Как доказать открытие инопланетной жизни: новое исследование предлагает руководство

В последние десятилетия несколько явлений вызывали в научном сообществе оживлённые спекуляции о возможных признаках внеземной жизни. Это, несомненно, повторится снова.

Недавно два очень разных примера вызвали ажиотаж. В 2017 году это был загадочный межзвёздный объект 'Оумуамуа. В 2021 году — возможное обнаружение газа фосфина в облаках Венеры.

В обоих случаях казалось возможным, что явление указывает на какой-то внеземной биологический источник. В частности, физик Ави Лёб из Гарвардского университета утверждал, что странная форма 'Оумуамуа может быть инопланетным кораблём. А фосфин в атмосфере каменистой планеты считается сильной биосигнатурой, поскольку на Земле его непрерывно производят микробы.

Это лишь два последних случая в длинном списке подобных изначально многообещающих явлений. Но хотя некоторые примеры до сих пор спорны, большинство оказалось имеющими другие объяснения (это были не инопланетяне).

Как же можно быть уверенным в правильности вывода о чём-то столь тонком, как присутствие определённого газа или странно выглядящего космического камня? В нашей новой статье, опубликованной в журнале Astrobiology, мы предложили методику для надёжной оценки таких доказательств.

Проблема «возможности» и статистики

Слово «возможно» обладает неудачной степенью гибкости. Есть смысл, в котором возможно, что я встречу сегодня короля Карла III, но в то же время это невероятно маловероятно. Многие восклицания: «Это могут быть инопланетяне!» — следует интерпретировать в этом (натянутом) смысле.

Научному миру необходимо выражаться строго, прозрачно передавая степень уверенности, оправданную доказательствами. Некоторые обращаются к теореме Байеса — общей статистической формуле, которая даёт вероятность (Pr) чего-либо при наличии некоторых доказательств.

Однако байесовский подход не очень помогает в случае внеземной жизни. Например, он требует ввода априорной вероятности существования инопланетян. А интуитивные оценки этого радикально различаются (оценки количества обитаемых планет в нашей галактике варьируются от одной до миллиардов).

Также требуется значение вероятности естественного возникновения рассматриваемого явления — не вызванного инопланетянами. Для некоторых видов «биосигнатур» (например, скелета динозавра) мы знаем, что вероятность их возникновения без жизни невероятно мала. Но для многих других (скажем, определённой смеси газов) мы мало что знаем.

Здесь возникает проблема «непредставленных альтернатив». Проще говоря: мы можем слишком мало знать об альтернативных источниках явления. Возможно, мы просто недостаточно изучили пространство возможных причин соответствующего явления. В конце концов, люди провели лишь ограниченное количество строгих исследований — мы не знаем о каждом процессе, который может производить определённый газ в атмосфере.

Новые подходы

В 2021 году группа, связанная с NASA, опубликовала статью, излагающую структуру Confidence of Life Detection (CoLD), предназначенную для решения этой проблемы. Она рекомендует семь шагов для проверки открытия: от исключения загрязнения до получения последующих наблюдений предсказанного биологического сигнала в том же регионе.

К сожалению, проблема непредставленных альтернатив остаётся серьёзным вызовом. Уровень 4 в структуре требует, чтобы «все известные небиологические источники сигнала» были показаны как неправдоподобные. Но это начинает что-то значить только тогда, когда соответствующее пространство различных возможностей было тщательно исследовано.

Наша новая статья, опубликованная группой Exploring Uncertainty and Risk in Contemporary Astrobiology (EURiCA), предлагает другое решение. Или, скорее, идею, заимствованную из другого контекста.

Заимствование подхода IPCC

Многие годы для Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) было imperative ясно выражать, насколько они уверены в многочисленных утверждениях об изменении климата. Для выражения степени уверенности уже более 20 лет используется структура, которая сочетает количество и качество доказательств со степенью согласия экспертов (степень консенсуса, если таковой имеется). Хотя её активно оспаривали, она выдержала испытание временем перед лицом чрезвычайной проверки и высочайших возможных ставок.

Эту же структуру можно использовать в контексте открытия внеземной жизни. Специальная группа экспертов будет выносить суждение не только на основе своей оценки научных доказательств (ось X на изображении выше), но и степени согласия в сообществе (ось Y).

Таким образом, наихудшая оценка будет иметь низкое согласие среди экспертов и ограниченные доказательства, а лучшая — высокое согласие и надёжные доказательства.

Что насчёт непредставленных альтернатив? Сообщество экспертов согласится, что предполагаемые доказательства жизни являются «надёжными», только если соответствующие возможности были тщательно исследованы. Если нет, есть хороший шанс, что в долгосрочной перспективе появится какое-то другое объяснение.

Астробиологи не должны ограничивать свои исследования изучением сигнатур жизни. Они также должны тщательно исследовать возможные способы, которыми небиологические процессы могут имитировать те же самые сигнатуры.

Только когда мы это узнаем, мы, возможно, наконец сможем сказать: «На этот раз это действительно могут быть инопланетяне».