Un investigador ha publicado un estudio en el que se enfrenta a un concepto muy interesante de mediados del siglo XX, las sondas de Von Neumann. En esencia, una civilización muy avanzada podría llegar a crear, en algún momento, sondas capaces de replicarse a sí mismas y explorar la galaxia… Pero ¿por qué lo haría?

Las sondas de Von Neumann son una idea del siglo XX

Allá por 1948-49, el físico, matemático, ingeniero y científico informático John von Neumann introdujo al mundo su concepto de ensambladores universales. En esencia, una especie de robots capaces de replicarse a sí mismos. Las ideas y anotaciones de Von Neuman fueron recopiladas posteriormente en un libro titulado Theory of self-reproducing automata (teoría de los autómatas autorreplicables). Se publicó en 1966, tras su fallecimiento. Con el tiempo, la teoría ha resultado tener implicaciones en SETI, la búsqueda de vida extraterrestre inteligente.

Las sondas de Von Neumann y las civilizaciones...
¿Cómo se comportarían dos civilizaciones vecinas? Crédito: Tom/Flickr

Se ha planteado, en alguna que otra ocasión, que una civilización avanzada ya debería haber desplegado este tipo de sondas. Gregory L. Matloff, un profesor asociado en el Instituto de Tecnología de la Ciudad de Nueva York (NYCCT, por sus siglas en inglés) ha explorado los motivos y desafíos técnicos de elegir el camino de las sondas capaces de replicarse a sí mismas. En el estudio, explora por qué, una civilización avanzada, podría optar por utilizar sondas Von Neumann. Ha analizado diferentes métodos de viaje interestelar, entre otros factores.

Ha tenido en cuenta cosas como estrategias de exploración e, incluso, dónde podríamos encontrar esas sondas. El trabajo de Matloff, pionero en el campo de la tecnología de velas solares, ha sido usado por la NASA para desarrollar conceptos de sondas interestelares. También para desviar asteroides potencialmente peligrosos y alejarlos de la Tierra. En 2016, fue designado consejero del proyecto Breakthrough Starshot, del multimillonario Yuri Milner, junto a otros astrofísicos como Abraham Loeb o Philip Lubin.

¿Hay otras civilizaciones?

Es esencial tener en cuenta diferentes aspectos sobre las sondas Von Neumann. Por ejemplo, su implicación en SETI y en la Paradoja de Fermi. Durante décadas, los físicos teóricos e investigadores han utilizado la posible existencia de sondas de Von Neumann para limitar la búsqueda de vida inteligente más allá de la Tierra. Según explicaba Matloff al medio Universe Today, el camino que nos ha llevado a este punto ha sido muy largo y va más allá de una única persona. Así, analizaba cómo evolucionó el concepto de Von Neumann.

Marte podría ser el origen de una civilización de viajeros espaciales. Crédito: Jack Coggins

En algún momento de 1970, surgió la conexión entre los ensambladores universales, que planteaba Von Neumann y la exploración espacial. Fue producto de estudios interestelares de la época, como el Proyecto Dédalo (un concepto de cohete de fusión desarrollado por la Sociedad Interplanetaria Británica (BIS) entre 1973 y 1977). En pleno debate sobre si esas misiones debiesen ser tripuladas o robóticas, se rescató y aplicó el concepto de Von Neumann. No pasó mucho tiempo hasta que se hablase de la búsqueda de vida extraterrestre inteligente.

Se planteó que esas sondas podrían ser una indicación de una civilización avanzada, más vieja que la nuestra, que ya pudiese haber hecho algo así. Michael Hart y Frank Tipler, en sus respectivos estudios, destacaban que el hecho de no ver sondas interestelares parece la evidencia más convincente de que, realmente, el ser humano está solo en el universo. De hecho, es lo que se conoce como la conjetura Hart-Tipler. es una de las primeras soluciones planteadas para la Paradoja de Fermi. Tipler llegó a realizar una estimación al respecto…

¿Cuántas civilizaciones debería haber?

Según explicaba, si las civilizaciones extraterrestres avanzadas existiesen, deberían haber desarrollado la capacidad de viaje interestelar, y exploración de la Vía Láctea, en unos 300 millones de años. Así, contaba que lo necesario es un constructor universal autorreplicante. Es decir, una máquina capaz de fabricar cualquier dispositivo, siempre que disponga de materiales y un programa de construcción. Especialmente, con la capacidad de copiarse a sí mismo. Von Neumann ya había demostrado que, teóricamente, este tipo de máquinas es posible.

¿Hay sondas de Von Neumann en la Vía Láctea?
Mapa de la Vía Láctea con los datos de la sonda Gaia, y el catálogo EDR3. Crédito: ESA/Gaia/DPAC/A. Moitinho and M. Barros

A medida que se creasen copias de esa sonda, se lanzarían a las estrellas más cercanas. Cuando esas sondas llegasen a sus objetivos, a su vez, repetirían el proceso, enviando nuevas sondas desde allí a otras estrellas cercanas. Así, sucesivamente, hasta cubrir todas las estrellas de la galaxia. Carl Sagan puso en duda las conclusiones de Hart y Tipler en un ensayo. Junto a William Newman, explicaba que, aunque parecía haber una ausencia de sondas, y otras maravillas tecnológicas, no quería decir que fuese algo concluyente.

Como se resumió, en una frase muy conocida, la ausencia de evidencia no es evidencia de ausencia. Matloff se aproxima a la conjetura Hart-Tipler de una manera similar en su estudio, considerándola simplista y presuntuosa. A fin de cuentas, como explica, el Sistema Solar apenas ha sido explorado. Las sondas, que podrían ser muy pequeñas, podrían estar en todas partes, incluso en cráteres de la Luna. Es decir, en realidad, apenas hemos comenzado a explorar la superficie del campo de la exploración del universo. Ni siquiera hemos salido de nuestro jardín.

El método de viaje de las sondas de Von Neumann

Esto quiere decir que, en realidad, podría haber multitud de sondas en nuestro vecindario, estudiando la Tierra. O, quizá, quedaron inactivas hace mucho tiempo y, desde entonces, orbitan silenciosamente alrededor del Sol. Por lo que, para entender mejor las sondas de Von Neumann, en realidad, es necesario refinar nuestros métodos de búsqueda. Sea como fuere, el viaje interestelar por métodos convencionales es tremendamente lento. Con la tecnología moderna, tardaríamos de 19 000 a 81 000 años en llegar a Alfa Centauri (en función del sistema elegido).

Así que es necesario recurrir a conceptos más avanzados. A saber, propulsión nuclear, propulsión por fusión, aniquilación de materia y antimateria… incluso un motor de Alcubierre. Si suponemos que el ser humano ha llegado hace poco, a la historia de las civilizaciones del universo, se puede suponer que otras civilizaciones ya habrán estudiado este tipo de conceptos. En su estudio, Matloff comienza valorando las asistencias gravitacionales sin energía. La nave utiliza, simplemente, la atracción gravitacional de planetas gigantes para aumentar su velocidad.

Las misiones Pioneer 10 y 11, Voyager 1 y 2 y New Horizons han utilizado este tipo de maniobras. La más rápida de ellas (Voyager 1) llegará a Alfa Centauri en unos 70 000 años. Las asistencias gravitacionales con energía (algo conocido como maniobra de Oberth) consisten en maniobrar, utilizando los motores, cerca de un planeta masivo para aprovechar su atracción gravitacional. Según Matloff, esta maniobra permitiría a una nave duplicar la velocidad de Voyager 1. Llegaría a Alfa Centauri, por tanto, en unos 30 570 años.

Recorriendo distancias cada vez más rápido

En el caso de métodos de propulsión nucleares, Matloff calcula que una nave podría cubrir un año-luz en unos 1500 años, en el caso de una nave con propulsión eléctrico-nuclear. En el caso de una nave de fusión, en unos 3000 años. Por lo que tardarían 6550 y 13 100 años en llegar a Alfa Centauri, respectivamente. En el caso de velas que utilicen fotones (y energía eléctrica) se podría llegar a velocidades relativistas. Es decir, que supongan un porcentaje de la velocidad de la luz. En ese caso, el viaje podría durar unos 1000 años.

Un concepto tan futurista como podríamos imaginar. Este es un diseño de una nave propulsada por un agujero negro, un concepto desarrollado por Jeff Lee. Crédito: Adrian Mann

La cifra que utiliza Matloff es muy modesta, de 300 km/s (lejos de los 60 000 km/s que plantea Breakthrough Starshot). Sea como fuere, para otros sistemas de propulsión, no hay estimaciones. Simplemente porque, en estos momentos, la tecnología no es algo que podamos alcanzar. Según un estudio de la NASA, de 2003, un cohete de dos fases que utilizase un sistema de propulsión de antimateria podría llegar a Alfa Centauri en apenas 40 años. Pero esa nave necesitaría la mareante cantidad de 815 000 toneladas de combustible.

Del mismo modo (no existe la tecnología para ello) tampoco se consideran los conceptos más rápidos que la luz. En cuanto a las velas, Matloff añade que ha utilizado valores conservadores. Así, explica que la infraestructura necesaria para construir una vela de aluminio (más lenta) es mucho más simple que la necesaria para construir una vela de grafeno (más rápida). Una vela de grafeno podría llegar en unos 1000 años, viajando a más de 1000 km/s. Pero, al margen de esto, ¿qué estrategia podría seguir una civilización para lanzar sus sondas?

Cómo distribuir las sondas de Von Neumann por la galaxia

Desde el punto de vista racional, Matloff analiza las posibilidades por las que una civilización podría querer lanzar sondas de Von Neumann. A lo largo de los años ha habido planteamientos de todo tipo. Por ejemplo, el deseo de una civilización, a punto de desaparecer, de enviar esas sondas para hacer llegar diferentes mensajes. Podrían ser mensajes para destacar sus logros, o cómo evitar desaparecer por el mismo motivo que ellos, o, simplemente, una señal que recuerde que existieron. También podrían ser, simplemente, vigías.

¿Qué sistemas de propulsión usarían las sondas de Von Neumann?
Concepto artístico de una vela solar impulsada por un haz de radio generado en la superficie de un planeta. Crédito: M. Weiss/CfA.

Es decir, naves que estudien planetas como la Tierra desde una distancia segura. Esas sondas podrían haber sido desplegadas desde alguna estrella cuando pasó cerca del Sistema Solar. Otra posibilidad es que podrían ser vigías… malévolos. Es decir, sondas armadas que analicen si la Tierra es una amenaza y, si fuese necesario, destruirla. Hasta se ha planteado que esas sondas alienígenas podrían seguir en nuestro entorno. Por lo que podrían ser un buen objetivo de búsqueda para intentar encontrar señales de vida inteligente extraterrestre.

Otro concepto interesante es el de la panspermia. Una civilización podría enviar sondas de Von Neumann para repartir sus genes por otros sistemas estelares. En 1994, Tipler exploraba este concepto. Planteaba que el ser humano podría alcanzar la colonización interestelar de esta manera. Enviando sondas que llevasen óvulos fertilizados, para ser criados robóticamente en el espacio, viviendo en colonias orbitales en torno a otras estrellas. Esas colonias orbitales serían construidas por las propias sondas. Es solo uno de muchos planteamientos.

¿Una etapa de la evolución?

Incluso se ha sugerido, como variante, que esas sondas se pudiesen enviar a planetas no habitados pero capaces de albergar vida, de manera que puedan ser habitados. Algo que tendría sentido si la vida resulta ser un fenómeno tremendamente raro en el conjunto del universo. Matloff considera otra posibilidad, que ha sido muy popular en la ciencia ficción. Que una civilización envíe sondas para dirigir la evolución galáctica o, incluso, a nivel del universo. Es decir, la vida inteligente podría haber visitado la Tierra en el pasado y habernos afectado.

Habrían modificado nuestra evolución cultural o quizá, incluso, física (películas 2001, Stargate o Prometheus exploran esta idea). Carl Sagan, junto a Iosif Shklovsky planteaba que el paleocontacto (como se conoce a esta hipótesis) no debería ser descartado. Es posible que las evidencias de ese contacto pudiesen quedar preservadas en las tradiciones orales de las culturas antiguas. Todos los escenarios resultan plausibles en cierto grado. Por lo que todos tienen un impacto en la búsqueda de vida extraterrestre inteligente.

Sea como fuere, Matloff concluye que los astrónomos humanos pueden sentirse predispuestos a concentrar la atención en estrellas similares al Sol, al buscar señales de esas sondas de Von Neumann. Algo que se derivaría de la suposición de que estrellas como la nuestra son las que más probabilidad tienen de albergar mundos habitados. Esto puede afectar a la búsqueda de civilizaciones, porque podrían preferir enviar sus sondas a estrellas similares a la suya. Sin embargo, en estudios recientes se ha hablado mucho de las enanas rojas

Dónde encontrar esa vida inteligente avanzada y las sondas de Von Neumann

Las enanas rojas resultan muy interesantes a la hora de buscar planetas que pudiesen ser habitables. En este sentido, Matloff destaca que si una civilización hubiese evolucionado en un mundo rocoso (como nosotros), probablemente no vaya a ignorar esos sistemas estelares. Las sondas de Von Neumann podrían visitarlos para comprobar su estado y posible habitabilidad. Además de la búsqueda según la clasificación estelar, Matloff también considera otro escenario. ¿Dónde podríamos encontrar estas sondas en nuestro propio Sistema Solar?

Las enanas rojas, y los planetas potencialmente habitables en su entorno, parecen un objetivo razonable para las sondas de Von Neumann
Concepto artístico de una enana roja con un exoplaneta. Crédito: NASA, ESA, y G. Bacon (STScI)

En este sentido, argumenta dos escenarios y por qué no es descabellado pensar que pudiese haber sondas. Por un lado, quizá seamos la primera civilización capaz de desarrollar el viaje espacial. Por otro, es posible que estemos en algún tipo de cuarentena galáctica, siendo observados por otras civilizaciones. Si fuese así, no hay motivo alguno para pensar en esas sondas. Pero, si no es el caso, no es absurdo pensar que esas sondas de Von Neumann, de existir, también podrían encontrarse en el Sistema Solar. ¿En dónde? La Luna, asteroides cercanos a la Tierra…

Aunque Matloff cree que la mayor posibilidad de éxito, probablemente, esté en el Sistema Solar exterior. Un lugar que considera razonable es el Cinturón de Kuiper. Allí, esas sondas tendrían multitud de materiales para su construcción. Además, podrían mantener su actividad oculta. Por lo que sugiere que es el lugar por el que habría que comenzar a observar. Sea como fuere, lo cierto es que solo sabemos de un planeta habitado, que es el nuestro. También conocemos solo una civilización. Por lo que estamos ante un campo muy complejo.

Es muy difícil intuir cómo podrían comportarse otras civilizaciones

No podemos pretender introducirnos en la mente de civilizaciones que ni siquiera sabemos si existen. Y que, de existir, probablemente tengan una historia muy diferente a la nuestra. Así que lo que se hace es optar por recurrir a lo que ya conocemos e intentar refinar la búsqueda de vida extraterrestre. Esto tiene sus ventajas. Por ejemplo, podemos suponer que cualquier civilización va a estar limitada por la misma física que nosotros. A fin de cuentas, las leyes de la naturaleza funcionan de igual manera en todo el universo.

La NASA espera enviar humanos a Marte en la década de 2030. Crédito: NASA

Además, si hay civilizaciones inteligentes, probablemente tengan ciertos rasgos comunes a nosotros. La curiosidad parece razonable. ¿Cómo se comunican? ¿qué aspecto tienen? ¿cómo entienden el mundo y la vida? Eso es lo que no se puede saber. Pero se puede suponer que, si son curiosos, probablemente quieran explorar el universo. No solo para entenderlo mejor, también para buscar más información. Quizá, incluso, para saber si podría haber otras especies inteligentes al margen de ellos mismos. Son razonamientos que parecen lógicos.

Por ello, este tipo de estudios, aunque tremendamente teóricos, permiten refinar esa búsqueda. Lo que hace es someter preguntas como la planteada por la paradoja de Fermi (¿dónde está todo el mundo?) a un análisis serio. Sea como fuere, lo cierto es que el panorama no ha cambiado. De momento, la esperanza sigue siendo que, en los próximos años, se pueda confirmar que hay vida microbiana, o la ha habido, quizá en lugares como Marte. Pero quién sabe, quizá haya sondas autorreplicantes no muy lejos del Sistema Solar…

Estudio

El estudio es G. L. Matloff; «Von Neumann probes: rationale, propulsion, interstellar transfer timing«. Publicado en la revista International Journal of Astrobiology el 28 de febrero de 2022. Puede consultarse en este enlace.

Referencias: Universe Today