Внеземная жизнь не будет найдена? Неидеальный исход нынешних поисков признаков жизни в космосе может привести к новым открытиям и корректировке будущих исследований. .
Профессор ETH Zurich и сотрудник Института SETI доктор Даниэль Ангерхаузен размышлял о том, что можно узнать из опросов, не обнаруживших жизнь в космосе. С помощью сложного статистического анализа Ангерхаузен с командой разработал методику, по которой такой результат может установить новые базовые показатели количества и типов миров, подлежащих изучению.
Исследование показывает, что будущие учёные могут использовать ненайденные планеты для определения максимальной вероятности наличия жизни на определённых типах планет. Например, если исследуют от сорока до восьмидесяти экзопланет и не найдут признаков жизни, то смогут сделать вывод, что подобные планеты имеют менее чем 10-20-процентный шанс быть обитаемыми.
Даже такой малый процент обеспечит внушительное количество возможных претендентов на жизнь. При вероятности в 10% современные модели предсказывают обнаружение десяти населенных планет.
Миссия LIFE
Интерпретация таких данных сложна из-за неопределенности наблюдений. Пропуск биосигнатуры грозит ложным отрицательным результатом, а включение небезусловных планет может понизить показатели обнаружения.
«Важно не только количество наблюденных планет, но и корректность формулировки вопросов, а также уверенность в том, что будет обнаружено или проигнорировано. », — говорит Ангерхаузен. «Без осторожности и излишней уверенности в способности обнаружить жизнь даже масштабные исследования могут дать ложные результаты. ».
Определение «правильных вопросов» особенно важно, так как новые миссии по поиску жизни готовятся к запуску в ближайшее время. ETH Zurich возглавляет проект LIFE (Life Interferometer for Exoplanets) — предложенный пяти-шестилетний проект по обнаружению жизни в космосе, который разрабатывается с 2017 года. LIFE сосредоточится на похожих на Землю экзопланетах с похожей массой, радиусом и температурой, анализируя их атмосферы на наличие воды, кислорода и других биопризнаков.
Космический аппарат будет оснащён нуль-интерферометром для подавления сильных сигналов и обнаружения слабых биомаркеров в средней инфракрасной области спектра, где важные молекулы имеют заметные спектральные особенности. Планируемые наблюдения дадут достаточную выборку данных, чтобы астробиологи сделали более точные выводы о распространенности жизни в нашей галактике.
Задавать вопросы и читать результаты
Авторы акцентируют внимание на том, что даже с применением передовых инструментов для достижения существенных результатов требуются строгий статистический подход и осознание неопределенности и предвзятости. Команда советует формулировать чётко поставленные, измеримые вопросы, например, « Сколько каменистых планет в обитаемой зоне Солнечной системы показывают явные следы водяного пара, кислорода и метана? », а не «На скольких планетах есть жизнь?».
Команда оценила влияние предположений, основанных на имеющихся знаниях, на результаты опросов. Для этого сравнили байесовский статистический анализ с учётом предыдущих знаний и частотный подход, не учитывающий их. Полученные результаты на выборке, близкой по размеру к ожидаемому от LIFE, показали схожесть обоих методов.
«В прикладных исследованиях байесовскую и частотную статистику иногда воспринимают как противостоящие подходы. Как специалист в области статистики, я склонен рассматривать их как различные, но взаимоуточняющие способы познания окружающего мира и интерпретации вероятностей. », — говорит соавтор Эмили Гарвин.
Планирование будущих миссий
«Различные задачи исследований могут требовать различных статистических методов для достижения достоверных и точных результатов. », — добавляет Гарвин. «Целью было продемонстрировать, как различные подходы способствуют взаимодополняющему пониманию одних и тех же данных, создав тем самым “дорожную карту” для внедрения разных систем. ».
Изучение космоса требует совершенствования методологии анализа данных и самих вопросов, лежащих в основе этого анализа.
Пока человечество ищет признаки внеземной жизни, ученые должны быть скрупулезны, чтобы не упустить слабые сигналы, которые могут означать революционное открытие.
«Одно положительное обнаружение изменит все», — говорит Ангерхаузен, — «Даже если жизнь не будет найдена, можно будет судить о редкости или обычности планет с детектабельными биосигналами. ».