La Singularidad Desnuda

Un universo impredecible de pensamientos y cavilaciones sobre ciencia, tecnología y otros conundros

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¿Merece la pena construir un escudo anti-asteroides?

Posted by Carlos en enero 23, 2008

Parece que al final nuestra esperanza de ver a 2007WD5 impactar contra la superficie de Marte se disipa, y aunque sólo sea por unos 26,000 km el asteroide pasará de largo. Según las estimaciones actuales de su trayectoria, no hay tampoco riesgo de colisión con Marte o con la Tierra en el próximo siglo, lo que nos da un colchón de seguridad (al menos en lo que a este asteroide respecta) para hipotetizar un poco, y plantearnos que habría pasado si este asteroide hubiera llevado rumbo de colisión no con Marte, sino con la Tierra. Indudablemente, hay poco que hubiéramos podido hacer al respecto , ya que en el momento carecemos de protección efectiva contra asteroides. Se han propuesto diferentes estrategias al respecto (véase un informe reciente de la NASA [pdf, 771KB]), ya sea para destruir un posible objeto en trayectoria de impacto, o para desviar su curso, pero por el momento no se ha intentado poner en funcionamiento ningún sistema de protección anti-asteroide, en parte por limitaciones tecnológicas, y en parte por limitaciones prácticas. Esto nos lleva a la siguiente cuestión: ¿merece la pena construir un escudo anti-asteroides de estas características?

Asteroid deflection (M Vasile et al, University of Glasgow)
Credit: M Vasile et al, University of Glasgow

En principio parece que la respuesta obvia a la anterior cuestión es que sí, y de hecho ésa sería la respuesta correcta si no hubiera otras variables en juego. Sin embargo, estamos en un mundo de recursos limitados, por lo que para determinar si merece la pena un sistema de protección contra asteroides (o cometas) hay que realizar al menos una estimación de los costes y beneficios de tal sistema, y ponerlo a la par con otros riesgos existenciales a los que la Tierra o la Humanidad está sujeta (enfermedades, cambios climáticos, etc.). Aunque una estimación de estas características pueda parecer extraña, máxime si consideramos por ejemplo eventos de impacto con alto riesgo (o incluso seguridad) de extinción total, hay que partir de la base que dichos eventos son de naturaleza estocástica, y que cuanto mayor es el riesgo del impacto, menor es su probabilidad. Pudiera ser entonces que la prevención de un riesgo fatal pero improbable consumiera recursos necesarios para la prevención de otros riesgos menos serios, pero mucho más probables.

Un análisis de estas características ha sido realizado por Jason G. Matheny, un estudiante doctoral del Departmento de Salud Pública y Gestión de la Johns Hopkins University, en un trabajo titulado

publicado en Risk Analysis, y del que puede verse una versión preliminar aquí. Matheny parte de la base de que el coste de un sistema de protección como el reseñado puede estar entre 1G$ y 20 G$ (hay un informe de 2006 de la NASA en ese sentido que puede verse aquí [¡cuidado, pdf de 22MB!]). Supongamos además que ese sistema de protección tiene una eficacia pe=0.5 (i.e., con una probabilidad del 50% destruiría o desviaría un objeto en rumbo de colisión con la Tierra) y una vida de un siglo. Una circunstancia muy importante que no puede ser obviada aquí hace referencia a que si efectivamente el sistema tiene éxito y evita una colisión con riesgo de extinción, no sólo se salvan las vidas de los habitantes actuales de la Tierra en ese momento, sino también las de todos sus descendientes futuros. Necesitamos entonces una estimación del patrón de crecimiento de la población. Por simplicidad puede suponerse que la población terrestre se estabilizará en unos P=1010 habitantes, y que perdurará en el tiempo T=1-2 millones de años (Matheny considera 1.6 millones, que fue lo que sobrevivió el homo erectus). Estaríamos hablando entonces de PT=1.6·1016 años-vida. Si consideramos la posibilidad de un impacto durante este siglo, en el caso de un objeto de 10 km (capaz de causar la extinción de la humanidad), rondaría pa=10-6. Por lo tanto, la esperanza del número de años-vida que se podrían salvar es PTpape=8·109 años-vida. Si el sistema cuesta 20 G$, el coste efectivo es de 2.5$ por año-vida.

Esta cifra puede parecer ridícula, sobre todo si se compara con el gasto sanitario, que en la UE supera los 2,000€ por persona y año. Esto es lo que hace Matheny precisamente, pero esta comparación requiere varios matices. En primer lugar sólo son cifras comparables si se asume que ese gasto sanitario se mantendrá constante de aquí al final de la existencia de la especie humana. En segundo lugar, es cuestionable que esas vidas futuras deban contabilizarse al mismo nivel que las vidas actuales, o la de nuestros descendientes directos (no es lo mismo un hijo o un nieto, que un hipotético tatara…(n)…nieto en grado milésimo). Esta segunda circunstancia sí que es tenida en cuenta por Matheny, que presenta un análisis en el que se introduce una depreciación de estas vidas futuras. Una depreciación de un 1% anual de las vidas futuras conduce a un coste ajustado de 40,000$ por año-vida. Esto ya es claramente superior al coste sanitario, pero quizás esa depreciación pueda parecer excesiva (implica que una vida actual vale lo mismo que diez mil millones de vidas dentro de 2300 años). En cualquier caso, si jugamos con los números podemos ver que incluso una depreciación de sólo el 0.05% conduciría a una cifra similar a la del gasto sanitario. Esta depreciación del 0.05% sería consistente con una estimación de que la especie humana no alcanzaría 20,000 años más de existencia con un 99.99% de probabilidad.

Matheny recurre a un modelo de depreciación alternativo en el que a partir de los 300 años no se produce reducción de valor de los años-vida, y llega a un coste ajustado de 140.65$ por año-vida, lo que le lleva a afirmar la utilidad relativa de un sistema de protección contra asteroides, o al menos la relativa baja dotación presupuestaria que se le da a la puesta en marcha del mismo. Personalmente encuentro este argumento incompleto, ya que no tiene en cuenta el coste de oportunidad de esa inversión, y lo que ésta supondría en años-vida futuros [Excel, 862 KB] si se dedicara por ejemplo a la investigación médica. No disponer de un escudo anti-asteroides es jugar a la ruleta rusa, pero también lo son las diferentes enfermedades que cada año acaban con casi el 1% de la población mundial, y para estas últimas el tambor tiene muchos menos huecos. Quizás haya que buscar soluciones de compromiso e invertir en la detección temprana de objetos susceptibles de presentar riesgo de impacto, maximizando de esta manera el tiempo de reacción.

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Disminuyen las probabilidades de impacto de 2007WD5 sobre Marte

Posted by Carlos en enero 3, 2008

La NASA ha emitido un comunicado en el que informa que las probabilidades de impacto de 2007WD5 sobre Marte se han reducido ligeramente, y pasan a ser del 3.6% (aproximadamente 1 entre 28) frente al 3.9% anterior. La nueva estimación se ha realizado a partir de las observaciones realizadas desde el Observatorio Magdalena Ridge del New Mexico Institute of Mining and Technology, dotado de un telescopio de 2.4 metros. La zona de incertidumbre se ha reducido a un tercio, y es posible que posteriores estimaciones más precisas dejen a Marte fuera de la misma.

2007WD5 updated trajectory and uncertainty region

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Posible impacto de 2007WD5 sobre Marte el 30/01/08

Posted by Carlos en diciembre 22, 2007

Actualización (03/01/2008): Las posibilidades de impacto se reducen ligeramente a un 3.6% en una nueva estimación más ajustada.

Actualización (29/12/2007): Una nueva estimación más ajustada de la trayectoria de 2007WD5 ha reducido la zona de incertidumbre a 400,000 km, e indica que las probabilidades de impacto se triplican: ahora son del 3.9% (1 entre 25).

2007WD5 es uno de los múltiples objetos próximos a la Tierra catalogados hasta la fecha. Su órbita le lleva en torno al Sol a una distancia de entre 1.01AU y 4.06AU, empleando unos 1476 días para completar su traslación. Lo que hace en estos momentos especial a este objeto (cuyo diámetro es de entre 40m y 90m) es que para finales de enero del año próximo -concretamente para el 30 de enero, sobre las 10:55 UT- existe una posibilidad del 1.3% de que impacte sobre Marte. Esta probabilidad -aún siendo pequeña en término absolutos- no es nada despreciable para lo que suele ser habitual con este tipo de objetos. La estimación actual es que pasará a unos 50,000 km de la superficie de Marte, pero la zona de incertidumbre se extiende a lo largo de un millón de kilómetros, lo que pone a Marte en el punto de mira. La figura inferior muestra una animación de la trayectoria de 2007WD5 y la zona de incertidumbre de la misma.

De producirse un impacto, éste sería sobre la zona ecuatorial de Marte. 2007WD5 impactaría a una velocidad de 13.5 km/s, y liberaría una energía equivalente a una explosión de 3MT (esto es, del mismo orden de magnitud que el evento de Tunguska). Un impacto de estas características podría producir un cráter de 1km de diámetro, similar al Meteor Crater de Arizona. Presenciar un evento de estas características constituiría más allá de la espectacularidad del mismo, una extraordinaria fuente de información sobre los efectos que el impacto de un asteroide tiene sobre un planeta rocoso. Y como dice el bien conocido refrán, cuando las barbas de tu vecino veas pelar…

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La caldera de Yellowstone se eleva a un ritmo sin precedentes

Posted by Carlos en noviembre 12, 2007

La caldera de Yellowstone se asienta sobre uno de los puntos calientes más conocidos del planeta. Estos puntos calientes se producen cuando un penacho de magma a alta temperatura del manto asciende hasta la corteza terrestre, que funde dando eventualmente lugar a fenómenos volcánicos si llega hasta la superficie. En el caso concreto de Yellowstone, el penacho lo podemos visualizar como un embudo de unos 600 km de profundidad, estrecho en su base en el manto, y que se expande a una anchura de unos 500 km en su parte superior, situada a unos 50 km de profundidad. Ocasionalmente el magma de este penacho alcanza la gran cámara magmática situada a unos 8 km bajo Yellowstone, que podemos imaginar como una especie de gigantesca esponja en cuyos intersticios se acumula la roca fundida (véase la imagen inferior). Normalmente este magma se va enfriando y solidificando, liberando agua y otros gases a gran temperatura. Este proceso da lugar a toda la actividad hidrotermal que se observa en la superficie, y es responsable de que el fondo de la caldera se eleve debido a la presión en su interior.

Magma chamber under Yellostone
Credit: Chang et al., Science

Los geólogos llevan observado y midiendo el movimiento de la base de la caldera desde 1923, periodo durante el que se han producido elevaciones y descensos suaves. Aunque el proceso es complejo, ya que a veces suben unas zonas de la caldera y bajan otras, en promedio se ha observado un crecimiento de 1-2cm anuales de 1923 a 2004. Sin embargo, desde verano de 2004 la caldera está subiendo a un ritmo de 7cm por año, esto es, aproximadamente el triple de lo habitual. Esto es de lo que Wu-Lu Chang y colaboradores, de la Universidad de Utah y del U.S. Geological Survey, informan en un trabajo titulado

publicado esta semana en Science. Los datos han sido obtenidos a través de mediciones con GPS e InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar), y los autores los interpretan -de acuerdo con simulaciones informáticas- a la luz de un incremento del volumen de magma de 0.1 km3 al año. La roca fundida se acumula en la parte superior de la cámara magmática, ocupando una superficie de 1200 km2. Redistribuciones del fluido en la cámara explicarían porqué ciertas zonas de la caldera bajaron de nivel, así como que la actividad sísmica se concentrara en la zona norte de la misma.

A pesar de esta elevación sin precedentes de la caldera de Yellowstone, nada presagia que vaya a haber una gran erupción en ciernes. De hecho el número de temblores sísmicos se ha reducido a la mitad en este último periodo. Hay que recordar en cualquier caso que las grandes mega-erupciones en Yellowstone se produjeron hace 2 millones de años, 1.2 millones de años y 630,000 años, por lo que estamos ahora muy cerca del tiempo medio entre erupciones. Un evento de este tipo alcanzaría muy probablemente la categoría 8 en el índice de explosividad volcánica, al igual que en anteriores ocasiones. Si la explosión del Monte Tambora en 1815 alcanzó la categoría 7, y dio lugar a lo que se llamó el “Año sin Verano”, es fácil imaginarse lo que una erupción de al menos un orden de magnitud superior podría acarrear, aunque quizás sea mejor no pensar demasiado en ello.

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Catástrofes evolutivas y razonamiento antrópico

Posted by Carlos en octubre 6, 2007

La hipótesis de la Tierra Rara es un conocido argumento en astrobiología que asegura que la emergencia de vida pluricelular (por no hablar ya de vida inteligente) en la Tierra es el resultado de la improbable confluencia de numerosas circunstancias de orden astrofísico y geológico. Un elemento central de la hipótesis es el llamado fenómeno Goldilocks (en honor al personaje de una historia popular inglesa -Ricitos de Oro- a quien no le gustaba el porridge ni muy frío ni muy caliente), según el cual la existencia de vida en la Tierra se basa en que diversos parámetros (temperatura, presión, etc.) están dentro de un cierto rango muy limitado de valores admisibles.

K/T ImpactEste tipo de razonamientos antrópicos suelen emplearse por ejemplo para dar respuesta a la paradoja de Fermi: si la vida pluricelular es un fenómeno raro en el Universo, tanto más lo es la existencia de vida inteligente. En nuestro caso concreto, nuestra evolución es el resultado de diferentes eventos entre los que pueden destacarse numerosas extinciones masivas provocadas (o precipitadas/potenciadas/…) por fenómenos externos. Pensemos por ejemplo en el impacto de Chicxulub hace 65 millones de años: si el cuerpo que impacto contra la Tierra hubiera sido un orden de magnitud más pequeño hubiera provocado una gran catástrofe a escala local, pero más difícilmente una extinción masiva. Por otra parte, si hubiera sido un orden de magnitud mayor, es posible que la extinción hubiera alcanzado a casi todas las formas de vida compleja. Por supuesto, no puede saberse qué rumbo hubiera tomado la evolución de no mediar este tipo de eventos, y quizás un dinosaurio inteligente se estaría haciendo preguntas similares ahora.

La cuestión en cualquier caso es hasta qué punto nuestra observación sobre la historia pasada de la Tierra es extrapolable (en el sentido que sea) a otros posibles planetas extrasolares, y al hipotético surgimiento de vida en los mismos. Esto es lo que Milan M. Ćirković, del Observatorio Astronómico de Belgrado, estudia en un trabajo titulado

aceptado para publicación en el International Journal of Astrobiology. El análisis de Ćirković indica que nuestra propia existencia como observadores condiciona nuestras estimaciones sobre la probabilidad de diferentes eventos catastróficos por un efecto de selección de observaciones. Para ilustrarlo describe un ejemplo simplificado. Supongamos una cierta catástrofe C cuya probabilidad a priori en un millón de años es p. Supongamos ahora que de haberse producido dicha catástrofe, la probabilidad de supervivencia de la raza humana era q. ¿Cuál es la probabilidad de que se produjera la catástrofe C, dado que nosotros estamos aquí para contarlo? Si llamamos E al evento de nuestra existencia actual, tenemos que de acuerdo con el Teorema de Bayes

P(C|E) = \frac{P(C)P(E|C)}{P(C)P(E|C)+P(\neg C)P(E|\neg C)} = \frac{pq}{1-p+pq}

dado que de no ocurrir C, la probabilidad de supervivencia sería 1. Es fácil ver que P(C|E) es menor que p, y que la relación p/P(C|E) -esto es, la subestimación debida a causas antrópicas- tiende a infinito cuando menor es la probabilidad de supervivencia q. En otras palabras, la historia de la Tierra subestima la probabilidad real de eventos catastróficos, y esto es tanto más así cuanto más catastrófico es dicho evento.

Por un lado, este resultado puede verse como refuerzo de la hipótesis de la Tierra Rara, ya que indica que las probabilidades a priori de extinciones catastróficas son aún mayores. Sin embargo, debe tenerse en cuenta la salvedad introducida anteriormente acerca de nuestra identidad como observadores. El evento E ha de interpretarse como la existencia de seres humanos en este momento de la historia de la Tierra. Si se considera otro posible observador consciente en este momento habría que reconsiderar las probabilidades de supervivencia (o de promoción de la misma) para los eventos catastróficos. El impacto de Chicxulub (o cualquier otro fenómeno que pudiera haber causado o precipitado la extinción de los dinosaurios) fue un golpe de suerte para nosotros, pero supuso el golpe de gracia para otros hipotéticos observadores inteligentes.

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El Año sin Verano: volcanes y guerra nuclear local

Posted by Carlos en diciembre 11, 2006

Cuando hablamos de volcanes es posible que lo primero que se nos venga a la cabeza sea el Vesubio sepultando Pompeya, el Snæfell a través del cual Julio Verne comenzaba el “Viaje al Centro de la Tierra”, o el Krakatoa y su formidable explosión de 1883. Esta última fue realmente colosal, ya que tuvo una potencia equivalente a 100 megatones (5,000 veces la bomba de Hiroshima), y generó el que se considera el sonido más fuerte jamás registrado (180 dBSPL a 100 millas; como referencia, el umbral del dolor se sitúa en 134 dBSPL), audible a 6,000 km de distancia. Como resultado de la explosión, se lanzaron al aire unos 25 km3 de roca que oscurecieron el sol de tal manera que durante el año posterior la temperatura media bajó en 1.2ºC, y el clima no se estabilizó hasta cinco años después.

Índice de Explosividad Volcánica

Con todo y con eso, la explosión volcánica del Krakatoa “sólo” alcanzó la categoría 6 en el índice de explosividad volcánica (IEV), que llega hasta el 10. Hay un evento también reciente en términos históricos cuya potencia fue muy superior: la explosión del Monte Tambora en 1815. De acuerdo con las crónicas, en el momento de la explosión la montaña se convirtió en una masa fluida de fuego líquido, cuyo estallido tuvo una potencia 4 veces superior a la del Krakatoa, alcanzando la categoría 7 en el IEV. Unos 100 km3 de roca fueron lanzados al aire en una columna que alcanzó los 43 km de altura (la estratosfera), y cuyos restos más finos permanecieron en la atmósfera a una altura de 10-30 km durante años. Precisamente, son los efectos a largo plazo los que hicieron esta explosión memorable.

El año siguiente a la explosión -1816- se conoce como el “Año sin Verano“, o el “Año de la Pobreza”. En las tierras del Noreste americano la escarcha acabó con las cosechas en pleno mes de mayo, y hubo tormentas de nieve en Cánada y Nueva Inglaterra durante el mes de junio. En Europa las cosas no fueron diferentes: enormes tormentas, inundaciones fluviales, escarcha en agosto, y fenómenos tan sorprendentes como nevadas marrones en Hungría, o nevadas rojas en Italia. Los efectos socioculturales fueron también impresionantes: hubo hambrunas y revueltas en Europa, y en los EE.UU. se impulsó la emigración hacia el Oeste en busca de tierras fértiles. Se cuenta también que fue durante este año sin verano que Mary Shelley y John W. Polidori escribieron “Frankestein, o el moderno Prometeo“, y “El Vampiro” respectivamente, o que Karl Drais inventó el velocípedo (buscando un medio de transporte alternativo a los coches de caballos, debido a la escasez de piensos).

Explosión atómica de NagasakiSi todo lo anterior parece cataclísmico, no es difícil imaginar los resultados de una guerra nuclear. Quizás más sorprendentes (sólo en principio, pero no a la vista de lo comentado anteriormente sobre volcanes) sean las consecuencias de una guerra nuclear regional. A. Robock, de la Universidad de Rutgers, y colaboradores (de la propia Universidad de Rutgers, de la Universidad de Colorado, y de la Universidad de California; uno de estos colaboradores es R. Turco, miembro del equipo que definió el concepto de invierno nuclear) han analizado las consecuencias climáticas de un conflicto de estas características en un artículo titulado

y publicado en la revista Atmospheric Chemistry and Physics Discussions. Una guerra entre potencias del Tercer Mundo con bombas tan “pequeñas” como las de Hiroshima, causaría efectos devastadores en el clima a nivel global (por no hablar de las víctimas mortales directas, que podrían rondar fácilmente los 10 millones de personas). Las temperaturas bajarían globalmente varios grados, se destruirían totalmente infinidad de cosechas durante varios años, y se dañaría gravemente la capa de ozono. Las víctimas indirectas en otras partes del mundo (especialmente las más pobres) sobrepasarían con creces a las víctimas directas. Conclusiones hay muchas, pero una especialmente siniestra: hay ciertas líneas rojas que una vez sobrepasadas acarrearían consecuencias que dejarían pequeña a la más atroz de las guerras convencionales. Si se analizan las implicaciones en un escenario de garantizar el mal menor, uno no puede menos que estremecerse.

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