Использование алгоритмов для поиска жизни на ледяных океанских мирах

Учёные давно предполагают, что океанские миры нашей Солнечной системы, такие как спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад, могут содержать внеземную жизнь в форме микробов. Однако её обнаружение — сложная задача, поскольку миссии к таким мирам полагаются на зонды, а не на посадочные аппараты.

Зонды проходят только через атмосферу планеты или спутника, в километрах от поверхности и недр. Космические аппараты, такие как Europa Clipper (как и Cassini до него), остаются ещё дальше, не входя даже в экзосферу спутника.

Для решения этой задачи Лили Клаф и её коллеги описывают метод обнаружения биохимических сигнатур с использованием образцов из струй газа, вырывающихся с 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 присутствие жизни под поверхностью.

Работа опубликована в журнале Earth and Space Science.

Для обучения алгоритма исследователям потребовались примеры таких экзосферных условий — с присутствием жизни и без. В лаборатории они создали рассолы с химическим составом, подобным составу Европы и Энцелада. В некоторые рассолы они добавили сульфатредуцирующую бактерию Desulfotomaculum thermocisternum, которая может быть похожа на возможную жизнь на океанских мирах.

Измерение газов в газовой фазе над рассолами дало исследователям примеры потенциального состава экзосфер океанских миров и того, как микробы меняют этот состав.

Геохимические процессы, не связанные с жизнью, также влияют на изотопы в таких образцах, поэтому исследователи варьировали состав рассолов, чтобы охватить диапазон возможных сценариев. Обучив свою модель на этих образцах, они создали диагностический инструмент, способный отделить сигнатуры жизни от других типов химии с низким потенциалом ложноположительных результатов.

Исследователи отмечают, что модель требует дальнейшего тестирования для совершенствования, в том числе с использованием разных микробов. Но, по их словам, после дополнительной работы она может стать ценным инструментом для будущих космических миссий.