Revolutionärer Test 27.09.2023, 07:00 Uhr

Endlich: KI kann außerirdischen Leben finden

Forschende haben einen einfachen und zuverlässigen Test für Anzeichen von vergangenem oder gegenwärtigem Leben auf anderen Planeten entwickelt. Eine künstliche Intelligenz (KI) hilft ihnen dabei. Die Genauigkeit soll bei 90 Prozent liegen.

Mars

Gibt es Leben auf dem Mars? Eine KI kann bei der Analyse helfen.

Foto: panthermedia.net/magann

Ein Forschungsteam unter der Leitung der Carnegie Institution for Science hat einen Weg gefunden, schnell und sicher aktuelle und alte biologische Proben von Materialien zu unterscheiden, die abiotischen Ursprungs sind. Abiotische Proben wären ein Hinweis auf außerirdisches Leben. Die Frage nach außerirdischen Lebensformen könnte also vielleicht bald beantwortet werden. „Diese routinemäßige Analysemethode hat das Potenzial, die Suche nach außerirdischem Leben zu revolutionieren und unser Verständnis sowohl des Ursprungs als auch der Chemie des frühesten Lebens auf der Erde zu vertiefen“, sagt Robert Hazen von der Carnegie Institution. Ein oft auftretendes Problem sei damit nämlich gelöst: die Zeit. „Die Methode eröffnet die Möglichkeit, intelligente Sensoren auf robotischen Raumfahrzeugen einzusetzen, um nach Anzeichen von Leben zu suchen, bevor die Proben zur Erde zurückkehren“, erklärt Hazen.

KI könnte Proben vom Mars untersuchen

Unmittelbar könnte der neue Test die Geschichte mysteriöser, uralter Gesteine auf der Erde aufdecken, und zudem Proben analysieren, die bereits mit dem SAM-Instrument (Sample Analysis at Mars) des Mars-Rovers Curiosity gesammelt wurden. Die letztgenannten Tests könnten mit einem Analyseinstrument an Bord durchgeführt werden, das den Spitznamen „SAM“ (für Sample Analysis at Mars) trägt.

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Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen müssten dafür die Methode an die SAM-Protokolle anpassen, aber nach ihrer Aussage sei das leicht umsetzbar. Eventuell könnten sie daher schon aus dem vorhandenen Datenmaterial schließen, ob es auf dem Mars Moleküle aus einer organischen Marsbiosphäre gibt.

KI identifiziert relativ sicher altes und neues Material

Die innovative Analysemethode beruht nicht nur auf der Identifizierung eines bestimmten Moleküls oder einer Gruppe von Verbindungen in einer Probe. Stattdessen zeigten die Forschenden, dass KI biotische von abiotischen Proben unterscheiden kann, indem sie subtile Differenzen in den molekularen Mustern einer Probe aufspürt. Dafür wird zunächst eine sogenannte Pyrolyse-Gaschromatographie-Analyse durchgeführt, die alle Bestandteile einer Probe trennt und identifiziert. Daran schließt sich eine Massenspektrometrie an, mit der die Molekulargewichte der einzelnen Bestandteile bestimmt werden.

Anhand umfangreicher multidimensionaler Daten aus den Molekularanalysen von 134 bekannten abiotischen oder biotischen kohlenstoffreichen Proben wurde die KI darauf trainiert, die Herkunft einer neuen Probe vorherzusagen. Die KI identifizierte daraufhin erfolgreich Proben, die aus folgenden Quellen stammten: Lebewesen, wie Muscheln, Zähne, Knochen, Insekten, Blätter, Reis, menschliches Haar und in feinkörnigem Gestein konservierte Zellen, Überreste von altem Leben, die durch geologische Prozesse verändert wurden (etwa Kohle, Öl, Bernstein und kohlenstoffreiche Fossilien) oder Proben mit abiotischem Ursprung, wie reine Laborchemikalien (zum Beispiel Aminosäuren) und kohlenstoffreiche Meteoriten. Nach Aussage der Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen erzielt die künstliche Intelligenz dabei eine Genauigkeit von 90 Prozent.

Künstliche Intelligenz sucht nach funktionalen Mustern

Überraschenderweise konnten mit der neuen Analysemethode trotz des erheblichen Zerfalls und der Veränderung Anzeichen von Biologie nachgewiesen werden, die in einigen Fällen über Hunderte von Millionen Jahren hinweg erhalten geblieben waren. „Wir sind von der Idee ausgegangen, dass sich die Chemie des Lebens grundlegend von der einer unbelebten Welt unterscheidet und dass es quasi chemische Regeln des Lebens gibt, die die Vielfalt und Verteilung von Biomolekülen beeinflussen“, sagt Hazen. „Wenn wir diese Regeln ableiten könnten, könnten wir sie nutzen, um die Ursprünge des Lebens zu modellieren oder subtile Anzeichen von Leben auf anderen Welten zu entdecken.“

Die Methode ist also in der Lage, außerirdische Biochemien ebenso wie irdisches Leben zu erkennen. Das ist eine größere Revolution, als viele Laien vermuten würden. Denn es ist nicht davon auszugehen, dass außerirdisches Leben ähnlich aufgebaut ist wie auf der Erde, also beispielsweise DNA, Aminosäuren und Ähnliches verwendet. Die neue Methode sucht daher nach Mustern in der molekularen Verteilung, die sich aus dem Bedarf des Lebens an „funktionalen“ Molekülen ergeben.

Die neue Technik könnte übrigens schon bald eine Reihe wissenschaftlicher Rätsel auf der Erde lösen, darunter die Herkunft von 3,5 Milliarden Jahre alten schwarzen Sedimenten aus Westaustralien – heiß diskutierte Gesteine, von denen einige Forschende behaupten, sie enthielten die ältesten fossilen Mikroben der Erde, während andere meinen, sie seien frei von Lebenszeichen.

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

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