Nå kan kunstig intelligens avgjøre om det finnes liv i verdensrommet

Troen på at det finnes liv i andre verdener og på andre planeter øker for hver gang det utvikles et nytt observasjonsinstrument og for hvert kjemisk tegn på liv som oppdages på nyoppdagede eksoplaneter eller galakser.

Hvordan menneskeheten skal gjenkjenne liv når vi ser det, har et amerikansk forskerteam nå undersøkt. De har utviklet et system basert på kunstig intelligens som med 90 prosent nøyaktighet kan oppdage tegn på liv.

Siden tidlig på 1950-tallet har forskere visst at man ved å blande enkle kjemikalier under de rette omstendighetene kan skape komplekse molekyler som er nødvendige at livet skal oppstå. Dette ble påvist av to kjemikere, Stanley Miller og Harold Urey fra University of Chicago, som i 1952 utførte et eksperiment for å teste en hypotese om livets kjemiske opprinnelse. I eksperimentet ble det dannet komplekse aminosyrer.

Livets byggesteiner

Når astrofysikere og biologer leter etter liv, ser de ofte etter livets byggesteiner, som i kjemien er vann, karbon, hydrogen, nitrogen, oksygen, fosfor og svovel. De leter også etter de rette atmosfæriske forholdene, samt de nukleotidene som trengs for å lage DNA – og som allerede er funnet i meteoritter.

Frem til i sommer hadde mange astronomer satt sin lit til at det kunne finnes liv i TRAPPIST-1-planetsystemet, som befinner seg 40 lysår fra jorden. Det gjaldt blant annet eksoplaneten TRAPPIST-1c, som befant seg i den beboelige sonen og viste tegn til å ha vann. I juni viste imidlertid romteleskopet James Webb at planeten så ut til å mangle en tykk atmosfære med karbondioksid – faktisk så det ut til at den kanskje ikke hadde noen atmosfære i det hele tatt.

Noe mer oppmuntrende var nyhetene fra vårt eget solsystem, der Nasa nylig kunngjorde at det var påvist karbon på Jupiters måne Europa. Igjen var det romteleskopet James Webb som var i sving og lokaliserte karbondioksid i et område på ismånen. Europa har også store vannmasser under isen, noe Nasas sonde Europa Clipper forhåpentligvis vil undersøke i 2030.

Og i slutten av september kunne Nasa melde at en romkapsel med prøver fra asteroiden Bennu har landet etter Osiris-Rex-sondens sju år lange ferd gjennom rommet.

Når vi en gang får prøver fra Europa Clipper, undersøker prøvene fra Bennu-asteroiden eller generelt finner flere kjemiske byggesteiner i meteoritter, kan det bli vanskelig for forskerne å avgjøre om de er av biologisk opprinnelse eller om de er skapt av en abiotisk (ikke-biologisk) prosess.

Det er dette problemet amerikanske forskere, ledet av professor Robert Hazen ved Carnegie Institution's Geophysical Laboratory og George Mason University, har utviklet en metode for å avgjøre.

Fremskritt i menneskets evne til å oppdage liv

Forskerteamet presenterte resultatene for første gang på den franske Goldschmidt Geochemistry Conference i Lyon 14. juli, og nå er en forskningsartikkel publisert i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.

Robert Hazen kaller resultatene et betydelig fremskritt i vår evne til å identifisere biokjemiske spor etter liv på andre himmellegemer. Han mener studien kan bane vei for bruk av intelligente sensorer på ubemannede romfartøyer i en fremtidig leting etter liv.

– Vi stiller et grunnleggende spørsmål: Er det noe fundamentalt annerledes med livets kjemi sammenlignet med kjemien i den livløse verden? Finnes det noen «livets kjemiske regler» som påvirker mangfoldet og fordelingen av biomolekyler? Kan vi utlede disse reglene og bruke dem som rettesnor i arbeidet med å modellere livets opprinnelse eller oppdage subtile tegn på liv i andre verdener? Vi fant ut at det finnes slike regler, sier han i en pressemelding.

– Fra et evolusjonært synspunkt er det ikke lett å opprettholde liv, og derfor er det noen ting som fungerer og noen ting som ikke gjør det. Analysen vår baserer seg ikke på absolutt identifikasjon av en forbindelse, men bestemmer biologisk/ikke-biologisk opprinnelse ved å se på forbindelsen i forhold til prøvens kontekst.

KI skal finne spor av liv

Forskerne brukte Nasas velprøvde pyrolyse-gasskromatografi-massespektrometri-metode (PY-GC-MS) til å analysere 134 ulike prøver som inneholdt karbon, alt fra levende celler, aldersforringede prøver, geologisk bearbeidet fossilt brensel og karbonholdige meteoritter til kunstige organiske forbindelser og blandinger.

Metoden fungerer vet at prøven føres inn i et anaerobt oppvarmet miljø og brytes ned til mindre stabile fragmenter eller komponenter. Nasa har allerede testet metoden på to av sine Mars-sonder – Viking 1 og Curiosity-roveren.

Av disse 134 prøvene er 59 av biologisk opprinnelse (biotisk) – for eksempel menneskehår, råolje og riskorn – mens 75 er av ikke-biologisk opprinnelse (abiotisk) – for eksempel prøver fra karbonholdige meteoritter eller kunstige forbindelser av aminosyrer.

Først ble prøvene spaltet gjennom pyrolyse, det vil varmet opp i et oksygenfritt miljø. Deretter ble GC-MS-analysen utført: Prøvene ble delt i sine bestanddeler og identifisert.

Ved hjelp av en rekke maskinlæringsmetoder ble tredimensjonale data (tid, masse og intensitet) fra hver av prøvene brukt til å trene opp en modell som kan forutsi om en prøve er av biotisk eller abiotisk opprinnelse. Modellen hadde en nøyaktighet på mer enn 90 prosent nøyaktighet, skriver forskerne.

– Det som virkelig forbløffet oss, var at vi bare trente maskinlæringsmetoden vår på to attributter, biotisk eller abiotisk, men metoden oppdaget tre forskjellige populasjoner: abiotisk, levende biotisk og fossil biotisk. Med andre ord kunne den skille fossile prøver fra nyere biologiske prøver. Dette overraskende funnet gir oss tro på at andre egenskaper, som fotosyntetisk liv eller eukaryoter (celler med kjerne), også kan skilles fra hverandre, sier Hazen i pressemeldingen.

Forskerteamet mener at modellen kan bidra til å utvide utvalget av biosignaturer for å identifisere muligheten for liv på andre planeter, som kan være helt forskjellig fra livet på jorden.

– Det er noen interessante og dyptgripende implikasjoner som følger av dette arbeidet. For det første kan vi bruke disse metodene på gamle prøver fra jorden og Mars for å finne ut om de en gang har vært levende. Dette er selvsagt viktig for å finne ut om det har vært liv på Mars, men det kan også hjelpe oss med å analysere svært gamle prøver fra jorden for å forstå når livet oppsto, forklarer Hazen.

– Det betyr også at biokjemi og ikke-biologisk kjemi er forskjellige på et dypt nivå. Det betyr sannsynligvis også at vi kan være i stand til å skille en livsform fra en annen planet i en annen biosfære fra dem vi kjenner på jorden. Det betyr at hvis vi finner liv andre steder, kan vi se om livet på jorden og på andre planeter kommer fra en felles opprinnelse (panspermia) eller om de har ulik opprinnelse.

Artikkelen ble først publisert på Ingeniøren for deres abonnenter. Den er tilgjengelig på norsk for abonnenter av Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.