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¿Podrían las “máquinas épsilon” ayudarnos a encontrar vida extraterrestre?

Como se ve desde el espacio, la Tierra es el planeta más complejo del sistema solar, según 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 epsilon para ayudar en la búsqueda. A pesar del nombre, las máquinas epsilon no son máquinas. En cambio, son algoritmos matemáticos complejos, conjuntos de reglas utilizadas cuando se resuelven 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, tal vez solo se explican, por los procesos de la vida.

Stuart Bartlett en Caltech dirigió la investigación, y la revista revisada por pares Nature Astronomy la publicó el 7 de febrero de 2022.

Este diagrama muestra la complejidad-entropía para la Tierra utilizando algoritmos de máquina épsilon. Imagen vía DOI: 10.1038/s41550-021-01559-x/ Phys.org.

¿Qué son las máquinas epsilon?

Básicamente, los científicos usan máquinas epsilon para analizar la complejidad. Y, como se puede imaginar, la vida misma es compleja, especialmente porque podríamos encontrarla en algún planeta distante.

La búsqueda de vida en otros lugares deriva, comprensiblemente, de lo que sabemos sobre la vida en la Tierra. Así que 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 cualquier cosa que hayamos visto en la Tierra. Puede parecer diferente. Podría haber evolucionado de manera diferente. Podría basarse en diferentes moléculas y procesos. Y así sucesivamente.

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

Ahí es donde podrían entrar las máquinas de épsilon. Analizan la complejidad. Por lo tanto, podrían ser capaces de detectar niveles de complejidad sugestivos de procesos de la vida. En la Tierra, por ejemplo, las máquinas de épsilon se han utilizado para estudiar los movimientos complejos de las aves.

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.

Analizar la complejidad desde lejos

Los científicos señalaron, por ejemplo, las biofirmas como una forma de detectar la vida en otros mundos. Probablemente hayas escuchado discusiones sobre biofirmas entre científicos que esperan usar el Telescopio Espacial James Webb para buscarlas. Las biofirmas 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 biofirma.

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

… cada vez se reconoce 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 en o dentro o por encima del planeta donde habita la vida.

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

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

La Tierra es compleja

¿Cómo probaron su idea? Los investigadores utilizaron máquinas épsilon para estudiar imágenes de la Tierra desde la 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 parecía ser en su estudio aproximadamente un 50% más compleja que cualquiera de los otros mundos de nuestro sol. Ese nivel de complejidad sugiere que algo más que la geología ordinaria o la meteorología está sucediendo aquí. Más bien, la mayor parte de la complejidad puede explicarse por la presencia de la vida.

O considere a Júpiter, otro foco del estudio, utilizado como una 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 analizaba mediante algoritmos de máquinas épsilon. Los investigadores dijeron:

A pesar de los desafíos de la adquisición y el procesamiento de datos, [nuestro análisis sugiere] 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 una interesante. Será aún más interesante si otros científicos confirman esta técnica como una buena para buscar vida extraterrestre, y luego se ponen a usarla. ¿Qué encontraremos?

Los investigadores compararon la complejidad de la Tierra con la de otros planetas del sistema solar como Júpiter. Esta vista es de la nave espacial Juno de la NASA. Imagen vía NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ MSSS/ Gerald Eichstäd/ Seán 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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