Использование алгоритмов для поиска жизни в ледяных океанских мирах

24 марта 2025, 21:15 / Наука → Новости / Наука

Обнаружение потенциальной жизни на таких телах, как спутник Сатурна Энцелад, может быть сложной задачей, поскольку зонды часто могут проводить измерения только на расстоянии от сотен до тысяч километров. Автор: <a href="https://science.nasa.gov/resource/bursting-at-the-seams/" target="_blank">NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute</a>

Ученые долгое время считали, что океанические миры нашей солнечной системы, такие как спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад

Thumbnail: Энцелад (спутник) Энцела́д (др.-греч. Ἐγκέλαδος, англ. Enceladus) — шестой по размеру спутник Сатурна и четырнадцатый по удалённости от него среди 146 известных его спутников. Обозначается как Сатурн II. Является семнадцатым по величине спутником в Солнечной системе. Википедия

, могут содержать внеземную жизнь в форме микробов. Но обнаружение ее может быть сложной задачей, поскольку миссии к океаническим мирам опирались на зонды, а не на посадочные модули.

Зонды проходят только через атмосферу планеты или луны, на расстоянии в километры от поверхности и недр. Космические аппараты, такие как Europa Clipper (как и Cassini до него), остаются еще дальше, даже не входя в экзосферу луны.

Чтобы справиться с этой задачей, Лили Клаф и ее коллеги описывают метод обнаружения биохимических сигнатур с использованием образцов из газовых струек, вырывающихся из таких миров. Подход использует масс-спектрометрию для измерения уровней изотопов, образующихся в ходе метаболических процессов, таких как фотосинтез и метаногенез. Затем методы машинного обучения оценивают, указывают ли эти уровни на наличие жизни внизу.

Работа опубликована в журнале Earth and Space Science.

Для обучения алгоритма исследователям нужны были примеры этих экзосферных условий с наличием и отсутствием жизни. В лаборатории они приготовили рассолы с химией, похожей на химию Европы и Энцелада. К некоторым рассолам они добавили сульфатредуцирующую бактерию Desulfotomaculum thermocisternum, которая может иметь сходство с жизнью в океанических мирах.

Измерение газов в свободном пространстве бутылок с рассолом дало исследователям примеры потенциального состава экзосфер океанических миров и того, как микробы изменяют этот состав.

Геохимия, не связанная с наличием жизни, также будет влиять на изотопы в этих типах образцов, поэтому исследователи варьировали ингредиенты в своих рассолах, чтобы охватить ряд возможных сценариев. Обучая свою модель на этих образцах, они создали диагностический инструмент, который может отделить сигнатуры жизни от других типов химии с низким потенциалом ложных срабатываний.

Исследователи отмечают, что модель требует дальнейшего тестирования, прежде чем ее можно будет усовершенствовать, в том числе с помощью различных микробов. Но при большей работе, говорят они, она может стать ценным инструментом для будущих космических миссий.

Больше информации: Lily A. Clough et al, Interpretable Machine Learning Biosignature Detection From Ocean Worlds Analogue CO ₂ Isotopologue Data, Earth and Space Science (2025). DOI: 10.1029/2024EA003966