Jak wykryć życie na innych planetach? Naukowcom pomogą algorytmy sztucznej inteligencji

W tym artykule:

1. Jak wykryć ślady życia w kosmosie?
2. Naukowcy wykorzystali sztuczną inteligencję
3. Jak działa nowa metoda
4. Nowa metoda przebada najstarsze ślady życia

– Donosimy o znaczącym postępie w rozwiązaniu jednego z najważniejszych problemów astrobiologii. Czyli w opracowaniu prostej, niezawodnej i praktycznej metody określania biogenności materiałów organicznych w próbkach planetarnych. Zarówno na innych światach, jak i dla najwcześniejszych śladów życia na Ziemi – poinformowali badacze. Wyniki opublikowali w artykule w czasopiśmie naukowym „The Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS).

Jak wykryć ślady życia w kosmosie?

– Opracowaliśmy solidną metodę, która łączy suchą destylację, czyli pirolizę GC-MS szerokiej gamy ziemskich i pozaziemskich materiałów węglowych z klasyfikacją opartą na uczeniu maszynowym. Pozwala to osiągnąć ponad 90-procentową dokładność w rozróżnianiu próbek pochodzenia abiotycznego – czyli będących wynikiem procesów geologicznych lub chemicznych – w porównaniu z próbkami biotycznymi – dodają naukowcy.

Może to być absolutny przełom w nieustannych poszukiwaniach życia pozaziemskiego. Co prawda instrumenty naukowe zainstalowane na statkach kosmicznych eksplorujących nasz układ planetarny mają zdolność wykrywania cząsteczek pochodzenia organicznego, które wskazują na procesy biologiczne. Jednak z czasem cząstki te ulegają degradacji. To utrudnia wykrycie ich przy użyciu obecnej technologii.

Naukowcy wykorzystali sztuczną inteligencję

Ale nowo opracowana metoda oparta na algorytmach uczenia maszynowego jest w stanie wykryć subtelne różnice we wzorcach molekularnych, które wskazują na sygnały biologiczne. Może tego dokonać nawet w próbkach sprzed setek milionów lat. Co więcej, badania wykazują, że może tego dokonać z 90-procentową dokładnością.

Życie pozaziemskie istnieje. Naukowcy obliczyli, kiedy ludzkość po raz pierwszy spotka Obcych

Większość naukowców jest zgodnych, że życie pozaziemskie istnieje. Przemawia za tym matematyka, a zwłaszcza statystyka.

W przyszłości opracowany przez zespół Hendersona Cleavesa system sztucznej inteligencji może być wykorzystywany w pozaziemskich sondach badawczych, lądownikach i łazikach. Urządzenia te mają poszerzać naszą wiedzę o Księżycu czy Marsie. Astrobiologów wyjątkowo interesują miejsca potencjalnie pozwalające na rozwój życia. Takie jak księżyce Saturna i Jowisza – Enceladus i Europa.

– Wyszliśmy od idei, że chemia życia różni się zasadniczo od chemii świata nieożywionego. Że istnieją „chemiczne reguły życia”, które wpływają na różnorodność i rozmieszczenie biomolekuł – napisał w oświadczeniu Robert Hazen. To naukowiec z Carnegie Institution for Science w Waszyngtonie i współautor nowego badania. – Gdyby udało się nam wydedukować te reguły, moglibyśmy je wykorzystać do modelowania pochodzenia życia na Ziemi lub wykrywania subtelnych oznak życia na innych światach – dodał.

Jak działa nowa metoda

Nowa metoda opiera się na założeniu, że procesy chemiczne regulujące tworzenie i funkcjonowanie biomolekuł różnią się zasadniczo od tych w cząsteczkach abiotycznych. Różnica polega na tym, że biomolekuły, takie jak aminokwasy, przechowują informacje o procesach chemicznych, które je wytworzyły. Może to dotyczyć również życia pozaziemskiego.

Zespół najpierw wyszkolił algorytm uczenia maszynowego na 134 próbkach. 59 z nich było biotycznych, a 75 abiotycznych. Następnie, aby zweryfikować algorytm, dane zostały losowo podzielone na zestaw treningowy i zestaw testowy. Metoda SI z powodzeniem zidentyfikowała próbki biotyczne. Pochodziły z takich źródeł jak muszle, zęby, kości, ryż i ludzkie włosy. A także z dawnych żywych organizmów, zachowanych w skamieniałościach.

Narzędzie zidentyfikowało również próbki abiotyczne. W tym substancje chemiczne, takie jak aminokwasy, które zostały stworzone w laboratorium. Analizie poddano również bogate w węgiel meteoryty.

Nowa metoda przebada najstarsze ślady życia

Wiele wskazuje na to, że nowa metoda zostanie po raz pierwszy wykorzystana do zbadania pochodzących sprzed 3,5 miliarda lat skał. Znaleziono je w regionie Pilbara w Australii Zachodniej. Uznaje się, że to właśnie tam istnieją najstarsze skamieniałości na świecie. Po raz pierwszy odkryte w 1993 roku, skały te uznano za skamieniałe szczątki drobnoustrojów podobnych do cyjanobakterii (sinic). One były pierwszymi żywymi organizmami produkującymi tlen na Ziemi.

Jeśli obecność mikrobów na tak wczesnym etapie historii Ziemi zostanie potwierdzona, oznaczałaby to, że nasza planeta mogła być przyjazna procesom życiotwórczym znacznie wcześniej, niż sądzono. Jednak odkrycia te są na razie kontrowersyjne, ponieważ zaprezentowane przez badaczy dowody mogą również wynikać z procesów geologicznych. Być może algorytm uczenia maszynowego rozstrzygnie ten problem.

Źródło: PNAS.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.