Nie odnalezienie życia na Wenus byłoby rozczarowujące. Ale to dobra nauka w pracy.

Widok Wenus wykonany przez orbiter Venus Express należący do ESA. ESA/MPS/DLR/IDA, M. Pérez-Ayúcar i C. Wilson

Raport z zeszłego miesiąca, że ​​może być gaz fosforowodorowy w chmurach Wenus przyszedł z oszałamiającą implikacją: życie pozaziemskie. Na Ziemi fosfina jest substancją chemiczną wytwarzaną przez niektóre rodzaje bakterii żyjących w warunkach ubogich w tlen. Jej obecność na Wenus, ogłoszona przez zespół kierowany przez Jane Greaves z Cardiff University, podniosła możliwość istnienia życia w tym, co od dawna uważano za jedno z najbardziej niegościnnych środowisk Układu Słonecznego: na planecie pokrytej gęstymi obłokami siarki. kwaśny, z atmosferą, która w 96% składa się z dwutlenku węgla, a ciśnienie na powierzchni jest 100 razy większe niż ziemskie. Och, i doświadcza temperatur do 471°C — znacznie powyżej temperatury topnienia ołowiu.

Jednak od czasu pierwszego raportu pojawiły się wątpliwości co do odkrycia. Trzy różne prace preprint (żadna z nich nie została opublikowana w recenzowanym czasopiśmie, chociaż jedna została zaakceptowana) nie były w stanie znaleźć tego samego dowodu fosfiny na Wenus .

Pozornie nowe raporty mogą wydawać się sugerować, że zespół stojący za wstępnymi odkryciami mocno popełnił błąd lub cierpi z powodu przeceniania wyników. Ale to było solidne studium. Pierwotne odkrycia zostały ogłoszone po tym, jak Greaves i jej zespół znaleźli sygnały fosfiny w odczytach podczerwieni do mikrofal atmosfery Wenus, dokonanych za pomocą teleskopu Jamesa Clerka Maxwella (JCMT) na Hawajach i Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile. Autorzy byli bardzo klarowni. Wykonali fantastyczną robotę, mówiąc, że nie znaleźli życia – że znaleźli coś związanego z życiem na Ziemi, czego nie potrafią wyjaśnić na Wenus – mówi Stephanie Olson, planetolog z Purdue University, która nie była zaangażowana w żadne z tych badań. Zespół posunął się nawet do opublikowania artykuł w czasopiśmie Astrobiology badanie – i wykluczenie – znanych naturalnych przyczyn fosfiny na Wenus.

Powtórzenie, powtórzenie

Prawda jest taka, że ​​historia domniemanej fosfiny Wenus nie jest prostym przypadkiem sensacyjnego odkrycia, które zostało zestrzelone po dalszej analizie. W rzeczywistości pośpiech dalszych badań jest mile widziany; nauka robi swoje. Jest to szczególnie prawdziwe, jeśli chodzi o poszukiwanie życia pozaziemskiego – w końcu nadzwyczajne roszczenia wymagają nadzwyczajnych dowodów .

Myślę, że jest to doskonały przykład tego, jak działa proces naukowy, mówi Paul Byrne, planetolog z North Carolina State University, który również nie był zaangażowany w badania. Z pewnością ma sens, że byłyby inne badania, które próbowałyby odpowiedzieć na to pytanie.

ten pierwszy papier do zadruku poddanie w wątpliwość oryginału zostało właściwie napisane po części przez samą Greaves. Po tym, jak nie udało się zapewnić teleskopom więcej czasu, aby zweryfikować początkowe odkrycia jej zespołu — pandemia utrudniła, a w niektórych przypadkach wręcz uniemożliwiła dostęp do teleskopu — ona i jej koledzy zwrócili się do archiwum obserwacji w podczerwieni z 2015 r. i nie mogli znaleźć żadnych śladów fosfina.

Jest to oczywiście frustrujące, ale jak mówi Byrne, brak dowodu danego wykrycia nie jest dowodem na nieobecność. Może to po prostu oznaczać, że problem jest bardziej złożony, niż byśmy chcieli. Może fosfina tak naprawdę nie istnieje na Wenus, a może zmienia się w czasie. A może archiwalne obserwacje przeanalizowane przez Greavesa nie wnikały wystarczająco głęboko w chmury.

Powielalność jest w rzeczywistości powszechnym problemem w przypadku tego rodzaju dochodzeń. Na przykład nasza obecna charakterystyka metanu na Marsie jest przedmiotem intensywnej debaty: łazik Curiosity NASA ma ma historię wykrywania ogromnych skoków metanu na planecie , podczas gdy Trace Gas Orbiter ESA, zaprojektowany do badania gazu na Marsie za pomocą znacznie czulszych instrumentów niż Curiosity, znalazł bukis . To samo dotyczy wykrycie smug wodnych na Europie przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a : kolejne dochodzenia starałem się je znaleźć .

Nadal przetwarzam

Innym problemem, który nęka odkrycia dotyczące fosfiny, jest przetwarzanie danych. Dwa pozostałe preprinty zostały napisane przez zespoły, które próbował ponownie przetworzyć oryginalne dane używany przez Greaves i jej zespół, podejrzewając, że oryginalna analiza była błędna. Często wyzwaniem jest wyciągnięcie sygnałów z ogromnych ilości szumów znajdujących się w danych teleskopowych. Naukowcy w oryginalnym badaniu zastosowali technikę zwaną dopasowaniem wielomianowym, która ma na celu usunięcie szumu tła wokół obszaru widmowego, w którym powinny pojawiać się sygnały fosfin. Ale jako National Geographic doniesienia, sposób, w jaki to zabrali, mógł faktycznie wprowadzić fałszywe sygnały fosfiny.

Oba te nowe preprinty ponownie przetworzyły dane od zera, bez użycia metody Greavesa. Jeden skupiał się wyłącznie na danych ALMA i nie udało się znaleźć fosfiny. Drugi papier przyjrzał się zarówno danym ALMA, jak i JCMT. Naukowcy nie znaleźli sygnału fosfiny w danych ALMA i wykryli sygnał w zestawie JCMT, który można wyjaśnić gazowym dwutlenkiem siarki.

Ponadto obserwatorium ALMA ostatnio znalazłem błąd w swoim systemie kalibracyjnym używanym do zbierania danych, z którymi pracował Greaves i jej zespół. To nie znaczy, że w pierwszej kolejności mieli coś nie tak. Nawet jeśli okaże się, że dane ALMA są błędne, nadal wymagane jest wyjaśnienie, czy dane [JCMT] są prawidłowe, mówi Byrne. Nie wydaje mi się, żeby to było aż tak jednoznaczne w powiedzeniu „Tak, jest fosfina” lub „Nie, nie ma”.

Nie jest też jasne, czyja metodologia jest bardziej poprawna. Nie ma oficjalnej recepty ani zestawu zasad dotyczących tego, jak należy to robić w badaniu biosygnatur, mówi Olson. Rzeczywiście, wiele postępów w nauce wynika z faktu, że różne grupy różnie podchodzą do problemów, ujawniając spostrzeżenia i wskazówki, których inni nie zauważyli.

Kluczem jest przejrzystość. Jakakolwiek metoda zostanie użyta, o ile jest dobrze udokumentowana i dostępna – co widzieliśmy w przypadku papieru Greaves i dalszych badań przed drukiem – o ile jest odtwarzalna, to się liczy, mówi Byrne. Spory są w porządku i dopóki można o nich otwarcie dyskutować, to dobra nauka.

Po weryfikacji

Jeśli badacze osiągną nawet konsensus, że na Wenus istnieje fosfina, nie oznacza to, że na planecie istnieje życie. Fosfina jest zdecydowanie potencjalną biosygnaturą, ale tak nie jest tylko biosygnatura, mówi Byrne. Fosfina jest produkowana na Ziemi przez bakterie żyjące w ściekach, bagnach, bagnach, polach ryżowych i jelitach zwierząt – ale wiemy, że jest również produkowana w niektórych zastosowaniach przemysłowych oraz na planetach gazowych, takich jak Saturn i Jowisz, gdzie uważa się, że życie nie może przetrwać. Jeśli chodzi o to, co dzieje się w przypadku Wenus, nie wiemy wystarczająco dużo o planecie, aby całkowicie wykluczyć jakąś dziwną chemię, której nigdy wcześniej nie widzieliśmy.

To samo dotyczy innych potencjalnych biosygnatur, które odkryliśmy w Układzie Słonecznym. Nie przychodzi mi do głowy ani jeden związek, który moglibyśmy łatwo zmierzyć, a który definitywnie wskazywałby na życie, mówi Byrne. Metan jest wytwarzany przez wiele rodzajów bakterii na Ziemi (w tym bydła), ale jest również wyrzucany przez wulkany. Tlen do oddychania (w postaci O2) został stworzony przez pierwsze na Ziemi cyjanobakterie, ale dziwne reakcje z udziałem światła słonecznego i minerału o nazwie tytania produkują go również na innych światach.

Jeśli chodzi o Wenus, będzie to debata, którą będziemy prowadzić przez wiele lat, mówi Olson. A to dlatego, że żadna pojedyncza wskazówka nie może być konkretnym dowodem życia, chyba że wyślemy misję w celu przeprowadzenia bezpośrednich obserwacji.

W międzyczasie są rzeczy, które możemy zrobić, mówi Byrne. Ale dopóki tam nie pójdziemy, jest to w zasadzie akademickie. Jedynym sposobem, aby odpowiedzieć na te pytania, jest udanie się tam.

ukryć