В течение десятилетий ведущие космические агентства мира создавали инструменты для поиска внеземных цивилизаций, опираясь на один постулат: биология всегда оставляет после себя конкретные молекулы. Считалось, что достаточно отправить правильный зонд, найти нужные химические вещества, и вопрос существования жизни за пределами Земли решится сам собой
Об этом пишет РБК-Украина со ссылкой на исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy.
В устоявшемся взгляде астрофизиков обнаружили критический недостаток. Те же "живые" молекулы, включая аминокислоты (кирпичики для построения белков), спокойно формируются без какого-либо участия живых организмов - например, в замерзших недрах метеоритов или вблизи глубоководных термальных источников.
В последние годы аминокислоты находили и в образцах астероидной пыли, привезенной из далекого космоса, и в искусственных лабораторных смесях. Именно поэтому сама по себе находка органики на другой планете никогда не была стопроцентным доказательством. Химические процессы во Вселенной работают в обе стороны, тем самым запутывая ученых.
Гидеон Йоффе, доктор наук из Научного института Вейцмана в Израиле, предложил выход из этого тупика. Его команда призывает прекратить рассматривать каждую молекулу отдельно под микроскопом. Вместо этого, считают ученые, надо оценивать более широкую картину - скрытый статистический паттерн того, как именно эти молекулы распределены между собой в общей массе.
Решение пришло из неожиданной сферы: математических моделей, которые земные экологи используют для подсчета биоразнообразия в лесах и на коралловых рифах. Биологи оценивают здоровье экосистемы по двум параметрам - сколько видов здесь живет и насколько равномерно они расселены. Поляна с 20 видами цветов в равных пропорциях выглядит для математики совсем иначе, чем поле, где полностью доминирует только один сорняк.
Именно принцип экологического подсчета, описанный выше, ученые успешно адаптировали для тестирования космических биосигнатур. Дело в том, что живая природа демонстрирует строгую избирательность, которая совершенно не присуща мертвой химии:
Аминокислоты. В биологических образцах различные типы аминокислот распределяются примерно в одинаковых, равномерных объемах. В неживой химии реакции всегда создают огромную кучу только нескольких своих "любимых" видов, полностью игнорируя другие.
Жирные кислоты. Здесь сигнал работает с точностью до наоборот. Живые организмы накапливают жирные кислоты короткими парными цепочками. Мертвая природа взамен порождает хаотичный и максимально однородный спектр длин.
Для проверки теории авторы исследования прогнали через свой математический алгоритм более 100 готовых баз данных. Туда входили образцы земных микробов, глубоководные осадочные породы, метеориты, древние окаменелости и искусственная органика. Результат оказался потрясающим: математика с идеальной точностью разделила биологию и мертвую химию в каждом отдельном случае.
Более того, тест научился видеть уровень деградации. Даже когда ученые проверили полностью разрушенные временем кости и скорлупы яиц динозавров, где живых молекул почти не осталось, алгоритм все равно четко распознал биологическое происхождение по остаткам цифрового следа.
Главное преимущество нового метода - ему не нужны экзотические сверхдорогие приборы или инструменты будущего. Математическая модель работает на основе относительного содержания веществ. Эти цифры уже сейчас способны выдавать обычные масс-спектрометры, которые установлены на большинстве рабочих межпланетных зондов.
Новую технологию можно применить к гигантским архивам данных предыдущих запусков NASA уже в ближайшее время. Кроме того, алгоритм планируют интегрировать в системы управления зонда Europa Clipper, который прямо сейчас летит к ледяному спутнику Юпитера для исследования его подледного океана.
Ранее считалось, что радиация вокруг Юпитера моментально сжигает деликатную органику на поверхности спутника, делая поиски бесполезными. Моделирование показало: даже под жестким облучением уникальный статистический маркер разрушается очень медленно. Его силы точно хватит, чтобы будущий автоматический посадочный модуль успел зачерпнуть образец льда и уверенно подтвердил наличие инопланетной жизни.