Mamy drugą Ziemię? Raczej trzy wielkie pytajniki

Przyzwyczailiśmy się, że każdy astronomiczny news choćby sugerujący możliwość potencjalnych oznak życia pozaziemskiego (lub nawet miejsca, które dla takiego życia byłoby przyjazne) zostaje rozdmuchany przez media. Trudno się dziwić – to jedno z najciekawszych pytań nurtujących ludzkość: czy we wszechświecie jesteśmy samotnym wyjątkiem, czy otaczają nas miriady światów pełnych biologicznej różnorodności. Podobnie stało się z publikacją zespołu Nikku Madsuhudshana o „detekcji” siarczku dimetylu, potencjalnego biomarkera, na planecie Kepler-18b.

Społeczność naukowa pozostaje jednak bardzo krytyczna, czemu daje wyraz w social mediach i komentarzach w prasie. Krytyka skupia się jednak nie na reakcji mediów, ale na tym, co pozostaje pod kontrolą naukowców, czyli samej publikacji i oficjalnym komunikacie przekazanym do mediów.

Pierwszym problemem jest przyjęcie za pewnik, że warunki fizyczne na K2-18b będą podobne do tych na Ziemi. To jednak planeta 9 razy cięższa i 2,5 razy większa od naszej – różnica skali jest więc taka, jak między Ziemią a Księżycem. Czy można zakładać, że coś, co jest biomarkerem tutaj, będzie nim również na tak diametralnie różnym globie, który przy tej masie powoli zbliża się do kategorii „mini-Neptuna”? Autorzy elektryzującej publikacji podpierają się detekcją metanu (CH₄) i dwutlenku węgla (CO₂), których obecność w atmosferze jest dużo bardziej zgodna ze scenariuszem planety-oceanu. Czy to jedyne możliwe wyjaśnienie? Otóż nie. W ubiegłym roku inna grupa badaczy na czele z Olivierem Shorttle wykazała, że na podobnym poziomie prawdopodobieństwa, co planeta-ocean jest planeta-lawa – magmowy świat w sam raz do epickich pojedynków na miecze świetlne jak starwarsowy Mustafar, ale w żadnym razie do zamieszkania.

W artykule zespołu Nikku Madsuhudshana nie ma wzmianki o tej publikacji. Tymczasem podstawowym elementem naukowego savoir-vivre’u jest przynajmniej odniesienie się do alternatywnych hipotez i wyjaśnienie, dlaczego ta prezentowana jest bardziej wiarygodna. Jego brak może sugerować, że kompletnie ignorujemy inne hipotezy, i skupiamy się na własnych. Choć więc obrońcy mówią, że artykuł prezentuje wyniki z odpowiednimi obwarowaniami, brak uznania alternatywnych opublikowanych hipotez stawia to pod znakiem zapytania. Trzeba zaznaczyć, że istnieje inna publikacja, w której Madsuhudshan odnosi się do tej o świecie magmowym. Konkluduje w niej, że wyniki te nie są zgodne z obserwacjami i ograniczeniami, które na ten świat nakłada masa planety. Wydaje się jednak, że temat jest wciąż otwarty.

Kolejną osią krytyki jest to, w jaki sposób autorzy raportują o „detekcji”. Tutaj dyskusja sprowadza się do tego, kiedy właściwie można powiedzieć, że jakaś molekuła została wykryta. Często przewija się określenie tzw. 3-sigma. Sigma to statystyczne odchylenie standardowe, a więc mówi o tym, jak rozproszone są dane zebrane przez teleskop (im mniejsza sigma, tym większą czułość mają obserwacje). Aby wyniki zostały uznane za jakkolwiek znaczące, przyjmuje się, że muszą osiągnąć wartość 3-sigma. To znaczy, że sygnał jest trzykrotnie większy od średniego szumu. To przekłada się na 0,3 proc. szansy, że zaobserwowany sygnał powstał w wyniku statystycznej fluktuacji. Tak zwanym złotym standardem jest 5-sigma, czyli jedna szansa na milion, że sygnał powstał przypadkowo. Autorzy mówią o detekcji DMS na poziomie 3-sigma. Czy to jednak uzasadnione? Z tym aspektem rozprawia się Ryan MacDonald w doskonałym wątku na portalu Bluesky.

W skrócie: w analizie detekcji wiele zależy od przyjętego modelu. Autorzy, aby osiągnąć upragnione 3-sigma, dopasowują do danych model składający się wyłącznie z dwóch molekuł: siarczku dimetylu i pokrewnego dwusiarczku dimetylu (DMDS). To model absolutnie nierealistyczny, lecz jedyny, który obecnie daje statystycznie istotny wynik. MacDonald wskazuje również, że autorzy posługują się różnymi metodologiami: gdyby opierać się tylko na statystyce bayesowskiej, której w analizie używają, prawdopodobieństwo, że wynik powstał przypadkiem, wzrasta aż do 28 proc. W tym kontekście mówienie o wykryciu molekuły wydaje się zdecydowanie na wyrost.

Pozostaje jeszcze fakt, że wykrycie siarczku dimetylu (DMS) nie gwarantuje istnienia życia. DMS to biomarker potencjalny. Nie znamy na Ziemi procesów tworzących ten związek innych niż biologiczne (konkretnie przez fitoplankton w oceanach). To nie znaczy, że one nie istnieją. Ba, DMS został wykryty na niewątpliwie martwej komecie 67P. Nie ma zatem pewności, że powstał w wyniku procesów biologicznych, nawet jeśli został wykryty w atmosferze planety.

Podsumowując: jeśli planeta jest skalistą planetą pokrytą oceanem, jeśli znajduje się w jej atmosferze siarczek dimetylu, jeśli sposobem, w jaki jest on wyprodukowany są procesy biologiczne tak jak na Ziemi, to możemy mówić o dowodach na biologiczne życie pozaziemskie. Jak na razie mamy trzy wielkie „jeśli” i brak przytłaczających dowodów.

Dlatego wielu dziwi komunikacja samych autorów i Instytutu Astrofizyki w Cambridge. Nikku Madhusudhan stwierdził w komunikacie prasowym: „Teraz zaobserwowaliśmy [siarczek dimetylu], zgodnie z tym, co przewidywano. Biorąc pod uwagę wszystko, co wiemy o tej planecie, świat [z oceanem] tętniącym życiem jest scenariuszem, który najlepiej pasuje do danych, które mamy”. Oraz „Sygnał okazał się silny i wyraźny”.

A na wątpliwości podnoszone przez Chrissa Lintotta we wspólnej rozmowie w BBC Channel 4 odpowiedział tak: „To jest właśnie różnica pomiędzy praktykiem a komentatorem dziedziny”. Zbywanie rzeczowej krytyki takim komentarzem na pewno nie przysporzyło mu fanów. Lintott rzeczywiście nie jest zaangażowany w badania atmosfer egzoplanet jak Madhusudhan. Profesorowi fizyki z Oxfordu i uznanemu popularyzatorowi astronomii trudno jednak odmówić kompetencji w ocenie naukowych wyników.

Na marginesie: odkryciem nie chwali się NASA, CSA i ESA, agencje, które zbudowały i wysłały na orbitę Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Myślę, że gdybyśmy mieli do czynienia z tak epokowym wydarzeniem, agencje nie przepuściłyby okazji, żeby pokazać, że inwestycja kilkunastu miliardów dolarów się zwraca. Szczególnie w trudnej sytuacji, w której znalazła się społeczność naukowa w USA.

Co ciekawe, duża część komentatorów dziwi się krytyce, mówiąc, że autorzy publikacji wcale nie przesadzają. Pojawiły się nawet komentarze, że okoliczności polityczne niejako uzasadniają potrzebę takich wiadomości. Można to nawet rozumieć – cóż lepszego dla potwierdzenia, że opłaca się finansować naukę, jeżeli jest ona w stanie odpowiadać na tak fundamentalne pytania? To jednak poważne zagrożenie dla naukowej spójności: nigdy nie powinniśmy obniżać standardów etycznych dla krótkoterminowych korzyści.

Ignas Snellen, ekspert w badaniach atmosfer egzoplanet i dyrektor obserwatorium w Leiden w Holandii komentował na facebookowej grupie zrzeszającej tysiące astronomów: „myślę, że jest to bardzo szkodliwe w dłuższej perspektywie. Nasi koledzy z innych dziedzin nie będą nas już traktować poważnie, jeśli będziemy tak postępować. A robimy fantastyczne rzeczy, również grupa, która promowała tę wiadomość”.

Jedno jest pewne, planeta będzie w centrum zainteresowania bardzo długo, a społeczność naukowa dołoży starań, by pochodzenie siarczku i dwusiarczku dimetylu na K2-18b wyjaśnić.