В поисках внеземной жизни этот удивительный результат может приблизить нас к революционному открытию
«Что, если внеземная жизнь не будет найдена?» Хотя это и не идеальный исход наших нынешних поисков признаков жизни в космосе, тем не менее он может привести к новым удивительным открытиям и помочь скорректировать будущие поиски, утверждает международная группа исследователей в новом .
Исследование возглавил доктор Даниэль Ангерхаузен, профессор ETH Zurich и сотрудник Института SETI, который размышлял о том, что можно извлечь из опросов, не обнаруживших жизнь в космосе. С помощью сложного статистического анализа Ангерхаузен и его команда разработали, как такой результат может установить новые базовые показатели количества и типов миров, подлежащих изучению.
Один из главных выводов исследования заключается в том, что будущие ученые могут использовать необнаруженные планеты для установления верхних пределов вероятности того, что на определенных типах планет есть жизнь. Например, если ученые исследуют от 40 до 80 экзопланет и не обнаружат признаков жизни, они могут сделать обоснованный вывод, что подобные планеты имеют менее чем 10-20-процентный шанс быть обитаемыми.
Даже этот небольшой процент все равно оставит значительное число потенциальных кандидатов. При 10-процентной вероятности современные модели предполагают возможность существования десяти обитаемых планет.
Миссия LIFE
Основная проблема при интерпретации таких данных заключается в том, что наблюдения всегда несут в себе некоторую неопределенность. Пропуск биосигнатуры может привести к ложному отрицательному результату, а включение планет, не обладающих необходимыми для жизни признаками, может привести к ошибочно низким показателям обнаружения.
«Дело не только в том, сколько планет мы наблюдаем, а в том, насколько правильно мы задаем вопросы и насколько мы можем быть уверены в том, что увидим или не увидим то, что ищем», — говорит Ангерхаузен. «Если мы не будем осторожны и будем слишком самоуверенны в своих способностях выявить жизнь, то даже крупное исследование может привести к ошибочным результатам».
Определение «правильных вопросов» особенно важно, поскольку новые миссии по поиску жизни готовятся к запуску в ближайшие годы. ETH Zurich возглавляет миссию Life Interferometer for Exoplanets (LIFE) - предлагаемый пяти-шестилетний проект по обнаружению жизни в космосе, который находится в разработке с 2017 года. LIFE сосредоточится на похожих на Землю экзопланетах со схожими массой, радиусом и температурой, анализируя их атмосферы на наличие воды, кислорода и других биопризнаков.
На космическом аппарате будет установлен нуль-интерферометр, предназначенный для подавления доминирующих сигналов и выявления слабых биопризнаков в средней инфракрасной области спектра, где ключевые молекулы имеют ярко выраженные спектральные особенности. Планируемые наблюдения позволят собрать достаточно большую выборку, чтобы астробиологи смогли сделать более конкретные выводы о распространенности жизни в нашей галактике.
Задавать вопросы и читать результаты
Авторы подчеркивают, что даже при использовании передовых инструментов для получения значимых результатов необходимы строгая статистика и осознание неопределенности и предвзятости. Команда рекомендует задавать конкретные, измеримые вопросы, например, «Какая доля каменистых планет в обитаемой зоне Солнечной системы демонстрирует явные признаки наличия водяного пара, кислорода и метана?», а не «На скольких планетах есть жизнь?».
Кроме того, команда оценила, повлияют ли предположения, сделанные на основе предыдущих знаний, на результаты опросов. Они провели этот анализ, сравнив результаты байесовского статистического анализа, учитывающего предыдущие знания, с частотным подходом, который этого не делает. Результаты, полученные на выборке примерно того размера, который исследователи ожидают от LIFE, показали, что оба метода дают очень схожие результаты.
«В прикладной науке байесовская и частотная статистика иногда интерпретируются как две конкурирующие школы мысли. Как статистик, я предпочитаю рассматривать их как альтернативные и взаимодополняющие способы понимания мира и интерпретации вероятностей», — говорит соавтор Эмили Гарвин.
Планирование будущих миссий
«Небольшие различия в научных целях исследования могут потребовать применения разных статистических методов для получения надежных и точных ответов», — добавляет Гарвин. «Мы хотели показать, как разные подходы обеспечивают взаимодополняющее понимание одного и того же набора данных, и таким образом представить "дорожную карту" для внедрения различных систем».
Исследование подчеркивает важность совершенствования методологии при изучении космоса путем анализа данных и самих вопросов, лежащих в основе анализа. Пока человечество ищет потенциальную иголку в стоге сена внеземной жизни, ученые должны придерживаться строгого подхода, чтобы не пропустить слабые сигналы, которые могут означать революционное открытие.
«Одно положительное обнаружение изменит все», — говорит Ангерхаузен, — «но даже если мы не найдем жизнь, мы сможем оценить, насколько редкими — или обычными — могут быть планеты с обнаруживаемыми биосигнатурами».