Разработан статистический метод поиска внеземной жизни
Одиноки ли мы во Вселенной? В поисках ответа на этот экзистенциальный вопрос ученые десятилетиями прислушиваются к сигналам из космоса и ищут биосигнатуры — следы живой материи.
Разработано немало методов идентификации биологических молекул. Одни фокусируются на соотношении левовращающих и правовращающих изомеров — хиральности, другие — на изотопном составе. Но расшифровка таких сигналов обычно требует знания условий формирования вещества — а такой информации почти никогда нет. Космические аппараты не могут нести все оборудование, которое хотели бы ученые, а привезенные на Землю пробы редко бывают чистыми и полными. Главная же проблема в том, что «органика» не равно «жизнь» — аминокислоты и другие соединения могут образовываться и в результате абиотических реакций.
В Институте Вейцмана предложили простой метод анализа, основанный на статистике. Он описан в Nature Astronomy.
«Главная ценность нашего подхода в том, что он дает простой способ отличить органику биологического происхождения от просто органической грязи, сформировавшейся в ранней Солнечной системе», — подчеркивает профессор Итай Халеви, руководивший исследованием.
«Многие современные методы поиска внеземной жизни ограничены, потому что требуют либо сложной обработки органики, либо высокоспецифичных аналитических методов, невозможных в открытом космосе», — добавляет планетолог Гидеон Йоффе, соавтор работы.
Метод основан не на сложной химии, а на статистических закономерностях. В основе его — разработки экологов для оценки биоразнообразия на Земле. Статистик по образованию и специалист по анализу данных, Йоффе адаптировал их для астробиологии.
Основная идея — изучать молекулярное разнообразие с учетом того, как жизнь меняет химию под свои нужды.
«Жизнь производит те строительные блоки, которые ей нужны для функционирования», — объясняет Халеви.
Каких-то веществ биологии нужно больше, в каких-то случаях сложные соединения ей не нужны. Исследователи нашли закономерности в зависимости от типа органических молекул — и проверили их на примере жирных и аминокислот, проанализировав более 100 образцов, включая древние земные породы, скорлупу яиц динозавов, окаменевшие перья динозавров в янтаре, пробы с астероидов Рюгу и Бенну.
Расчеты и подтвердившая их экспериментальная проверка 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 равномерны.
Метод был разработан в рамках подготовки израильской миссии «Эврика» — амбициозного проекта по отправке зонда для поиска жизни на Европе (возможно, и на Энцеладе) — ледяных лунах, под поверхностью которых плещутся огромные океаны.
«Эти подледные океаны особенно интересны, поскольку условия там могут благоприятствовать зарождению жизни», — считает профессор Йохай Каспи, еще один руководитель исследования.
В пробах из этих океанов вполне могут быть молекулы, образовавшиеся в гидротермальных системах на дне, как это происходит на Земле.
«Наш подход не требует навороченных аналитических приборов. Его можно довольно просто применять с помощью любого метода, способного измерять относительное обилие разных молекул, например, масс-спектрометрии», — говорит Каспи.
Пока что методика выглядит скорее научной фантастикой — направить лазер на инопланетный лед и ждать, пока молекулы начнут светиться в ответ. Тем не менее, способ проверен, а главное, пригоден для анализа образцов, со сложной историей — измененных жарой, радиацией, временем или лютым холодом. Предложенный подход не ограничивается ледяными лунами. Его можно применять и к метеоритам, астероидному материалу и образцам древних марсианских пород.
Открытие внеземной жизни, возможно, будет не встречей с инопланетянами, не приемом далекого радиосигнала, а выявлением закономерностей в наборе молекул. От этого оно не станет менее важным.
«Меня с детства завораживало все, что связано с поисками жизни за пределами Земли. Для меня такое открытие стало бы одним из самых волнующих научных достижений», — заключил Йоффе.
