Разработан статистический метод поиска внеземной жизни

Одиноки ли мы во Вселенной? В поисках ответа на этот экзистенциальный вопрос ученые десятилетиями слушают сигналы из космоса и ищут биосигнатуры — следы живой материи.

Разработано множество методов идентификации биологических молекул. Некоторые сосредотачиваются на соотношении левых и правых изомеров (хиральности), тогда как другие сосредотачиваются на изотопном составе. Но расшифровка таких сигналов обычно требует знания условий образования вещества — а такая информация практически никогда не доступна. Космический корабль не может нести все необходимое ученым оборудование, а образцы, доставленные на Землю, редко бывают чистыми и полными. Основная проблема в том, что «органическое» не равно «жизнь» — аминокислоты и другие соединения могут образовываться и в результате абиотических реакций.

Институт Вейцмана предложил простой метод анализа, основанный на статистике. Это описано в журнале Nature Astronomy.

«Основная ценность нашего подхода заключается в том, что он обеспечивает простой способ отличить органические вещества биологического происхождения от простой органической грязи, образовавшейся в ранней Солнечной системе», — сказал профессор Итай Халеви, возглавлявший исследование. «Многие современные методы поиска внеземной жизни ограничены, поскольку они требуют либо сложной органической обработки, либо весьма специфических аналитических методов, которые невозможны в космическом пространстве», — добавляет ученый-планетолог Гидеон Иоффе, соавтор статьи.

Метод основан не на сложной химии, а на статистических законах. В его основе лежат разработки экологов по оценке биоразнообразия на Земле. Статистик по образованию и специалист по обработке данных, Иоффе адаптировал их для астробиологии.

Основная идея заключается в изучении молекулярного разнообразия с учетом того, как жизнь меняет химию в соответствии со своими потребностями.

«Жизнь производит строительные блоки, необходимые для функционирования», — объясняет Халеви.

Биологии требуется больше некоторых веществ; в некоторых случаях для этого не нужны сложные соединения. Исследователи обнаружили закономерности в зависимости от типа органических молекул — и протестировали их с жирными кислотами и аминокислотами, проанализировав более 100 образцов, включая древние земные породы, скорлупу яиц динозавров, окаменелые перья динозавров в янтаре и образцы с астероидов Рюгу и Бенну.

Расчеты и экспериментальные испытания, подтвердившие их, показали:

аминокислоты: в живых образцах разнообразие выше, в неживых доминируют несколько простых молекул (например, глицин);

жирные кислоты: картина обратная – живые образцы менее разнообразны (мембраны используют ограниченный набор длин цепей), абиотические более однородны.

Метод был разработан в рамках подготовки к израильской миссии «Эврика» — амбициозному проекту по отправке зонда для поиска жизни на Европе (возможно, на Энцеладе) — ледяных лунах с огромными океанами, плещущимися под поверхностью.

«Эти подледниковые океаны особенно интересны, потому что условия там могут способствовать возникновению жизни», — сказал профессор Йохай Каспи, еще один руководитель исследования.

Образцы из этих океанов вполне могут содержать молекулы, образовавшиеся в гидротермальных системах на дне, как это происходит на Земле.

"Наш подход не требует сложных аналитических инструментов. Его можно довольно просто применить, используя любой метод, позволяющий измерить относительное содержание различных молекул, например масс-спектрометрию", - говорит Каспи.

Пока этот метод больше похож на научную фантастику — направьте лазер на инопланетный лед и подождите, пока молекулы начнут светиться в ответ. Тем не менее, метод апробирован и, что самое главное, пригоден для анализа образцов со сложной историей – измененных под воздействием тепла, радиации, времени или сильного холода. Предлагаемый подход не ограничивается ледяными лунами. Его также можно применить к метеоритам, материалу астероидов и образцам древних марсианских пород.

Открытие внеземной жизни может быть не встречей с инопланетянами или приемом далекого радиосигнала, а выявлением закономерностей в наборе молекул. Это не делает его менее важным.

"С детства меня увлекало все, что связано с поисками жизни за пределами Земли. Для меня такое открытие было бы одним из самых захватывающих научных достижений", - заключил Иоффе.