В продължение на десетилетия водещите космически агенции по света разработват инструменти за търсене на извънземни цивилизации, основавайки се на едно ключово предположение: биологията винаги оставя след себе си специфични молекули.
Смяташе се, че изпращането на правилната сонда и откриването на правилните химични съединения по същество ще даде отговор на въпроса за живота извън Земята, според списание Nature Astronomy.
Установен е критичен недостатък в дългогодишното виждане на астрофизиците. Същите тези „живи“ молекули, включително аминокиселините (градивните елементи на протеините), могат да се формират без абсолютно никакво участие на живи организми – например в замръзналата вътрешност на метеорити или в близост до хидротермални извори в дълбокия океан.
Какъв е скритият химичен капан?
През последните години аминокиселини бяха открити както в проби от астероиден прах, донесени от дълбокия космос, така и в изкуствени лабораторни смеси. Ето защо самото засичане на органични съединения на друга планета никога не е било окончателно доказателство за живот. Химичните процеси във вселената работят и в двете посоки, което обърква учените.
Гидеон Йофе, доктор на науките от Института за наука „Вайцман“ в Израел, предложи изход от тази безизходица. Неговият екип съветва да се спре изследването на всяка молекула поотделно под микроскоп. Вместо това учените трябва да оценяват по-широката картина – скрития статистически модел на това как тези молекули са разпределени в рамките на общата смес.
Решението дойде от неочаквана област: математически модели, използвани от земните еколози за измерване на биоразнообразието в горите и кораловите рифове. Биолозите оценяват здравето на дадена екосистема по два параметъра: колко вида съществуват там и колко равномерно са разпределени те. Ливада с 20 вида цветя в равни пропорции изглежда напълно различно от математическа гледна точка в сравнение с поле, доминирано от един-единствен бурен.
Как изглежда паспортът на извънземния живот?
Този екологичен принцип на броене беше успешно адаптиран за тестване на космически биосигнатури. Живата природа показва строга селективност, която не е характерна за неживата химия:
Аминокиселини. В биологичните проби различните видове аминокиселини са разпределени в сравнително равни пропорции. В неживата химия реакциите са склонни да произвеждат големи количества само от няколко „предпочитани“ вида, докато пренебрегват останалите.
Мастни киселини. Тук сигналът работи по обратния начин. Живите организми натрупват мастни киселини в къси, сдвоени вериги. Неживата химия произвежда хаотично и силно равномерно разпределение на дължините на веригите.
За да тестват теорията, изследователите са пропуснали повече от 100 съществуващи масива от данни през своя математически алгоритъм. Те включвали проби от земни микроби, дълбоководни утайки, метеорити, древни фосили и синтетични органични съединения. Резултатът бил поразителен: математиката разделила биологията от неживата химия с почти перфектна точност във всеки един случай.
Нещо повече, тестът бил в състояние да измери нивото на деградация. Дори при изследване на силно разградени кости и яйчени черупки от динозаври, където почти не са останали биологични молекули, алгоритъмът все пак ясно идентифицирал техния биологичен произход чрез остатъчните статистически сигнатури.
Какво означава това за бъдещите космически мисии?
Основното предимство на новия метод е, че той не изисква екзотични или изключително скъпи инструменти. Математическият модел работи на базата на относителния химичен състав – данни, каквито съвременните масспектрометри, вече намиращи се на борда на повечето междупланетни сонди, могат да осигурят.
Тази технология би могла да бъде приложена към огромните архиви от данни от мисии на НАСА в близко бъдеще. Планира се също така тя да бъде интегрирана в системите на космическия апарат Europa Clipper, който в момента пътува към ледената луна на Юпитер, за да изследва нейния подповърхностен океан.
Преди се смяташе, че радиацията на Юпитер мигновено би унищожила деликатните органични съединения на повърхността на луната, което би обезсмислило търсенето. Симулациите обаче показват, че дори под въздействието на силна радиация, уникалният статистически маркер се разпада много бавно. Това би трябвало да бъде напълно достатъчно за бъдещ спускаем апарат да събере ледена проба и потенциално да потвърди наличието на извънземен живот.
