Valle de la Luna en el desierto de Atacama en Chile. Crédito: Colección Hoberman/Universal Images Group vía Getty
Astrobiólogos entrenan una Inteligencia Artificial para encontrar vida en Marte
Nature 06 marzo 2023
Un modelo de inteligencia artificial probado en el desierto de Atacama en Chile podría algún día detectar signos de vida en otros planetas.
Amanda Heidt
La inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje maquinal podrían revolucionar la búsqueda de vida en otros planetas. Pero antes de que estas herramientas puedan abordar lugares distantes como Marte, deben probarse aquí en la Tierra.
Un equipo de investigadores ha entrenado con éxito una IA para mapear firmas biológicas, cualquier característica que brinde evidencia de vida pasada o presente, en un área de tres kilómetros cuadrados del desierto de Atacama en Chile. La IA redujo sustancialmente el área que el equipo necesitaba para buscar y aumentó la probabilidad de encontrar organismos vivos en uno de los lugares más secos del planeta. Los resultados se informaron el 6 de marzo en Nature Astronomy 1 .
Kimberley Warren-Rhodes, científica investigadora principal del Instituto SETI en Mountain View, California, y autora principal del artículo, ha estado persiguiendo firmas biológicas desde principios de la década de 2000, cuando se dio cuenta de las pocas herramientas que existían para estudiar la biología de otros planetas. Quería combinar su experiencia en ecología estadística con tecnologías emergentes como la IA para ayudar a los científicos de la misión, “que están bajo mucha presión para encontrar firmas biológicas”, pero muy limitados en la forma en que lo hacen. Los Rover que se controlan de forma remota desde la Tierra, por ejemplo, pueden viajar solo distancias limitadas y recolectar relativamente pocos especímenes, lo que otorga una gran importancia a los lugares de muestreo que tienen más probabilidades de producir vida. Los científicos de la misión basan estas predicciones en parte en los análogos de Marte en la Tierra.
Buscando vida
A partir de 2016, el grupo de Warren-Rhodes viajó a la meseta alta y seca del desierto de Atacama, un análogo propuesto de Marte a una altura de alrededor de 3.500 metros en los Andes chilenos, para buscar organismos fotosintéticos que habitan en las rocas llamados endolitos. Para caracterizar completamente el entorno, los investigadores recolectaron todo, desde imágenes de drones hasta análisis geoquímicos y secuencias de ADN. Juntos, este conjunto de datos imita los tipos de información que los investigadores recopilan en Marte con satélitesorbitales, drones y Rovers.
El equipo de Warren-Rhodes introdujo sus datos en una red neuronal convolucional (CNN) basada en IA y un algoritmo de aprendizaje automático que, a su vez, predijo dónde era más probable encontrar vida en Atacama.
Vista aérea y vista terrestre desde un Rover de un mapa de probabilidad de firma biológica de la misma área. Crédito: M. Phillips, KA Warren-Rhodes y F. Kalaitzis
Al orientar su colección de muestras sobre la base de los comentarios de la IA, los investigadores pudieron reducir su área de búsqueda hasta en un 97 % y aumentar su probabilidad de encontrar vida hasta en un 88 %. “Al final, podrías dejarnos caer y, en lugar de deambular durante mucho tiempo, nos tomaría un minuto encontrar vida”, dice Warren-Rhodes. Específicamente, el equipo descubrió que los endolitos en Atacama se encontraban con mayor frecuencia en un mineral llamado alabastro, que es poroso y retiene agua, y tendía a agregarse en áreas de transición entre varios microhábitats, como donde la arena y los cristales de alabastro se unen entre sí.
“Estoy muy impresionada y feliz de ver este conjunto de trabajos”, dice Kennda Lynch, astrobióloga del Lunar and Planetary Institute en Houston, Texas, que estudia firmas biológicas. "Es realmente genial que puedan mostrar cierto éxito con una IA para ayudar a predecir dónde ir y buscar”.
Graham Lau, astrobiólogo del Instituto de Ciencias del Espacio Blue Marble con sede en Boulder, Colorado, trabajó en otro análogo de Marte en el Ártico canadiense como estudiante graduado, para estudiar cómo la biología influye en la formación de minerales raros que pueden servir como firmas biológicas en otros planetas. “Desde que leí por primera vez Dune de Frank Herbert cuando era niño, me llamó la atención esta idea de aplicar la ecología a los planetas”, comenta. Pero hasta la última década más o menos, las herramientas y los datos no estaban disponibles para abordar tales preguntas con rigor científico. “El lugar donde tenemos posibilidades de datos casi ilimitadas es a través de estas observaciones orbitales e imágenes de drones”, sostiene, “y veo este documento como una de las muchas piezas en el camino para hacer estos análisis más grandes”.
Engañosamente simple
El nuevo método deberá verificarse en múltiples ecosistemas, dicen Lau y Lynch, incluidos aquellos con una geología más compleja y una mayor biodiversidad. El Atacama, señala Lau, es relativamente simple en términos de los hábitats y los tipos de vida que probablemente se encuentren allí. Y en Marte, el alto nivel de radiación ultravioleta que golpea la superficie del planeta significa que los científicos podrían necesitar detectar pistas que insinúen vida bajo tierra.
El Rover Perseverance de la NASA recolectó su primera muestra de roca de un área en el cráter Jezero de Marte. Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
En última instancia, Warren-Rhodes dice que le gustaría ver una base de datos completa de diferentes análogos de Marte que podría brindar información valiosa a los científicos de la misión que planean su próxima ejecución de muestreo. El avance de su equipo agrega, puede parecer “engañosamente simple” para cualquiera que haya crecido viendo a los exploradores de Star Trek explorar mundos alienígenas con un tricorder. Pero representa un avance importante en la investigación extraterrestre, en la que la biología a menudo se ha quedado atrás de la química y la geología. Imagine, por ejemplo, auriculares de realidad virtual que alimenten a los científicos de la misión con datos en tiempo real mientras escanean una superficie, usando los 'ojos' de un Rover para dirigir sus actividades. “Es emocionante que nuestro equipo dé uno de estos primeros pasos hacia la detección confiable de firmas biológicas utilizando IA”, dice. “Es realmente un momento trascendental”.
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-00683-0
Referencia
Warren-Rhodes, K. et al. Nature Astron. https://doi.org/10.1038/s41550-022-01882-x(2023)
