SETI Enstitüsü Kıdemli Araştırmacı Bilim İnsanı Kim Warren-Rhodes tarafından yönetilen ve Nature Astronomy’de yayınlanan yakın tarihli bir çalışma, aşırı ortamlardaki kıt yaşam formlarının haritasını çıkararak bizi dünya dışı yaşamı keşfetmeye yaklaştırıyor. Disiplinlerarası araştırma, Şili’deki Atacama Çölü ile Altiplano sınırında yer alan Salar de Pajonales’te tuz kubbeleri, kayalar ve kristaller arasında gizlenmiş yaşama odaklanıyor. Bu çalışma, numune toplama veya uzaktan algılama araçlarına erişim için sınırlı fırsatlara rağmen, diğer gezegenlerde yaşam aramak için kesin konumların belirlenmesine yardımcı olabilir.
Başka dünyalardaki yaşamı keşfetmemiz daha kolay olmaz mıydı? aranacak yerleri tam olarak biliyor muydunuz? Ancak numune toplama veya uzaktan algılama araçlarına erişim fırsatları sınırlıdır. Nature Astronomy’de yayınlanan ve SETI Enstitüsü Kıdemli Araştırma Bilimcisi Kim Warren-Rhodes liderliğindeki yakın tarihli bir çalışma, bizi dünya dışı yaşam bulmaya bir adım daha yaklaştırıyor. Disiplinler arası çalışma, Şili’deki Atacama Çölü ile Altiplano sınırında yer alan Salar de Pajonales’teki tuz kubbeleri, kayalar ve kristaller arasında gizlenmiş kıt yaşam formlarının haritasını çıkarıyor.
Warren-Rhodes, Oxford Üniversitesi’nden Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı ve Freddie Kalaitzis, yaşam formlarının dağılımıyla ilgili kalıpları ve kuralları tanıyabilen bir makine öğrenimi modeli geliştirmek için çalıştı. Bu model, eğitilmemiş verilerdeki benzer dağılımları tahmin etmek ve tanımlamak için tasarlanmıştır. Bilim adamları, istatistiksel ekolojiyi AI/ML ile birleştirerek dikkate değer bir sonuca ulaştılar: rastgele bir aramayla yalnızca %10’a kıyasla, zamanın %87,5’ine kadar biyo-imzaları bulma ve tespit etme yeteneği. Bu aynı zamanda arama alanını %97’ye kadar azalttı.
CNN modellerinden ve istatistiksel ekoloji verilerinden biyo-imza olasılık haritaları. a)’daki renkler, biyo-imza tespiti olasılığını gösterir. b) içindeki çeşitli mikro habitatlar (örn. Kredi: M. Phillips, F. Kalaitzis, K. Warren- Rhodes.
“Çerçevemiz, istatistiksel ekolojinin gücünü makine öğrenimi ile birleştirerek kalıpları ve kuralları keşfetmemizi ve tahmin etmemizi sağlıyor. doğa, dünyadaki en sert manzaralarda hayatta kalır ve kendini dağıtır, ”dedi Rhodes. “Diğer astrobiyoloji ekiplerinin, diğer yaşanabilir ortamları ve biyo-imzaları haritalama yaklaşımımızı uyarlamasını umuyoruz. Bu modellerle, ne kadar gizli veya nadir olursa olsun, geçmiş veya şimdiki yaşamı barındırma olasılığı en yüksek olan yerlere gezgin araçları yönlendirmek için özel olarak hazırlanmış yol haritaları ve algoritmalar tasarlayabiliriz.”
{ 12} Veri kümelerini yörüngeden yere entegre etmenin ana kavramlarını gösteren video. İlk kareler, küresel bir görünümden Salar de Pajonales’in yörüngesel bir görüntüsüne yakınlaştırıyor. Maaş daha sonra, ASTER multispektral verilerinden elde edilen bileşimsel değişkenliğinin bir yorumuyla kaplanır. Bir sonraki kare dizisi, Salar de Pajonales içindeki saha sahasının insansız hava aracından türetilen görüntülerine geçiş yapıyor. Sahnede tanımlanabilir hale gelen ilgi çekici özelliklere dikkat edin, sırtların çokgen ağları, ardından tek tek alçı kubbeler ve çokgen desenli zemin ve tek tek selenit bıçaklarıyla biten. Video, makine öğrenimi teknikleri kullanılarak makalede incelenen bir dizi alçı kubbenin birinci şahıs görünümüyle sona eriyor. Kredi: M. Phillips
Nihayetinde, birçok farklı türde yaşanabilir ortam ve biyo-imza için benzer algoritmalar ve makine öğrenimi modelleri, gezegen robotlarında otomatikleştirilebilir ve görev planlayıcıları, içerme olasılığı en yüksek olan her ölçekteki alanlara verimli bir şekilde yönlendirebilir. yaşam.
Rhodes ve SETI Enstitüsü NASA Astrobiyoloji Enstitüsü (NAI) ekibi, Salar de Pajonales’i Mars benzeri olarak kullandı. Pajonales yüksek rakımlı (3.541 m), yüksek U/D, hiperarid, kuru tuz gölü yatağıdır, birçok yaşam formu için barınmaz kabul edilir, ancak yine de yaşanabilir.
NAI projesinin saha kampanyaları sırasında ekip 7.765’in üzerinde görüntü topladı. ve tuz kubbelerinde, kayalarda ve kaymaktaşı kristallerinde yaşayan fotosentetik mikropları tespit etmek için 1.154 numune ve test edilmiş aletler.Çalışmanın bulguları (istatistiksel olarak), Pajonales karasal analog sahasındaki mikrobiyal yaşamın rastgele dağılmadığını, bunun yerine km ila cm ölçeklerinde su mevcudiyetiyle güçlü bir şekilde bağlantılı düzensiz biyolojik sıcak noktalarda yoğunlaştığını doğruluyor.
Ardından, ekip evrişimli nörali eğitti. Pajonales’teki makro ölçekli jeolojik özellikleri tanımak ve tahmin etmek için ağlar (CNN’ler) – bunlardan bazıları, desenli zemin veya çokgen ağlar gibi, Mars’ta da bulunur – ve mikro ölçekli alt tabakalar (veya ‘mikro yaşam alanları’) içermesi muhtemeldir. biyo-imzalar.
Salar de Pajonales, Şili’deki karasal Mars analog çalışma sitesinde biyo-imzaların Yörüngeden Yere çalışması. (b) sahte renkte makro ölçekli jeolojik özelliklere (kubbeler, rüzgar örtüsü, sırt ağları ve desenli zemin) sahip alanın insansız hava aracı görüntüsü. (c) Drone görüntülerinden kubbe makrohabitatlarının 3-D sunumu. (d) Ca-sülfat mikro habitatlarında yaşayan fotosentetik mikrobiyal toplulukların pigmentlerinin turuncu ve yeşil bantları. Bu biyo-imzalar, NASA’nın Yaşam Merdiveni Tespitinin bir özelliğidir ve gözle ve Raman (e) ve Görünür Kısa Dalga Kızılötesi spektroskopisi gibi aletlerle saptanabilir. Kaynak: N. Cabrol, M. Phillips, K. Warren-Rhodes, J. Bishop ve D. Wettergreen.
Mars’taki Perseverance ekibi gibi, araştırmacılar da bir İHA’yı nasıl etkili bir şekilde entegre edeceklerini test ettiler /drone ile yer tabanlı geziciler, tatbikatlar ve aletler (ör. Mars 2020 Perseverance gezicisinde “MastCam-Z”de VISIR ve “SuperCam”de Raman).
Ekibin Pajonales’teki bir sonraki araştırma hedefi benzer kuralların ve modellerin diğer benzer ancak biraz farklı doğal sistemlere uygulanıp uygulanmadığını öğrenmek için CNN’nin eski stromatolit fosillerinin ve halit mikrobiyomlarının yerini ve dağılımını aynı makine öğrenme programlarıyla tahmin etme yeteneğini test etmek. Oradan, Kuru Vadilerdeki kaplıcalar, permafrost topraklar ve kayalar gibi tamamen yeni ekosistemler keşfedilecek ve haritalandırılacak. Daha fazla kanıt biriktikçe, yaşamın zorlu ortamlarda hayatta kalma yollarının yakınsaması hakkındaki hipotezler yinelemeli olarak test edilecek ve Dünya’nın temel analog ekosistemleri ve biyomları için biyo-imza olasılık planları envanterlenecektir.
“Yüksek oranda biyo-imza tespiti, bu çalışmanın merkezi bir sonucudur, daha az önemli olmayan, yörüngeden yere çok farklı çözünürlüklerde veri kümelerini başarılı bir şekilde entegre etmesi ve son olarak bölgesel yörünge verilerini mikrobiyal habitatlarla bağlamasıdır” dedi. SETI Enstitüsü NAI ekibi. “Bununla ekibimiz, yaşanabilirliği karakterize etmek için gereken ölçeklerden ve çözünürlüklerden yaşamı bulmamıza yardımcı olabilecek ölçeklere geçişi sağlayan bir yol gösterdi. Bu stratejide dronlar gerekliydi, ancak küçük alanlarda uzun süreler (haftalara kadar) yerinde (ve yerinde) haritalama gerektiren mikrobiyal ekoloji saha araştırmalarının uygulanması da önemliydi; bu, yerel çevresel kalıpları karakterize etmek için kritik bir stratejiydi. yaşam nişleri için uygun.”
SETI Enstitüsü’nün NAI ekibi tarafından yürütülen bu çalışma, evrendeki biyo-imzaları araştırmak için bilim insanlarına yardımcı olacak makine öğreniminin yolunu açtı. Onların “Yörüngeden Yere Çerçevesi, Karasal Analoglarda Biyo-imza Modellerini Çözmek ve Tahmin Etmek İçin Çerçevesi”, NASA tarafından finanse edilen NAI projesinin ve 17 kurumdan 50’den fazla ekip üyesiyle ortak bir astrobiyoloji araştırma çabasının beş yıllık doruk noktasıdır. Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı ve Oxford Üniversitesi’ne ek olarak Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Şili bu araştırmayı destekledi.
Referans: “Yörüngeden yere çerçeve Analoglar” yazan Kimberley Warren-Rhodes, Nathalie A. Cabrol, Michael Phillips, Cinthya Tebes-Cayo, Freddie Kalaitzis, Diego Ayma, Cecilia Demergasso, Guillermo Chong-Diaz, Kevin Lee, Nancy Hinman, Kevin L. Rhodes, Linda Ng Boyle, Janice L. Bishop, Michael H. Hofmann, Neil Hutchinson, Camila Javiera, Jeffrey Moersch, Claire Mondro, Nora Nofke, Victor Parro, Connie Rodriguez, Pablo Sobron, Philippe Sarazzin, David Wettergreen, Kris Zacny ve SETI Enstitüsü NAI Ekibi, 6 Mart 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01882-x
“Değişen Gezegen Ortamları ve Yaşamın Parmak İzleri” başlıklı SETI NAI ekibi projesi finanse edildi NASA Astrobiyoloji Programı tarafından.
.