Търсенето на извънземен живот е една от най-големите научни амбиции

Търсенето на извънземен живот е една от най-големите научни упоритости на човечеството. С откриването на хиляди екзопланети в Млечния път, пред учените стои голямото предизвикателство да разпознават кои от тях са в действителност обещаващи претенденти за живот. Нов, революционен теоретичен способ вкарва строги критерии, които дейно отсяват до 99% от откритите планети, фокусирайки се единствено върху тези с максимален капацитет за поддържане на живот.

Човечеството се взира в звездите с нова вяра и нови принадлежности. Нови колоси като Observatory Inhabited Worlds (Обсерваторията за обитаеми светове), предопределена да ни даде пряк взор към планетите в прилежащите звезди, към този момент се приготвят да заменят именития James Webb (Джеймс Уеб). Търсенето на живот оттатък Земята се трансформира от сферата на научната фантастика в един от най-динамичните и скъпи клонове на актуалната просвета. Но с повишаването на техническите ни благоприятни условия набъбна и осъзнаването на един сериозен проблем: ние търсим нещо, без да знаем какво е то и без да знаем къде.

Новият метод, създаден от водещи астрономи и астробиолози, интегрира доста по-сложни критерии, с цел да оцени същинската обитаемост на екзопланетите. Той употребява данни от мощни телескопи като Космическия телескоп „ Джеймс Уеб “ (JWST), които могат да проучват атмосферата и други характерности на далечни светове.

Неотдавнашните спорни подмятания за биосигнатури в атмосферата на Венера или на екзопланетата К2-18b демонстрираха какъв брой елементарно е да бъдем заблудени. Самото намиране на химичен детайл, който е обвързван с живота на Земята, е единствено половината от борбата. Какво би станало, в случай че средата, в която е открит, е кардинално неспособна да поддържа живота, който го поражда? За да избегнат пропиляването на милиарди долари и десетилетия работа на телескопите, учените имат потребност от нов, по-изтънчен навигатор. И наподобява, че са го основали.

От търсенето на вода до фината конфигурация

Дълго време главната мантра на астробиолозите беше една елементарна и ясна фраза: „ Следвай водата “. Логиката беше желязна: целият живот, който познаваме, зависи от водата, а наличието ѝ в течна форма подсигурява умерени температури – нито прекомерно горещи, нито прекомерно студени за комплицираната химия. Тази тактика ни разреши да очертаем по този начин наречените „ зони на обитаемост “ към звездите – области, в които хипотетично може да съществува течна вода на избрана планета.

Но колкото повече научаваме за живота на самата Земя, толкоз по-наивна наподобява тази скица. Открихме екстремофилни организми, които се оправят доста добре във врящите гейзери, в ледените дълбини на Антарктида, в съсредоточените солни разтвори и даже в среда с висока радиация. Ако животът на нашата планета е толкоз находчив, за какво да допускаме, че извънземният живот ще се придържа към нашите скромни показа за комфорт?

Стана ясно, че бинарният метод „ има вода/няма вода “ е прекомерно недодялан филтър. Нужен е инструмент, който да може да обработва полутоновете, вероятностите и непълните данни. В края на краищата всичко, което имаме за световете отвън Слънчевата система, са косвени данни, откъслечна информация с доста „ само че “ и „ може би “.

Визуално резюме на главните съображения и причини по отношение на естеството и обсега на определението и потреблението на термина „ населен “. Съществуват мощни и годни причини в изгода както на по-простото и характерно значение, по този начин и на по-сложното и универсално значение. Нито едно от определенията на „ населен “ не дава отговор на множеството условия.

Вече не става въпрос за „ да/не “, а за „ какви са вероятностите? “

Екип от учени под егидата на НАСА реши да преобърне самата логичност на този въпрос. Новият им метод, наименуван „ идея за количественото установяване на обитаемостта “, трансформира играта в две съществени връзки.

Първо, те изоставят нереалния въпрос „ Тази планета обитаема ли е? “. На негово място те оферират да се зададе по-конкретен и на практика проверим въпрос: „ Може ли избран тип организъм да оцелее в известните условия на тази планета? “

Разликата е голяма. Никой не би оспорил, че Антарктида е несъответствуваща за камилите, само че за императорските пингвини тя е парадайс. По същия метод някой свят може да е гибелен за една земна бактерия, само че да е идеалният дом за хипотетично създание, дишащо метан. Тази смяна на фокуса ни разрешава да преминем от неразбираеми разсъждения към математическо моделиране.

Второ, новата система не изисква от учените да дават черно-бели отговори. Тя е основана, с цел да се оправя с неопределеността. Основава се на сравняването на двата модела:

Моделът на местообитанието: При него се взема всичко, което знаем за планетата или нейния сателит – температура, налягане, състав на атмосферата, равнища на радиация. Важно е, че моделът регистрира несигурността и непълнотата на тези данни. Като да вземем за пример „ температура на повърхността сред -50°C и +10°C с възможност 80% “. Моделът на организма: Това е „ профил “ на съответно живо създание. В него са вградени границите на неговата преживяемост. Той може да бъде както действителен земен екстремофил (например микроорганизъм от хидротермален отвор), по този начин и хипотетична извънземна форма на живот, за която учените са определили теоретичните условия.

След това системата просто съпоставя тези два модела и дава отговор не под формата на да/не, а като възможност: какъв е шансът този организъм и тази среда да са съвместими?

QHF оценка на жизнеспособността на археите/метаногените в симулиран хабитат на повърхността на планета, сходна на TRAPPIST-1e. a: Връзките сред модулите на модела. Червеното демонстрира априорните стойности, синьото – изчислените стойности, а зеленото – модела за жизненост. b: Относителни вероятностни разпределения на главните параметри. c: Разпределение на изчислената жизненост като функционалност на температурата и налягането на повърхността.

Космическият Дейтинг: връзката сред планетата и организма

На процедура този метод наподобява на комплициран логаритъм за съгласуемост, нещо като “космически Tinder “. Учените могат да вземат профил на подледниковия океан на Европа (спътника на Юпитер) и да „ тестват “ модел на земна архея, която живее в студените води без светлина. Системата ще пресметна вероятността за нейното оцеляване. Можем да отидем и по-далеч: да създадем модел на хипотетична силициева форма на живот и да проверим коя от към този момент откритите скалисти екзопланети би могла да бъде неин дом.

Това предлага две мощни на практика преимущества:

Определяне целите на задачите. Времето на работа на галактическите телескопи е баснословно скъпо. Вместо да изследват на инцидентен принцип десетки „ евентуално обитаеми “ светове, астрономите ще могат да изчислят коя планета (например А или Б) има по-голяма възможност да поддържа най-малко една известна или хипотетична форма на живот. Това ще даде опция най-мощните принадлежности да бъдат ориентирани към най-обещаващите цели. Проверка на биосигнатурите. Нека си представим, че даден телескоп е разкрил метан в атмосферата на далечна планета. Това е завладяващо, защото на Земята той се създава от живи организми. Новият модел ще ни разреши незабавно да проверим: дали изискванията на тази планета въобще са съвместими с живота на метаногените? Ако изчисленията покажат съвсем нулева възможност, тогава сензацията може да се отсрочи и да се потърси геологично пояснение. Ако съвместимостта е висока, това ще бъде мощен мотив в интерес на биологичната догадка.

Резултатите от оценката на пригодността на местообитанията в подповърхностните пластове на Марс благодарение на модула Methanogens. Въпреки че температурите покрай повърхността са прекомерно ниски, по-дълбоките подповърхностни пластове са по-топли заради геотермалния градиент. Те в по-голяма степен са подобаващи за метаногените, само че единствено до момента в който температурата не надвиши горната граница на тяхната жизненост.

Какво следва? От теорията към практиката

Разработчиците са създали своя модел отворен, тъй че учените от целия свят да могат да го употребяват и допълват. Следващата стъпка е да се сътвори световна база данни. Тя ще включва профили на стотици земни екстремофили, както и модели на най-смелите хипотези за биохимията на извънземните.

Тази научна работа е тиха гражданска война в астробиологията. Тя бележи преход от сантименталното търсене на „ братя по разсъдък “ към една систематична, прагматична и математически строга просвета. Вече не търсим просто „ живот “, а съвпадения – съвършени двойки местообитания и организми, които биха могли да виреят в тях. И въпреки че окончателният отговор към момента е надалеч, в този момент разполагаме с доста по-интелигентен метод да го търсим.