Когда ровер или космический зонд находит на другой планете аминокислоты, в пресс-релизах начинает играть торжественная музыка. Но астробиологи обычно лишь устало вздыхают. Проблема в том, что «кирпичики жизни» отлично образуются и без всякой биологии — их полно в обычных метеоритах, а в лабораториях они легко синтезируются в условиях, имитирующих открытый космос. Поэтому само по себе наличие органики давно перестало быть неопровержимой уликой.
Новая работа международного коллектива ученых, опубликованная в журнале Nature Astronomy, предлагает элегантный выход из этого тупика. Исследователи доказали, что главным признаком биологической активности могут быть не сами молекулы, а скрытый математический порядок их распределения. И чтобы его увидеть, не нужно отправлять к Юпитеру новые зонды, стоимостью в миллиарды долларов — достаточно применить статистику к данным, которые аппараты могут собирать уже сейчас.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
«Астробиология — это, по сути, криминалистика, — рассуждает ведущий автор исследования Гидеон Иоффе (Gideon Yoffe). — Мы пытаемся реконструировать процессы по неполным уликам, да еще и с крайне ограниченными данными от миссий, которые стоят безумно дорого и летают крайне редко».
Долгое время ученые искали конкретный «химический отпечаток» или биомаркер. Но соавтор статьи Фабиан Кленнер (Fabian Klenner) подчеркивает: жизнь производит не просто молекулы, она создает организационный принцип.
Чтобы выявить этот принцип, ученые позаимствовали математический аппарат из экологии. Экологи оценивают биоразнообразие лесов или океанов по двум параметрам: «богатству» (сколько разных видов присутствует) и «равномерности» (насколько однородно они распределены, или нет ли явного доминирования одного вида). Иоффе, специалист по науке о данных, ранее применявший этот подход для изучения древних человеческих культур, решил применить ту же логику к инопланетной химии.
Команда собрала около 100 существующих баз данных химических анализов. В выборку попали микробы, земные почвы, метеориты, астероиды, лабораторная «синтетика» и даже окаменелые скорлупки яиц динозавров. В центре внимания оказались две группы молекул, которые всегда ищут на других планетах: аминокислоты и жирные кислоты.
Результаты оказались поразительно четкими. Организмы оставляют статистический отпечаток, который математически сепарируется от «неживой» химии.
Выяснилось, что аминокислоты биологического происхождения всегда более разнообразны и распределены более равномерно, чем те, что образовались абиотическим (небиологическим) путем. А вот с жирными кислотами картина зеркальная: биологические процессы распределяют их неравномерно (вероятно, потому что организмы синтезируют и накапливают строго специфические липиды для своих нужд), тогда как неживые химические реакции выдают скучный, но зато очень равномерный набор жирных кислот.
Более того, статистический метод оказался настолько надежным, что смог определить степень сохранности биоматериала. Алгоритм не просто делил образцы на «живое» и «мертвое», но и выстраивал градиент деградации. Даже в окаменелостях динозавров, чья органика подверглась суровому испытанию временем, математика все еще видела призрачный паттерн древней биологической активности.
Планетология сейчас переживает золотой век миссий к ледяным мирам. Зонд Europa Clipper уже летит к Юпитеру, чтобы изучать подледный океан Европы. Европейское космическое агентство отправило аппарат JUICE, Япония готовит миссию MMX за грунтом с марсианских спутников. Эти аппараты будут собирать масс-спектрометрические данные, измеряя соотношения органических соединений.
Раньше химикам пришлось бы ломать голову, споря, образовалась ли найденная в гейзерах Энцелада аминокислота в результате жизнедеятельности подводных микробов или просто сварилась в горячих источниках из неорганических компонентов. Теперь у них есть строгий математический фильтр.
Авторы работы, впрочем, призывают не впадать в эйфорию. Ни один, даже самый изящный статистический метод, не станет окончательным доказательством обнаружения внеземной жизни. Фабиан Кленнер напоминает, что любое заявление такого масштаба потребует множества независимых линий доказательств — химических, геологических и контекстуальных.
Космические агентства десятилетиями ломали головы над созданием все более сложных и дорогих «химических носов» для марсоходов, а часть ответа на главный вопрос Вселенной все это время скрывалась не в самих молекулах, а в том, как именно они сложены в таблицах с данными.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Левые аминокислоты и правые сахара. Как квантовая физика разгадала главную «зеркальную» тайну жизни
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.