对于科学家来说,外星人的证据实际上可能是一件很容易发现的事情——证明这些证据是合法的,这有望成为更大的挑战。宇航局科学家开发的一个新提出的框架可能会有所帮助。
“我们这一代人实际上可能是发现地球以外生命证据的人,”发表在《自然》杂志上的一篇新的观点论文宣称。“随着这种特权潜力而来的是责任。”
的确,地球以外生命的明确宣言继续让我们望而却步,但如此重大的消息将动摇我们的生存基础。因此,当科学家们宣布重大宣布的时候到来时——如果它真的到来的话,他们肯定需要把它做对。为了帮助在这方面,新本论文的作者方法论框架,需要研究人员一步一步走向终点线,最终从一个位置它,他们可以理直气壮地宣布外星生命的发现。
该指南被称为“生命检测置信度”(CoLD)量表,姗姗来迟,因为目前还不清楚科学家应该如何证明以前从未被证明过的东西。
NASA 首席科学家、这篇新论文的第一作者詹姆斯格林在电话中向我解释说:“我觉得我们有点挣扎——我们没有严谨。” “我们的新秤带来了严格的r。”
格林和他的同事“希望科学界采用新框架,让 NASA 全力支持它并资助在这种规模上取得进展的研究。” 他说,这样的发展将“真正在许多领域在科学上帮助我们”。来自华盛顿特区 NASA 总部的天体生物学家 Mary Voytek 是该论文的合著者。
格林说,当前范式的一个重大问题是,人们期待着两个答案之一:要么已经发现外星生命,要么没有。他说,考虑到我们探索性技术的当前状态,这种对二元是或否答案的渴望是不现实的。相反,科学家们需要与彼此、公众和媒体交流他们的初步发现。格林表示,拟议的框架将在这方面有所帮助,因为它将鼓励交流并防止科学家像他所说的那样“哭狼”。他说,科学家们“必须能够继续利用大量信息来构建他们的故事,并更有信心声称地球上可能存在生命。”
框架中概述的七个步骤旨在迭代地将天体生物学家带到最高水平——最终的信心水平。看看这些指导方针,很明显,确认地球以外的生命不是一个简单的步骤,而是需要一个详尽的、耗时的过程。但是,嘿,这就是科学有时必须发挥作用的方式,尤其是在目标距离数百万英里的情况下。
CoLD 阶梯上的第一级是检测已知由生物活动产生的信号,例如生命产生的分子。我们已经有几个达到 CoLD 一级的例子,包括火星上有甲烷,金星上有磷化氢,以及正如格林所说的,任何天体上都有氧气。1996 年,在对名为Allan Hills 84001的火星陨石进行分析后,CoLD 也达到了 1 级。一个研究小组认为陨石上的蠕虫状线条是化石,但这些特征很可能是在岩石从火星表面爆炸时形成的。
迈出第一步并不是什么大不了的事——它正在通过这个被证明是困难的初步阶段。二级要求除了排除有缺陷的仪器和对数据的误解之外,还需要排除污染。磷化氢对金星化学品表观发现通常只有生命永远不会被生产了过去这个阶段,为寿本身非常的原因。
第三步要求科学家证明信号能够源自其环境。这可以通过参考类似的环境来完成,例如地球上的古老湖床(模拟火星上的条件)或海底热液喷口(模拟土星卫星土卫二或木星卫星欧罗巴上的条件)。可以证明,证明火星上存在生命的努力已经达到了第三个 CoLD 阶段;宇航局好奇号火星车的地面观测证实了对火星上甲烷(一种潜在的生命迹象)的远程观测。
下一组阶段提出了艰巨但连贯的挑战。对于有问题的信号,天体生物学家必须排除非生物来源,获得额外和独立的观察结果,并消除替代假设。遥感设备可以让科学家达到第一级和第二级,“但我们必须能够带来额外的信息”和“获得所需的背景,”格林说,并补充说“CoLD规模就是为了做到这一点。”
证明火星上存在生命的探索目前停留在三级,因为科学家们尚未证明甲烷是由非生物来源产生的。好消息是这是可以做到的,尽管在理论上。科学家需要在火星上收集足够数量的甲烷来进行同位素分析,以显示甲烷是由非生物过程还是生物过程产生的。
该论文称,第七阶段也是最后阶段将需要“对环境中预测的生物行为进行独立的后续观察”。最后一步是一种“证明在布丁中”的要求,根据场地的不同,这可能是一个很大的要求;确认火星或土卫二上存在生物是一回事(因为太阳系内的物体在卫星和探测器的范围内),但确认离地球许多光年的系外行星上的生物代表了一个完全不同的命题。
格林提出了一个假设场景,其中天体生物学家可能会在火星上达到 CoLD 7 级。他想象了一架 Ingenuity 直升机的后继飞机——一种能够探测从地表下的来源泄漏的甲烷。对同一地点的后续观察将揭示一个隐藏的含水层,导致钻探任务,钻探任务将深入水中并提取实际的生命样本。Bingo:达到了 CoLD 7 级,至少根据这个虚构的场景是这样。
格林和他的同事们提出的指导方针强硬但合情合理。该路线图可用于在多种情况下确认生命,并确认我们不知道的生命——例如不需要水来生存的生命。正如格林解释的那样,被定义为这样的生命需要代谢、繁殖和进化。如果它可以做所有这些事情,“我们将称之为生活,”他说。
下一步,除了完善规模之外,还要获得社区的支持。并非所有科学家都愿意与他人分享他们的发现或对提议的框架感到满意,但格林表示,如果研究人员希望为一个项目获得 NASA 资助,他们可能必须遵守新规则。
“我希望获得 NASA 资金的科学家能够进行自己的评估,并确定他们处于哪个 CoLD 指数,”他告诉我。“因此,当你或我阅读他们的论文并看到,比如 CoLD 4 或 CoLD 5 时,我们就会知道他们取得了多少进展,”他说。重要的是,我们还将知道还有多少工作需要完成。这样,科学家们就可以“专注于下一步需要做什么,”格林说。