Los modelos moleculares que ayudarán a identificar formas de vida extraterrestres se activarán en la próxima nave espacial del sistema solar.
7 min readLas futuras misiones de exploración espacial en el sistema solar se centrarán en encontrar vida extraterrestre, incluido Clipper Europe, que volará a la gran luna de la justicia en 2024, pero esta vida puede no ser similar a la vida en la Tierra. Un nuevo método de análisis de espectroscopía de masas podría conducir al descubrimiento de vida extraterrestre extraterrestre
[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]
Los científicos también han comenzado seriamente a buscar vida extraterrestre en nuestro sistema solar, pero esa vida puede ser muy diferente de la vida en la Tierra, y los métodos basados en la detección de ciertos compuestos como biofirmas pueden no ser apropiados para una vida que ha evolucionado de manera diferente. Un nuevo estudio realizado por un equipo de investigación japonés-estadounidense dirigido por investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio describe un método de aprendizaje automático que evalúa mezclas orgánicas utilizando impuestos de espectrometría para clasificarlas de manera confiable como orgánicas o no orgánicas.
La pregunta “¿Estamos solos?” (Es decir, en el universo como seres vivos) ha intrigado a la humanidad durante siglos, y la humanidad ha comenzado a buscar vida extraterrestre en nuestro sistema solar desde la misión Viking 2 de la NASA a Marte en 1976. Hoy en día, existen varios métodos mediante los cuales los científicos buscan para extraterrestres. Estos incluyen escuchar las señales de radio de civilizaciones avanzadas en el espacio profundo, buscar pequeñas diferencias en las composiciones atmosféricas de los planetas alrededor de otras estrellas e intentar medir directamente la composición de la materia en el suelo. Y muestras de hielo recolectadas por naves espaciales en nuestro sistema solar. El tercer método permite a los investigadores utilizar Most para el examen químico directo de muestras de fuentes extraterrestres, e incluso puede devolver algunas de esas muestras a la Tierra para una inspección más exhaustiva en el laboratorio y en dispositivos más avanzados. robot capaz de moverse sobre la superficie de un planeta o gramo Otro cielo (perseverancia de la NASA que buscará signos de vida este año en Marte; Europa Clipper, que se lanzará en 2024 e intentará tomar muestras de hielo expulsado de la superficie exterior de Europa (una de las lunas. De la justicia); Y el programa Dragonfly, que intentará aterrizar un avión robótico en la luna de Saturno, Titán, a partir de 2027. Todos estos programas intentarán responder a la antigua pregunta “¿Estamos solos en el universo?”
La nueva nave espacial por la justicia
La espectroscopia de masas es un método básico en el que confían los científicos en su búsqueda de vida extraterrestre. La gran ventaja del método es que puede medir simultáneamente una gran colección de compuestos presentes en la muestra, y así proporcionar una especie de “huella dactilar” de la composición de la muestra. Al mismo tiempo, la interpretación de estas firmas puede resultar difícil. En el mejor de los casos, los científicos pueden afirmar que todas las formas de vida en la Tierra se basan en principios moleculares comunes, un hecho que les da la confianza de que todas las formas de vida en la Tierra evolucionaron a partir de un ancestro común de la Tierra antigua. Sin embargo, en simulaciones de los procesos básicos que los científicos creen que contribuyeron al origen de la vida en la Tierra, también se están revelando versiones similares pero ligeramente diferentes de las moléculas básicas en las que se basan las formas de vida de la Tierra. Además, los procesos químicos que tienen lugar en la naturaleza también pueden formar muchos de los componentes básicos de las moléculas biológicas. Dado que todavía no tenemos una muestra conocida de vida extraterrestre, la situación deja a los científicos con una paradoja ideológica: ¿La evolución de la vida en la Tierra fue posible gracias a elecciones aleatorias hechas al comienzo de la evolución y asimiladas aquí? evolucionó de manera diferente, o deberíamos esperar que todas las formas de vida en el universo evolucionen, igual que en la Tierra? ¿Cómo pueden los científicos saber si el descubrimiento de un tipo específico de molécula es exclusivo de la producción extraterrestre?
¿Cómo detectar formas de vida en los laboratorios de análisis de muestras de suelo?
Durante muchos años, a los científicos les ha molestado preguntarse si su opinión sesgada sobre cómo se supone que se descubren las formas de vida, que se basan en gran medida en las formas de vida que conocemos en la Tierra, podría frustrar nuestros métodos de medición. De hecho, la misión Viking 2 trajo resultados incluso extraños desde Marte en 1976. Algunas de las pruebas realizadas como parte de esta tarea dieron como resultado señales consideradas positivas de por vida, pero las mediciones de espectroscopía de masas no produjeron evidencia de formas de vida como las conocemos. Recientemente, como parte de la misión Curiosity de la NASA a Marte, se descubrieron compuestos orgánicos en Marte, pero aún no proporcionan evidencia concluyente de vida allí. Un problema similar aguardaba a los científicos que intentaban localizar la primera evidencia de vida en la Tierra: ¿Cómo lo sabemos? ¿Es cierto que los orígenes de las señales encontradas en los especímenes terrestres antiguos son de hecho de los organismos vivos originales conservados en estos especímenes, o que provienen de la contaminación de organismos que existen actualmente en la Tierra?
El equipo de investigación internacional intentó resolver estos dos problemas combinando experimentos con un enfoque computarizado del aprendizaje automático. Utilizando un método de espectroscopia de masas de alta resolución (FT-ICR MS), pudieron medir el espectro de masas de una amplia variedad de mezclas orgánicas complejas, incluidas las derivadas de muestras no biológicas generadas en el laboratorio (de las que los investigadores están seguros En meteoritos (muestras de compuestos orgánicos no biológicos de hace unos cuatro mil quinientos millones de años, que nunca se convirtieron en formas de vida), los microorganismos producidos en el laboratorio y el petróleo crudo que se formó a sí mismo se originó a partir de formas de vida antiguas. de miles de compuestos moleculares distintos, un número que proporcionó una gran colección de mediciones espectroscópicas que podrían compararse y categorizarse.
Uso de inteligencia artificial
A diferencia de los enfoques que utilizan con precisión las mediciones de este método de espectroscopia (MS) para identificar de forma única cada una de las firmas de diferentes moléculas dentro de una mezcla orgánica compleja, los investigadores combinaron todos los datos obtenidos y examinaron las estadísticas y la amplia distribución de todas las señales. Las mezclas orgánicas complejas, como las producidas a partir de seres vivos, petróleo crudo y muestras no biológicas, han mostrado huellas dactilares muy diferentes cuando se ven de esta manera. Para los humanos, es más difícil identificar tales patrones que la presencia o ausencia de tipos de moléculas individuales. Los investigadores introdujeron sus datos en bruto en un algoritmo de aprendizaje automático y, para su sorpresa, descubrieron que los algoritmos podían clasificar moléculas con un nivel de precisión del 95% como biológicas o no biológicas. Más importante aún, tuvieron éxito incluso después de que los investigadores simplificaron drásticamente los datos sin procesar, de modo que en el futuro también se puede lograr el mismo nivel de precisión utilizando dispositivos de menor resolución ubicados en la nave. Los investigadores explican que los procesos biológicos son diferentes de los procesos no biológicos: los procesos biológicos tienen que hacer copias de sí mismos (como en el caso del ADN y el ARN), mientras que los procesos no biológicos carecen de cualquier mecanismo interno que los controle. “Este estudio abre una ventana para el uso de espectroscopía de masas de alta resolución para aplicaciones astrobiológicas”, explica uno de los autores del artículo que describe el estudio.
El investigador principal agrega: Si bien es difícil, si no imposible, caracterizar cualquier ingestión en una mezcla química compleja, la dispersión extensa de los componentes puede contener patrones e interacciones que brinden información adicional sobre el proceso en cuestión. Origen de muchos compuestos. . Si queremos comprender completamente el campo de la química precursora compleja, necesitaremos nuevas formas de pensar en términos de estos grandes modelos: cómo se crearon, qué implican y no en términos de presencia o ausencia de moléculas individuales. Este documento es un paso preliminar en la viabilidad y el desarrollo de tales métodos de caracterización utilizando un método de espectroscopia de masas de alta resolución; hay información importante sobre la dispersión de señales que se puede utilizar para identificar muestras utilizando el tipo de proceso mediante el cual se formaron los compuestos. Este método de análisis analítico puede brindarnos muchos beneficios en la búsqueda de vida en nuestro sistema solar, e incluso en experimentos de laboratorio diseñados para reconstruir el origen de la vida. “
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