Star Treks tricorder på vej: Forskere vil udvikle universel alien-detektor
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Star Treks tricorder på vej: Forskere vil udvikle universel alien-detektor

Når vi i løbet af de næste par år begynder at finde jordlignende planeter i vores galakse, ville det være godt, hvis vi havde en 'tricorder' - et håndholdt apparat fra det 22. århundredes Star Trek-serie, der kan detektere livsformer fra orbit.

Desværre glemte filmproducenterne at lægge en teknisk specifikation ved, da de sendte serien tilbage til os, og vi kan derfor kun gætte os til, hvordan den fungerer.

Som første krav må tricorderen kunne genkende signaturen af alle de tilstedeværende molekyler på overfladen af en planet i form af en superavanceret spektralanalytisk gadget-tingest. Dernæst skal den helst kunne virke på flere hundrede lysårs afstand.

I Star Trek bruger Captain Spock tricorderen til at opspore ukendt liv på fremmede planeter. Erkendelsen af, at alt liv omdanner miljøets molekyler til meget komplekse og usædvanlige kemiske forbindelser, har fået forskere fra den virkelige verden til at håbe, at tricorderen en dag faktisk vil kunne udvikles.

Sidst, men ikke mindst, skal den ud fra den kemiske sammensætning på planeten kunne slutte sig til, om der er liv, og hvilken livsform der er tale om.

Mens de to første krav måske er noget til forskningen om hundrede år, kan der allerede nu arbejdes med det sidste krav, mener Evan D. Dorn, Kenneth H. Nealson og Christoph Adami fra Caltech i en artikel, der netop er udkommet på arXiv.org.

Vi ved f.eks., at organismer, der lever i vand, typisk har brug for membraner, og at disse membraner indeholder kulstofkæder med et lige antal carbon-atomer (som regel ca. 16 stk.).

Vi ved også, at biologisk liv har brug for tunge aminosyrer som glutamat og tryptofan, der ikke dannes lige så nemt i en abiotisk suppe som lette aminosyrer a la glycin og alanin.

Og vi ved, at de såkaldte enantiomerer, altså molekyler, der er hinandens spejlbilleder, kan være farlige for biologiske systemer, og derfor har forskellig hyppighed dér, hvor der er liv.

Den generelle observation er altså, at liv bruger en ganske lille delmængde af organiske molekyler som basale byggestene. Når vi derfor leder efter liv på månen Europa eller på planeten Mars, kan vi alene ud fra mængden og distributionen af fremmedartede molekyler sige noget om, hvorvidt der kunne være liv eller ej.

Mad biology

»Forestil dig, at man om nogle år ville kunne spore tryptofan i et absorptionsspektrum fra en planet 30 lysår borte,« siger Christoph Adami til Ingeniøren.

»Jeg tror ikke, at der findes nogen som helst naturlig mekanisme, der kan frembringe et så kompliceret molekyle. Vi kan ikke engang gøre det ordentligt i et laboratorium. Det ville være et klart tegn på, at en organisme gjorde det med vilje.«

For at underbygge sin teori har han sammen med sine to kolleger analyseret flere hundrede kemi-eksperimenter in vivo og in vitro, dvs. i miljøer, hvor der eksisterer liv, og i miljøer, som er livløse. De har lavet lange tabeller for hyppigheden af aminosyrer og carboxylsyrer i levende biota og sammenlignet dem med hyppigheden i meteoritter, i laboratoriekolber og andre sterile, abiotiske miljøer.

Resultatet viser, at fordelingen af aminosyrer i abiotiske miljøer er fuldstændig determineret af de kinetiske og termodynamiske love.

Aminosyrer som glycin og alanin er hyppige, fordi de har brug for meget mindre fri energi til at blive dannet end aminosyrer som threonin og phenylalanin, der kun findes i biotiske miljøer. Lange carboxylsyrer findes ligeledes meget oftere i de biotiske miljøer end i de abiotiske miljøer.

»En termodynamisk usandsynlig fordeling af kemikalier er den bedste diagnose for liv,« forklarer Adami og kalder princippet MADB - 'monomer abundance distribution biosignature'.

»Evolutionen på Jorden har brug for en helt bestemt fordeling af helt bestemte aminosyrer. Denne er meget forskellig fra en tilfældig blanding af de hundreder af muligheder, som aminosyrer kan være konfigureret på,« siger Adami.

»Hele ideen med liv er jo at ændre på den naturlige orden af det eksisterende stof. Alle organismer gør det. Det er måden de optimerer deres egen overlevelse på.«

Digitalt liv

Da kemi er universel, må MADB-princippet gælde for alle planeter og måner i det samlede univers. Det er en modig påstand i lyset af, at vi kun kender til en enkelt form for liv - nemlig den, der findes på vores egen planet.

For at underbygge deres påstand har forskerne derfor også analyseret kunstigt liv, som er blevet skabt på en computer. Systemet, de har brugt, kaldes Avida og er en videreudvikling af den gamle AL-simulation fra 1990'erne kaldet Tierra, der blev udviklet af Tom Ray (og oprindeligt var inspireret af Steen Rasmussens arbejde, da han var på Los Alamos).

Avida er en slags kunstigt liv, der lever i en computersimulation. Selvreplicerende programmer kan leve og udvikle sig i systemet. Den kode, der er mest tilpasset sit miljø, vil have de bedste muligheder for at formere sig. Den måde, hvorpå Adami og hans kolleger gør det, er at lade programmerne konkurrere om evnen til at høste energi.

»Alle livsformer har brug for energi for at formere sig, og den måde, vores programmer får energi på, er ved at gøre beregninger. Til at begynde med ved de det ikke, men lige så snart et enkelt program ved et tilfælde laver en beregning, vil det kunne formere sig hurtigere end de andre, og nedarve sine evner til sit afkom. Mutationer og selektion vil så få systemet i gang,« siger Adami og forklarer desuden, at mange forskere har brugt Avida som en eksperimentel organisme, ligesom man bruger vira, slimsvampe og mus som eksperimentelle organismer i andre situationer.

Men er det liv?

Hvis man definerer liv som er et system, der er i stand til at bibeholde sin entropi med en rate som er langt mindre end hvad tilfældige processer ville frembringe, må Avida regnes for levende.

Og ligesom med sin terrestriske nabo udvikler Avida kodestumper, der umuligt ville kunne være skabt ved en tilfældig proces. Det er typisk nogle få, men komplicerede beregningskoder, der er gode til at bruge CPU'en, som dominerer populationen.

Da de evolutionære love antages at være universelle, kan forskerne altså se samme biosignatur på computeren som i ægte biologiske systemer, netop fordi de samme evolutionære love om mutation, selektion og replikation gør sig gældende.

Metoden kan derfor i princippet også bruges til at lede efter liv på Titan, på Europa eller på fjerne planeter uden for vores solsystem. Kemi er universel, og så længe man kender til de aktuelle randbetingelser på en planet, vil man kunne lave forudsigelser om den naturlige fordeling af molekyler i et abiotisk miljø. Hvis fordelingen så viser sig at være en helt anden, er der god grund til at kigge nærmere på sagen.

Inden et besøg på Titan eller Europa kunne vi altså udvikle en chip, der analyserer overfladen, og sammenligne analyseresultatet med, hvad vi ville forvente af den type af kemi. Hvis vi skal analysere planeter længere væk, kræver det lidt mere avancerede former for absorbtions- og emissionsspektroskopi, der analyserer den elektromagnetiske stråling.

Faktisk er der også på det felt sket store fremskridt i løbet af de sidste ti år. Og i øvrigt har vi stadig 250 år at løbe på, inden tricorderen for alvor skal i brug på rumskibet Enterprise.

Tricorderen blev vist ikke brugt fra kredsløb om en planet, endsige flere lysår væk.
Den var jo netop håndholdt for at blive brugt af away-teams på planetens overflade.
Så jeg synes ikke analogien er så god.

  • 0
  • 0

For større varmblodede dyr er det bare se efter noget, der er varmere end 25-30°C og som af og til bevæger sig uden de store accelerationer (dog afslører hængekøje og sofa facon intelligensvæsener), er det bare at se efter visse termiske elektromagnetiske bølger på omkring 10um.

Det gør visse satellitter også. De bedste satellitter har vist en opløsning på ca. 0,5meter og fra lavere højde (fly, balloner) er opløsningen væsentligt bedre.

For vekselvarme dyr (, dyr under vand, ubåde og isbjørne) duer denne søgning ikke.

-

På overfladeniveau og i huler kan man lede efter avancerede flygtige og hurtigt nedbrydelige (organiske) molekyler. Feromoner, prutter, dårlig ånde osv.

Rovdyr har det med at lede i vindretningen - Darwin har lært dem ikke at jage så meget i vindretningen.

-

Links:

http://en.wikipedia.org/wiki/Satellite_ima...
Citat: "...
The latest commercial satellite (GeoEye 1) has a GSD of 0.41 m (effectively 0.5 m due to US Govt restrictions on civilian imaging).
..."

  • 0
  • 0

...
Rovdyr har det med at lede i vindretningen - Darwin har lært dem ikke at jage så meget i vindretningen.
...

Der skulle have stået:

Rovdyr har det med at lede/lugte alt andet end med vindretningen - Darwin har lært dem ikke at jage så meget med vindretningen.

  • 0
  • 0