¿Podrían las ‘máquinas epsilon’ ayudarnos a encontrar vida extraterrestre?

Vista desde el espacio, la Tierra es el planeta más complejo del sistema solar, según unos algoritmos matemáticos llamados máquinas épsilon. Los científicos quieren usar estos algoritmos para buscar vida en otros mundos. Esta imagen compuesta de Asia y Australia por la noche utilizó datos del satélite Suomi NPP/ NASA.

Investigadores de Caltech en Pasadena, California, y de Sony Computer Science Laboratories en Tokio explicaron este mes (febrero de 2022) cómo están trabajando juntos en una nueva forma de buscar vida en otros mundos. Están proponiendo máquinas épsilon (también conocidas como máquina épsilon) para ayudar en la búsqueda. A pesar del nombre, las máquinas épsilon no son máquinas. En cambio, son matemáticas complejas algoritmos, conjuntos de reglas que se utilizan para resolver problemas con una computadora. Los investigadores dijeron en un artículo publicado a principios de este mes que este tipo de algoritmos podrían usarse para identificar características complejas en exoplanetas que se explican mejor, quizás solo explicadas, por los procesos de la vida.

stuart bartlett en Caltech dirigió la investigación, y el revisado por pares revista Nature Astronomy publicado el 7 de febrero de 2022.

Gráfico con óvalos que muestran información sobre planetas menos complejos a la izquierda y más complejos a la derecha con la tecla de texto.
Este diagrama muestra la complejidad – 
entropía de la Tierra utilizando algoritmos de máquina épsilon. 
Imagen vía DOI: 10.1038/s41550-021-01559-x/ 
Phys.org .

¿Qué son las máquinas épsilon?

Básicamente, los científicos usan máquinas épsilon para analizar la complejidad. Y, como puede imaginar, la vida en sí misma es compleja, especialmente si la encontramos en algún planeta distante.

La búsqueda de vida en otros lugares se deriva, comprensiblemente, de lo que sabemos sobre la vida en la Tierra. Entonces, la búsqueda de vida extraterrestre se presta a ideas preconcebidas. Buscamos signos de vida similar a la Tierra, cuando, por lo que sabemos, la vida en un exoplaneta distante podría ser completamente diferente de todo lo que hemos visto en la Tierra. Puede verse diferente. Podría haber evolucionado de otra manera. Puede estar basado en diferentes moléculas y procesos. Y así.

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Entonces, ¿cómo buscamos vida extraterrestre cuando no sabemos con certeza cómo se ve?

Ahí es donde podrían entrar las máquinas épsilon. Analizan la complejidad. Por lo tanto, podrían detectar niveles de complejidad que sugieran procesos de vida. En la Tierra, por ejemplo, se han utilizado máquinas épsilon para estudiar los movimientos complejos (flocado) De pájaros.

Y los investigadores incluso los han utilizado para comprender cómo las células cerebrales individuales podrían dar lugar a la conciencia humana.

¿Podrían usarse para analizar un planeta distante, en busca de signos de vida? Eso es lo que estos científicos querían averiguar.

Analizando la complejidad desde lejos

Los científicos señalaron, por ejemplo, biofirmas como una forma de detectar vida en otros mundos. Probablemente haya escuchado discusiones sobre firmas biológicas entre científicos que esperan usar el telescopio espacial James Webb para buscarlas. Las firmas biológicas son compuestos químicos, isótopos u otros componentes de la atmósfera de un exoplaneta que sugieren vida. Por ejemplo, en la atmósfera de la Tierra, el oxígeno es una firma biológica.

Pero, ¿y si estamos viendo un mundo que tiene vida completamente diferente a la de nuestra propia Tierra? Nuevamente, como dijeron los científicos en su artículo:

… se reconoce cada vez más que la vida extraterrestre podría ser muy diferente de la vida en la Tierra.

Aun así, dijeron estos científicos, debe haber algo en común entre los mundos que tienen vida. Y sugirieron dos cosas que podríamos tener en común con esos mundos. Primero, en cualquier mundo distante con vida, tendría que haber algún tipo de biosfera algún reino sobre o dentro o por encima del planeta donde mora la vida.

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Y habría lo que estos científicos llamaron “complejidad planetaria observable”.

Luego propusieron buscar esa complejidad, a través del análisis utilizando algoritmos del tipo de máquinas épsilon, para ver si se podía hacer.

Hombre con gafas de sol en la cabeza y pizarra detrás de él.
stuart bartlett en Caltech es el autor principal del nuevo artículo que describe el uso de máquinas épsilon para buscar vida extraterrestre. Imagen vía Caltech.

La tierra es compleja

¿Cómo probaron su idea? Los investigadores utilizaron máquinas épsilon para estudiar imágenes de la Tierra a distancia. Descubrieron, tal vez como era de esperar, que nuestro mundo natal es más complejo que los otros planetas de nuestro sistema solar. De hecho, dijeron, la Tierra apareció en su estudio como un 50% más compleja que cualquiera de los otros mundos de nuestro sol. Ese nivel de complejidad sugiere que aquí está sucediendo algo diferente a la geología o la meteorología ordinarias. Más bien, la mayor parte de la complejidad puede explicarse por la presencia de vida.

O considere a Júpiter, otro foco del estudio, usado como comparación con la Tierra. Como se describe en el documento:

Un candidato principal para tal comparación es el gigante gaseoso Júpiter, generalmente asumido como estéril…

Y, de hecho, la Tierra parecía mucho más compleja que Júpiter, cuando se analizó mediante algoritmos de máquinas épsilon. Los investigadores dijeron:

A pesar de los desafíos de la adquisición y el procesamiento de datos, [our analysis suggests] que la complejidad planetaria de la Tierra es mayor que la de Júpiter… los resultados actuales son al menos consistentes con la hipótesis de que la complejidad planetaria se correlaciona con la presencia de vida.

¡Así que es un enfoque novedoso! Y uno interesante. Será aún más interesante si otros científicos confirman que esta técnica es buena para buscar vida extraterrestre y luego comienzan a usarla. ¿Qué encontraremos?

Planeta rodeado por bandas arremolinadas de nubes con una gran mancha roja ovalada cerca de la parte superior.
investigadores compararon la complejidad de la Tierra con la de otros planetas del sistema solar, como Júpiter. Esta vista es de la NASA Juno astronave. Imagen vía NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ MSSS/ Gerald EichstadSean Doran © CC NC SA/ NPR.

En pocas palabras: los investigadores proponen una nueva forma de buscar vida extraterrestre en exoplanetas utilizando máquinas épsilon. Las «máquinas» son en realidad algoritmos basados ​​en la aritmética que pueden evaluar la complejidad general de un planeta.

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