Долгое время обитаемость Земли через миллиард лет после её формирования подтверждалась лишь косвенными данными, которые нередко вызывали сомнения. Сейчас исследователям удалось получить весомые свидетельства того, что столь древняя органика имеет биологическое происхождение, и даже определить время, когда земные организмы освоили процесс выработки кислорода.
В 2017 году стало известно об обнаружении в Канаде возможных признаков существования земной жизни четыре с лишним миллиарда лет назад, то есть всего через несколько сотен миллионов лет после возникновения самой планеты. Речь идет о микроскопических структурах в древних породах: они похожи на характерные «трубки», которые создают для себя окисляющие железо бактерии.
Данное утверждение активно оспаривается, поскольку существует точка зрения, согласно которой под микроскопом наблюдаются признаки небиологических процессов. Ученые считают наиболее надежным доказательством жизни наличие биомолекул, чья структура уникальна и не может быть ошибочно интерпретирована. Однако такие молекулы не могут сохраниться в породах возрастом более 1,7 миллиарда лет, поскольку разрушаются под воздействием, в том числе, давления и превращаются в неразличимую массу фрагментов, в которой крайне сложно выявить что-либо, связанное с биологией.
Недавно международная группа планетологов во главе с учеными из Научного центра Карнеги (США) предприняла попытку найти решение этой задачи. Их статья была опубликована в журнале Материалы Национальной академии наук они объяснили, установлено, что продукты распада любого вещества обладают характерными, труднозаметными химическими свойствами.
Для обнаружения этих объектов исследователи использовали искусственный интеллект, обучив его на распознавание биогенных веществ и неживых материалов. В процессе обучения использовались 272 образца, происхождение которых было точно установлено. В их число вошли современные живые организмы, древние окаменелости и метеориты.
Процесс разложения данного вещества осуществлялся посредством пиролиза, после чего полученные фрагменты измерялись и определялись с использованием специальных методов, известных как газовая хроматография и масс-спектрометрия. В итоге формировалась сложная картина, требующая выявления следов биомолекул.
После прохождения обучения алгоритм способен различать признаки живых организмов и неживой материи с точностью от 93 до 98 процентов, а также с высокой степенью уверенности определяет, осуществлял ли живой организм фотосинтез. При этом искусственный интеллект преимущественно обучали на организмах, выделяющих кислород в процессе фотосинтеза.
Изучение эволюции жизни также сталкивается с важным вопросом: развитие жизни стало возможным благодаря приобретенной способности живых организмов использовать кислород, что обеспечивает более эффективное получение энергии. Первопроходцами фотосинтеза были микроскопические синезеленые водоросли, известные как цианобактерии. Их окаменелости обнаруживаются в породах, возраст которых превышает два миллиарда лет, а также характерные ими структуры — строматолиты.
Согласно современным представлениям, около 2,3–2,4 миллиарда лет назад на Земле произошла Великая кислородная катастрофа: появление кислорода в окружающей среде привело к гибели многих организмов, оказавшихся к нему не готовы. В то же время, выжившие получили значительное эволюционное преимущество.
Несмотря на это, непосредственные микробиологические свидетельства фотосинтетической деятельности в те времена до настоящего времени отсутствуют. В результате проведенного исследования специалисты сделали заключение о том, что теперь этот факт можно считать окончательно доказанным.
Специалистам предоставили 134 древних артефакта, происхождение которых вызывает сомнения, для анализа обученным искусственным интеллектом. Результаты работы нейросети были обнародованы. Она обнаружила признаки фотосинтезирующих организмов в образцах из формации Гамохаан, расположенной в Южной Африке, возраст которых составляет 2,52 миллиарда лет.
Дополнительные исследования подтвердили биологическое происхождение органических соединений в породах возрастом 3,51 миллиарда лет, обнаруженных в кратоне Сингхбхум в Индии. Используемые алгоритмы искусственного интеллекта с высокой степенью достоверности указали на наличие признаков живых организмов и в породах возрастом от 3,7 до 3,8 миллиарда лет, найденных в Гренландии. Однако, ученые пока воздерживаются от окончательных выводов, поскольку за столь длительный период земная кора претерпела значительные трансформации.