Внеземные формы жизни могут оказаться отчасти или существенно отличными от земных, и методы, основанные на поиске в качестве биосигнатур определенных молекул могут оказаться неподходящими для обнаружения существ, прошедших иной путь развития. Команда исследователей из Японии и США применила технику машинного обучения, которая, в сочетании с масс-спектрометрией, позволяет классифицировать сложную органику, каким бы ни было ее происхождение.
Существует несколько способов, которые современные астрономы применяют для поиска внеземной жизни. Можно слушать радиосигналы из глубокого космоса, искать отличия в составе атмосферы планет или собирать образцы грунта и льда для анализа, как это делает марсоход «Персеверанс». В 2024 году NASA планирует отправить аппарат за образцами со спутника Юпитера Европы, а в 2027 году в рамках миссии Dragonfly – сесть на Титан.
Основной метод поиска следов жизни с помощью спускаемых аппаратов – масс-спектрометрия. Она позволяет одновременно измерять множество составляющих в образцах и выявлять своего рода их «отпечаток». Тем не менее, интерпретировать результаты такого анализа бывает трудно, пишет EurekAlert.
Насколько известно нашей науке, вся жизнь на Земле построена по одному и тому же молекулярному принципу, что позволяет сделать вывод, что она произошла из единого источника. Однако в моделях примитивных процессов, которые могли привести к зарождению жизни на Земле, отмечаются схожие, но не полностью идентичные версии молекул.
Более того, естественные химические процессы также способны производить многие из кирпичиков биологических молекул. Поскольку мы все еще не нашли образца внеземной жизни, возникает концептуальный парадокс: мы не знаем, развивалась ли жизнь во Вселенной по тем же законам, что и на Земле, поэтому не можем с уверенностью утверждать, что найденная на другой планете молекула не указывает на наличие внеземной жизни.
Группа ученых под руководством специалистов из Токийского технологического института решили подойти к этой проблеме с помощью комбинации двух методов. Применив метод резонансной масс-спектрометрии с Фурье-преобразованием (FT-ICR MS), они измерили спектр масс большого числа комплексных органических молекул, включая полученные из небиологических образцов, органику из метеоритов, выращенные в лаборатории микроорганизмы и необработанную нефть. Эти образцы содержали десятки тысяч отдельных молекулярных соединений.
В отличие от традиционного подхода, ученые не стали идентифицировать по-отдельности каждую молекулу, а агрегировали данные и посмотрели на общую статистику и распределение сигналов. Сложные органические молекулы обладали разными «отпечатками», которые намного сложнее заметить человеку.
Загрузив эти данные в алгоритм машинного обучения, исследователи обнаружили, что он смог классифицировать образцы по принадлежности к биологическим и небиологическим видам с точностью около 95%. Важно подчеркнуть, что перед этим они значительно упростили необработанные данные, чтобы они оказались похожими на собранные с помощью инструментов, установленных на борту космических аппаратов.
Исследование ученых открывает множество интересных вариантов использования масс-спектрометрии в астробиологии.
Год назад NASA выдало первый грант на поиск технологических сигнатур в космосе, не связанных с радиосигналами. Группа ведущих астрофизиков США составят библиотеку следов внеземных цивилизаций, развитых до степени получения энергии своего солнца и загрязнения атмосферы фреоном. То есть соответствующих текущему развитию нашей цивилизации.
***
Мы рассказываем о самых интересных новостях науки и технологий - от наступающей тотальной автоматизации до альтернативной энергетики, от искусственного интеллекта до медицины будущего. Присоединяйтесь, с нами всегда интересно и познавательно.
Хайтек+ уже много месяцев входит в 30-ку лучших каналов Дзена. Подписывайтесь и рекомендуйте нас друзьям.