211service.com
Å ikke finne liv på Venus ville være skuffende. Men det er god vitenskap på jobben.
En visning av Venus tatt av ESAs Venus Express orbiter. ESA/MPS/DLR/IDA, M. Pérez-Ayúcar & C. Wilson
Forrige måneds rapport som det kan være fosfingass i de venusiske skyene kom med en fantastisk implikasjon: utenomjordisk liv. På jorden er fosfin et kjemikalie produsert av noen typer bakterier som lever under oksygenfattige forhold. Dens tilstedeværelse på Venus, annonsert av et team ledet av Cardiff Universitys Jane Greaves, reiste muligheten for at det kunne være liv i det som lenge har vært ansett som et av de mest ugjestmilde miljøene i solsystemet: en planet som er dekket av tykke skyer av svovelsyre. syre, med en atmosfære som er 96 % karbondioksid, og hvor trykket på overflaten er 100 ganger større enn jordens. Å, og den opplever temperaturer opp til 471°C – godt over blyets smeltepunkt.
Siden den første rapporten har imidlertid tvil om funnet sneket seg inn. Tre forskjellige preprint-artikler (ingen av dem har blitt publisert i et fagfellevurdert tidsskrift, selv om en har blitt akseptert) klarte ikke å finne de samme bevisene for fosfin på Venus .
På overflaten kan det se ut til at de nye rapportene antyder at teamet bak de første funnene har rotet til dårlig, eller lider av en tilbakeslag fra overhyping av resultatene. Men det var en solid studie. De originale deteksjonene ble annonsert etter at Greaves og teamet hennes fant fosfinsignaler i infrarød-til-mikrobølgeavlesninger av den venusiske atmosfæren gjort med James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) på Hawaii og Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile. Forfatterne var superklare. De gjorde en fantastisk jobb med å si at de ikke fant liv - at de fant noe assosiert med liv på jorden som de ikke kan forklare på Venus, sier Stephanie Olson, en planetarisk forsker ved Purdue University som ikke var involvert i noen av disse studiene. Teamet gikk så langt som å publisere en artikkel i tidsskriftet Astrobiology undersøker – og utelukker – kjente naturlige årsaker til fosfin i Venus.
Gjentakelse, repetisjon
Sannheten er at historien om Venus' antatte fosfin ikke er et enkelt tilfelle av et oppsiktsvekkende funn som ble skutt ned ved ytterligere gransking. Faktisk er innspurten av følgeforskning velkommen; vitenskapen gjør sitt. Dette gjelder spesielt når det gjelder søken etter utenomjordisk liv - tross alt, ekstraordinære krav krever ekstraordinære bevis .
Jeg tror dette er et perfekt eksempel på hvordan den vitenskapelige prosessen fungerer, sier Paul Byrne, en planetarisk forsker ved North Carolina State University, som heller ikke var involvert i studiene. Det er absolutt fornuftig at det ville være andre studier som ville prøve å komme frem til dette spørsmålet.
De første forhåndstrykkpapir å så tvil om originalen ble faktisk delvis skrevet av Greaves selv. Etter å ha unnlatt å sikre mer tid på teleskoper for å verifisere teamets første funn – pandemien har gjort teleskoptilgang vanskelig og i noen tilfeller umulig – henvendte hun og hennes kolleger seg til et arkiv med infrarøde observasjoner gjort i 2015 og kunne ikke finne noen tegn til fosfin.
Dette er selvfølgelig frustrerende, men som Byrne sier, er fraværet av bevis for en gitt deteksjon ikke bevis på fravær. Det kan bare bety at problemet er mer komplekst enn vi ønsker. Kanskje fosfin faktisk ikke eksisterer på Venus, eller kanskje det varierer over tid. Eller kanskje de arkivobservasjonene Greaves analyserte ikke undersøkte dypt nok i skyene.
Replikerbarhet er faktisk et vanlig problem når det kommer til denne typen undersøkelser. Vår nåværende karakterisering av metan på Mars, for eksempel, er under intens debatt: NASAs Curiosity-rover har en har en historie med å oppdage enorme topper av metan på planeten , mens ESAs Trace Gas Orbiter, designet for å studere gassen på Mars med langt mer følsomme instrumenter enn Curiosity, har funnet bupkis . Det samme gjelder for påvisning av vannfjær på Europa av Hubble-romteleskopet : senere undersøkelser har slitt med å finne dem .
Behandler fortsatt
Et annet problem som plager fosfinfunnene er databehandling. De to andre fortrykkene ble skrevet av lag som prøvde å behandle de originale dataene på nytt brukt av Greaves og teamet hennes, og mistenker at den opprinnelige analysen var feil. Det er ofte en utfordring å trekke signaler ut av de enorme mengdene støy som finnes i teleskopiske data. Forskere i den opprinnelige studien brukte en teknikk kalt polynomisk tilpasning, som skal fjerne bakgrunnsstøy rundt spektralområdet der fosfinsignaler skal dukke opp. Men som National Geographic rapporterer, kan måten de gjorde det på faktisk ha introdusert falske fosfinsignaler.
Begge disse nye forhåndstrykkene behandlet dataene fra bunnen av, uten å bruke Greaves metode. Den ene fokuserte utelukkende på ALMA-dataene og klarte ikke å finne fosfin. Det andre papiret så på både ALMA- og JCMT-dataene. Forskere fant ikke noe fosfinsignal i ALMA-dataene og oppdaget et signal i JCMT-settet som kan forklares av svoveldioksidgass.
Dessuten ALMA-observatoriet nylig funnet en feil i kalibreringssystemet som ble brukt til å samle inn dataene Greaves og teamet hennes jobbet med. Det betyr ikke at de hadde ting galt i utgangspunktet. Selv om ALMA-dataene viser seg å være feil, er det fortsatt en forklaring som kreves for hvorvidt [JCMT]-dataene er korrekte eller ikke, sier Byrne. Jeg tror ikke dette er så tydelig å si 'Ja, det er fosfin' eller 'Nei, det er det ikke.'
Det er heller ikke klart hvem sin metodikk som er mer korrekt. Det er ingen offisiell oppskrift eller sett med regler for hvordan dette skal gjøres ved å studere biosignaturer, sier Olson. Faktisk kommer mange fremskritt innen vitenskapen fra det faktum at forskjellige grupper nærmer seg problemer forskjellig, og avslører innsikt og ledetråder som andre ikke la merke til.
Nøkkelen er åpenhet. Uansett hvilken metode man bruker, så lenge den er godt dokumentert og tilgjengelig – som er det vi har sett med Greaves-papiret og de oppfølgende preprint-undersøkelsene – så lenge den er reproduserbar, er det det som betyr noe, sier Byrne. Uenigheter er greit, og så lenge de kan diskuteres åpent, er det god vitenskap.
Etter verifisering
Skulle forskerne til og med nå en konsensus om at fosfin finnes på Venus, betyr det ikke at det er liv på planeten. Fosfin er definitivt en potensiell biosignatur, men det er det ikke kun en biosignatur, sier Byrne. Fosfin produseres på jorden av bakterier som lever i kloakk, sumper, myrområder, rismarker og dyretarm – men vi vet at det også produseres i noen industrielle applikasjoner, og på gassplaneter som Saturn og Jupiter, hvor det antas at livet ikke kan overleve. Når det gjelder hva som skjer i tilfellet med Venus, vet vi ikke nok om planeten til å utelukke noe merkelig kjemi vi aldri har sett før.
Det samme gjelder andre potensielle biosignaturer vi har oppdaget i solsystemet. Jeg kan ikke tenke på en enkelt forbindelse som vi enkelt kan måle som bare definitivt vil indikere liv, sier Byrne. Metan produseres av mange typer bakterier på jorden (inkludert de som lever i storfe), men det spys også ut av vulkaner. Pustende oksygen (i form av O2) ble skapt av jordens første cyanobakterier, men merkelige reaksjoner som involverer sollys og et mineral kalt titania også produsere det på andre verdener.
Når det gjelder Venus, vil dette være en debatt som vi kommer til å ha i årene som kommer, sier Olson. Og det er fordi ingen enkelt ledetråd kan være konkret bevis på liv med mindre vi sender et oppdrag for å gjøre direkte observasjoner.
Det er ting vi kan gjøre i mellomtiden, sier Byrne. Men inntil vi drar dit, er det i utgangspunktet akademisk. Den eneste måten å svare på disse spørsmålene er å gå dit.