Действительно ли во Вселенной существует другая жизнь? Знаменитый «парадокс Ферми» использует статистику, чтобы предположить, что жизнь должна быть очень распространена во Вселенной, полной звезд и планет, но нам еще предстоит найти убедительные доказательства. Теперь научно-исследовательская группа из Калифорнийского университета в Риверсайде предложила новый статистический метод, пытаясь обеспечить новый прорыв в решении этой древней проблемы посредством «скрытого порядка» между молекулами.

Исследователи обнаружили, что существование жизни зависит не только от самих конкретных молекул, но и от особой организации или «скрытого порядка» между этими молекулами. Они утверждают, что этот организующий принцип можно идентифицировать статистически, что позволяет им «унюхивать» признаки внеземной жизни, основываясь исключительно на закономерностях распределения молекул в образцах органической химии. «Наша работа показывает, что жизнь производит смеси молекул с характерными структурами, которые отличаются от неживых систем», — сказал в интервью Фабиан Кленнер, доцент кафедры планетологии и соавтор статьи. «Благодаря нашим статистическим методам эти закономерности можно четко обнаружить».

Большим преимуществом этого подхода является то, что его можно применять не только к будущим задачам, но и для ретроспективного анализа существующих наборов данных. Другими словами, люди, возможно, уже «встречали» признаки внеземной жизни в большом количестве исторических данных наблюдений, но они еще не использовали соответствующие инструменты для их идентификации.

Долгое время ученые в основном искали молекулы «биосигнатуры», чтобы судить о возможном существовании инопланетной жизни. Например, на Марсе марсоходы НАСА «Настойчивость» и «Кьюриосити» анализируют образцы горных пород и атмосферы на наличие органических соединений и других потенциальных признаков микробной жизни. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, подчеркивает важность «молекулярного упорядочения» и смещает фокус с «какие молекулы существуют» на «как эти молекулы организованы жизнью».

В частности, команда обнаружила, что если смесь молекул была произведена жизнью, то аминокислоты в ней обычно более разнообразны и более равномерно распределены по количеству. Обратное верно для жирных кислот, где жирные кислоты, образующиеся в результате жизнедеятельности, распределены менее равномерно и более разнообразны. Ученые полагают, что эта так называемая «сигнатура молекулярного разнообразия» сама по себе может служить обнаруживаемой биосигнатурой и больше не ограничивается наличием или отсутствием отдельных «сигнатур молекул жизни».

Чтобы выяснить организационные принципы, поддерживающие жизнь, команда проанализировала разнообразие молекулярных смесей в разных системах, сосредоточив внимание на двух моментах: во-первых, сколько существует различных молекул, и во-вторых, сбалансировано ли распределение этих молекул. Они обнаружили, что биологические системы (то есть жизнь) и неживые системы систематически различаются по способу организации своих молекул: живые существа создают закономерности, воплощающие некоторые фундаментальные принципы жизни, тогда как неживые процессы с трудом воспроизводят этот «порядок».

Стоит отметить, что этот метод не опирается на новые масштабные инструменты технического уровня. Кленнер говорит, что их метод можно применять напрямую, если сама миссия сможет измерять информацию об «относительном изобилии» связанных органических молекул одного и того же типа. Это означает, что многие миссии в дальний космос, которые уже планируются или собираются реализоваться, могут стать потенциальными «полигонами» для этого метода.

Среди них миссия НАСА «Europa Clipper», запланированная к полету к спутнику Юпитера Европе, считается обладающей большим потенциалом. Ожидается, что зонд, начиная с 2031 года, совершит несколько близких облетов, сосредоточив внимание на определении условий окружающей среды этого ледяного спутника, который может иметь обширный подземный океан, и оценке того, есть ли у него потенциал для жизни. Корабельный прибор «Анализатор поверхностной пыли» (SUDA) может измерять содержание органических молекул. Если он будет охватывать достаточно богатое семейство органических молекул и информацию об их относительном распространении, ожидается, что статистический метод, предложенный исследовательской группой, будет использоваться для определения того, являются ли эти молекулярные закономерности ближе к биологическим или абиотическим процессам.

Несмотря на это, исследователи также подчеркнули, что этот метод сам по себе не может «объявить об открытии внеземной жизни». «Наш подход больше похож на часть широкой системы биосигнатур». Кленнер отметил: «При исследовании внеземной жизни ни один сигнал не может считаться абсолютным доказательством». Но ожидается, что этот метод значительно расширит сферу научной концепции «форм жизни» и поможет обнаружить те формы жизни, которые не соответствуют традиционной парадигме химии жизни и в противном случае могут быть проигнорированы.

Этот потенциальный прорыв связан с ключевой особенностью самого метода: он фокусируется на организации молекул, а не на «типичных молекулах», перечисленных в учебниках по биохимии. Как говорит Кленнер: «Наше исследование было сосредоточено на организации самих молекул. В принципе, этот метод потенциально может быть чувствительным к незнакомой форме жизни, если он организует молекулы иначе, чем небиологические процессы».

Кроме того, этот метод полностью основан на статистических расчетах и ​​поэтому может широко применяться к самым разным архивным данным. Кленнер отмечает, что, поскольку метод является вычислительным по своей природе и не требует нового специализированного оборудования, если существующий набор данных содержит достаточную информацию о молекулярном содержании, то идею «анализа разнообразия» можно использовать для пересмотра данных. Это не только означает, что «поверхность поиска» потенциальных сигналов жизни будет значительно расширена, но также и то, что любое получение новых данных может преподнести «неожиданные сюрпризы» при комплексном анализе старых данных.

Благодаря совместному действию нескольких каналов передачи данных, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба, программа поиска внеземного разума (SETI) и предстоящий Europa Clipper, новый метод команды Калифорнийского университета в Риверсайде рассматривается как одна из важных частей головоломки для дальнейшего увеличения «вероятности крупных открытий». Возможно, человечество стало на один маленький шаг ближе к тому моменту, когда наконец докажет, что «мы не одиноки».