Uruguay, created false UFO reports, and stimulated the reports of people that honestly thought to have seen something strange, when that was not the case.

I kept thinking about this phenomenon, and I then linked to my memories of two clear cases of what psychologically and sociologically is called “contagion”.  This happens when an original event –true or imagined— triggers a chain reaction in many other people that claim almost the same thing. 

Among the many definitions of “contagion” I’ve found this as the most appropriate: The Encyclopedic Dictionary of Psychology (Furnham 1983) defines contagion as a process and form of collective excitement "in which emotions and behavioral patterns spread rapidly and are accepted uncritically by the members of a collective."

In two notorious cases in the U.S.A., the explanation to very special situations developed in different places and times has been the same: contagion.

Let’s go first to those instances to portray clearly the situations:

1) The Mattoon Gasser
“During the first two weeks of September 1944, residents of Mattoon, Illinois, were thrust into the world media spotlight after a series of imaginary gas attacks by a “phantom anesthetist.” On Friday night, September 1, Mattoon police received a phone call that a woman and her daughter had been left nauseated and dizzy after being sprayed with a sweet-smelling gas by a mysterious figure lurking near their bedroom window. The woman also said she experienced slight, temporary difficulty in walking. Despite the ambiguous circumstances and lack of evidence, the following evening the incident was afforded sensational coverage in the Mattoon Daily Journal-Gazette ("Anesthetic Prowler on Loose"). After seeing the story, two other Mattoon families recounted for police similar “gas attacks” in their homes just prior to the incident.
Before the reports ceased (after September 12), police logged over two dozen separate calls involving at least twenty-nine victims, most of whom were females.”
Taken from: Mass Delusions and Hysterias: Highlights from the Past Millennium by Robert E. Bartholomew and Erich Goode Skeptical Inquirer Volume 24.3, May / June 2000

2)"In 1990, a clerk for a Steinberg grocery store in eastern Ontario discovered something in a Pepsi bottle he at first mistook for a straw. A closer examination revealed the item to be a syringe, and the bottle was rescued from the shelf before it fell into the hands of a consumer...........
In an eerie way, that 1990 find was the precursor to the 1993 Pepsi syringe panic. Once again, hypodermic needles and this particular brand of cola met up, but this time the confluence of the two was pyrotechnic.

In the space of two days in June 1993, news stories about finds of syringe-laden cans of Pepsi swept the USA. For a short time it looked like a widespread instance of product tampering was underway. The first report came on 9 June 1993 from an 82-year-old man in Tacoma, Washington, who said he looked into a can of Diet Pepsi to see if he had won a prize and found a syringe. (He had not noticed the hypodermic when he poured himself a drink from the can; he found the needle the next day.) Soon afterwards, similar reports flooded in from all over the USA. At least 52 reports of tampering in at least 23 states were ultimately made before this scare ran its course.

Though most of the "finds" involved syringes (a woman in Portland, Oregon, said she found two in a single glass), the list of items allegedly recovered from Pepsi, Diet Pepsi, and Caffeine Free Diet Pepsi cans included a wood screw, a bullet, a crack vial, a broken sewing needle, and a mysterious blob of brown goo.

Pepsi and the Food and Drug Administration soon ruled out product tampering as the cause of these "finds." It quickly became obvious the beverager was the victim of a spontaneous hoax.”

Taken from: www.Snopes.com – “Did a 1993 instance of product tampering result in syringes in cans of Pepsi?” Article written by David Mikkelson.

The UFO subject and its many variants along the time, all were initiated in the USA. The concept of a “UFO wave” followed the same trend.

This two examples –and there could be many others—show how easily it is among the American public to create the environment needed to develop a UFO flap or wave.

For imitation and extension, the concept and certain facts have been applied in other parts of the world: e.g. France and the 1954 “UFO wave”. 

But all of them follow the same pattern. An original report or sets of reports ignite the sparkle, exploited as soon as possible by the media, and there we have a wonderful “UFO wave”; a mixture of fantasy, will to believe, and sensationalism. 

When a proper investigation is made immediately following the reports, applying the scientific methodology, backed by the advice of scientists and technicians, the so-called “UFO wave” dissolves itself like aspirin in the water.

Milton W. Hourcade
Iowa City, July 29, 2016.

Milton W. Hourcade, M.Div. was born in Uruguay, and is an American citizen.
A journalist since 1965, he has worked at the Voice of America, in Washington, DC, since 1989 until 2007 as a staffer,and from July 2009 to October 2011 as a contractor.
He started his work as a Ufologist very young, in 1958, when he co-founded the Unidentified Flying Objects Investigation Center, (CIOVI) in his native country.
In 1982, he was appointed personally by Dr. Joseph Allen Hynek as Representative of the Center for UFO Studies (CUFOS) in Uruguay.
In 1983, Walter H. Andrus, Jr. then International Director of the Mutual UFO Network (MUFON) credited Mr. Hourcade as Research Specialist.
He has been associated with the Project UNICAT, directed by Dr. Willy Smith, and is a member of the historical research Project 1947, directed by Jan Aldrich.
He was extensively interviewed for a chapter of the series Science World conducted by Worldnet and has been a frequent invitee to the program Interamerican Forum, of Voice of America TV.
He was a special invitee –5 times-- to the TV program Around Space, conducted by Professor Kent Miller from American University in Washington, DC.
He has given unaccountable interviews to the media (press, radio and TV) mainly in Uruguay, Argentina, and also in Mexico and the US. A frequent lecturer on Unusual Aerial Phenomena, he has given a lot of dissertations in Uruguay, Argentina and the U.S.
He is also a frequent collaborator with many Ufological publications in various countries.
He also has coordinated seminars for journalists organized by the prestigious International Center for Journalists (ICFJ) with headquarters in Washington, DC.
In 2008 he started the Unusual Aerial Phenomena Study Group, a very selective international organization that now has 31 members in 11 countries covering the Americas and Europe (http://www.uapsg.com).
He is the author of four books:
“Fenómeno OVNI: Desafío a la Ciencia” (UFO Phenomena: A Challenge to Science), 1978.
“Elementos de Ovnilogía  -  Guia para la Investigación” (Elements of Ufology – A field study guide), 1989.
“OVNIs: La Agenda Secreta” (UFOs: The Secret Agenda), written in the USA, 2006. This book was the winner of the International Zurich Prize, extended by the Fundación Anomalía, of Spain.
This book was first published in Spain, and later in 2007, in Montevideo, Uruguay.
In 2011 he published his first book in English: “In Search of Real UFOs”.


ELSILENCIO QUE AFRONTA EL PROGRAMA SETI


Mario Torres es un uruguayo que hace décadas se radicó en Buenos Aires, Argentina.
Desde su tiempo en Uruguay siempre manifestó su interés por la astronomía y más particularmente por la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre.
Así, estando en la Argentina se vinculó mediante Internet al programa SETI  (SETI@home) en el que puede participar voluntariamente toda persona dispuesta a hacerlo, acoplándose a la búsqueda de posibles fuentes de emisiones de radio procendentes del Espacio.
Es a partir de su extensa experiencia en esa tarea, que le mereciera inclusive un reconocimiento de la NASA, que Torres nos hace ahora este su aporte que con mucho gusto reproducimos aqui en el blog de todos los Miembros del UAPSG-GEFAI.
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En lo que respecta al silencio que afronta el programa SETI (en parte debido a los pocos recursos con que dispone) tenemos que tomar en cuenta un tema tecnológico.


La tecnología electromagnética resulta totalmente inapropiada para la comunicaciones interestelares por su relativa "lentitud".


Cualquier mensaje enviado debe esperar como mínimo una década por su respuesta (en el caso del sistema más cercano).
Esto, unido a una baja densidad de civilizaciones avanzadas, da una idea de la baja probabilidad de comunicación.


Y quiero agregar un hipotético factor, sugerido por Carl Sagan, que de ser real terminaría justificando el silencio:

Lo que llamó "ventana tecnológica". Para mi, ahora estamos en la ventana tecnológica de la comunicación electromagnética.


La hipótesis es que existe una tecnología de comunicación a velocidad superior a C y por ende mas apropiada para las comunicaciones interestelares.


La existencia de esta tecnología sumada a una baja densidad de civilizaciones que la poseen desalienta a las mismas de intentar comunicaciones interestelares electromagnéticas.Simplemente, preferirían esperar a que alcancemos esa nueva ventana tecnológica.


Por ejemplo, una civilización situada a 400 años luz de nosotros apenas más adelantada y que recién haya adquirido esa tecnología no explorará el espectro electromagnético mas allá de su vecindario (algunas decenas de años luz).


No espero que nos envíen señales de radio y si reciben alguna diran: ¡hace 400 años en la Tierra tenían tecnología electromagnética! ¡Ya deberían tener tecnología supralumínica!

Es un planeta muy interesante.


Resulta ser algo parecido a la primera directiva de Start Trek:

No entrar en contacto con civilizaciones que no hayan alcanzado un determinado nivel tecnológico.


Si esta hipótesis resulta ser cierta entonces: tal vez, sólo tal vez, estemos rodeados de civilizaciones que están esperando quedemos ese salto cualitativo en las comunicaciones.
 
Tal vez, cuando lo demos, descubramos algo así como una Internet Galáctica...


Esa tecnología podría utilizar un estrechísimo agujero de gusano que a modo de fibra óptica permitiera construir un atajo a una ruta de decenas o cientos de años luz.

Debería ser muy estrecho porque dicen que se necesita muchísima energía para crear uno de gran tamaño.
Y habrá otras posibilidades, seguramente algunas que aun no podemos imaginar.

Mario Torres

A modified version of the Drake Equation, and what it tells us.

The Odds That We’re the Only Advanced Species in the Galaxy Are One in 60 Billion

For decades the famous Drake Equation has been used to estimate the number of technologically advanced species in the universe. Now Adam Frank from the University of Rochester and Woody Sullivan from the University of Washington take a slightly different approach to the problem and suggest a modification of the Drake Equation. Instead of estimating how many civilizations are out there to communicate with today, they estimate how many civilizations have been out there since the beginning of the Universe. 

At first glance this seems to be only a slight semantic difference, but it is not. A big unknown in the original Drake Equation is the average lifetime of a civilization during which they might be available to communicate with us. This window might be very short, especially if technological species are typically replaced by machines. Or it could be very long.


Reframing the question makes longevity a moot point. Frank and Sullivan ask: What is the chance that we are the only technological species and always have been? If we put the question this way, the Drake Equation boils down to A = Nast * fbt, where A is the number of technological species that have ever formed over the history of the observable universe, Nast are all the astronomical unknowns (which we now have a much better handle on than we did in 1961), and fbt are the biological unknowns, which are still many—including the fraction of suitable planets on which life actually appears, the fraction of those planets on which intelligent life emerges, and the fraction of civilizations that develop a technology that releases detectable signs of their existence into space.

Based on recent exoplanet discoveries, Frank and Sullivan assume that one-fifth of all stars have habitable planets in orbit around them. This leads them to conclude that there should be other advanced technological civilization out there, unless the chance for developing such a civilization on a habitable planet in the observable universe is less than 1 in 1024 (a 1 with 24 zeros!). For our own Milky Way galaxy, the odds of being the only technologically advanced civilization are 1 in 60 billion. Thus, it’s very likely that other intelligent, technologically advanced species evolved before us. Even if only one in every million stars hosts a technologically advanced species today, that would still yield a total of about 300,000 such civilizations in the whole galaxy.

The Archilles’ heel of these statistical estimates is of course the biological uncertainties; Earth is still the only planet where we know life exists. The appearance of life may be extremely unlikely, and so might the evolution of technology. After all, there are many intelligent species on our planet, including dolphins, octopi, apes, parrots, and elephants, but only once in 4.6 billion years has a technologically advanced species evolved. And life cannot have appeared in the very early Universe until heavier elements produced by the explosions of many supernovas became abundant. 

Still, Frank and Sullivan think their 1 in 1024 estimate constitutes a “pessimism line”—a lower bound on the probability that one or more technological species has evolved over time. And that’s good news for SETI, even if it doesn’t help us know where to look.

 Dirk Schulze-Makuch is a professor of astrobiology at Washington State University and has published seven books related to the field of astrobiology and planetary habitability. In addition, he is an adjunct professor at the Beyond Center at Arizona State University and currently also holds a guest professorship at the Technical University Berlin in Germany.

Source: "Air & Space Magazine" May 3, 2016

 

UNA VERSIÓN MODIFICADA DE LA ECUACIÓN DE DRAKE Y LO QUE NOS DICE



La Posibilidad de que seamos la Única Civilización Avanzada en la Galaxia es Una en 60 Mil Millones

Por Dirk Schulze-Makuch

AIRSPACEMAG.com

Mayo 3, 2016


Por décadas la famosa Ecuación de Drake ha sido utilizada para calcular la cantidad de especies tecnológicamente avanzadas en el universo. Ahora Adam Frank de la Universidad de Rochester y Woody Sullivan de la Universidad de Washington emprenden una aproximación levemente diferente al problema y sugieren una modificación en la Ecuación de Drake. En lugar de calcular cuántas civilizaciones hay ahí fuera con las que podríamos comunicarnos hoy, ellos calculan cuántas civilizaciones ha habido allí desde el comienzo del Universo.

A primera vista esto parece ser una leve diferencia semántica, pero no lo es. Una gran incógnita en la Ecuación de Drake original es el promedio de vida de una civilización durante el cual puede ser capaz de comunicarse con nosotros. Esta ventana tiene que ser muy pequeña, especialmente si las especies tecnológicas son típicamente remplazadas por máquinas. O puede ser muy grande.

Reformular la pregunta hace de la longevidad un punto irrelevante. Frank y Sullivan preguntan: ¿Cuál es la posibilidad de que seamos la única especie tecnológica y que siempre lo hayamos sido?  Si planteamos la pregunta de esta manera, la ecuación de Drake se reduce a A = Nast * fbt,
Donde A es la cantidad de especies tecnológicas que se han formado a lo largo de la historia del universo observable, Nast  son todo lo astronómicamente no conocido (de lo cual tenemos ahora un manejo mucho mejor de lo que teníamos en196) y fbt  son los desconocimientos biológicos, que aún son muchos –incluyendo la fracción de planetas en los cuales la vida realmente aparece, la fracción de esos planetas en los cuales emerge la vida inteligente, y la fracción de civilizaciones que desarrolla una tecnología que libera señales detectables de su existencia en el espacio.

Basados en los recientes descubrimientos de exoplanetas, Frank y Sullivan suponen que un quinto de todas las estrellas tiene planetas habitables en órbita alrededor de ellas. Esto les lleva a concluir que debería haber otra civilización tecnológicamente avanzada ahí fuera, a menos que la posibilidad de que tal civilización se desarrolle en un planeta habitable en el universo observable sea menor a 1 en 1024 (¡un 1 con 24 ceros!). Para nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, las posibilidades de ser la única civilización tecnológicamente avanzada son de 1 en 60 mil millones. Por lo tanto, es muy posible que otras especies inteligentes, tecnológicamente avanzadas hayan evolucionado antes que nosotros. Aún si una de cada millón de estrellas tiene una especie tecnológicamente avanzada hoy, eso todavía arrojaría un total de 300.000 de tales civilizaciones en toda la galaxia.

El talón de Aquiles de estos cálculos estadísticos son claro está, las incertidumbres biológicas; la Tierra es el único planeta en el cual sabemos que existe vida. La aparición de vida puede ser extremadamente improbable, y de igual manera la evolución de tecnología. Después de todo hay muchas especies inteligentes en nuestro planeta, incluyendo delfines, pulpos, monos, loros, y elefantes, pero sólo una vez en 4 mil millones 600 mil años ha evolucionado una especie tecnológicamente avanzada.  La vida no puede haber aparecido en el muy temprano Universo hasta que elementos más pesados producidos por explosiones de muchas supernovas llegaron a ser abundantes.

No obstante, Frank y Sullivan piensan que su cálculo de 1 en 1024 constituye una “línea pesimista”  --un salto más bajo en la probabilidad de que una o más especies tecnológicas hayan evolucionado a lo largo del tiempo. Esa es una buena noticia para la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI) aunque no nos ayude a saber dónde buscar.

Dirk Schulze-Makuch es un profesor de astrobiología en la Universidad del Estado de Washington y ha publicado siete libros referidos al campo de la astrobiología y la habitabilidad planetaria. Además, es profesor adjunto del Centro Beyond en la Universidad Estatal de Arizona y actualmente también ejerce como profesor invitado en la Universidad Técnica de Berlín, en Alemania.

Extraído de "Air & Space Magazine", Mayo 3 de 2016.
Traduccion especial para UAPSG-GEFAI por Milton W. Hourcade