Чи ми одинокі у Всесвіті? NASA закликає до використання нової концепції

Як ми розуміємо значення нових наукових результатів, пов’язаних із пошуком життя? Коли ми зможемо сказати: «Так, позаземне життя знайдено?»

Вчені NASA заохочують наукову спільноту використовувати нову концепцію, яка забезпечить контекст для висновків, пов’язаних із пошуком життя. У журналі Nature вони пропонують створити шкалу для оцінки та поєднання різних доказів, які в кінцевому підсумку приведуть до відповіді на головне питання: чи одинокі ми у Всесвіті?

У новій роботі, яку очолив Джим Грін, головний науковець агентства, група NASA пропонує зразок шкали, яку можна було б використовувати у якості відправної точки для обговорень між усіма, хто буде використовувати її, наприклад вченими та комунікаторами. Вони пропонують шкалу, засновану на десятиліттях досвіду в астробіології — області, яка досліджує походження життя на Землі та можливості життя в інших місцях.

«Наявність подібної шкали допоможе нам зрозуміти, де ми знаходимося з точки зору пошуку життя у певних місцях, а також з точки зору можливостей місій та технологій, які допомагають нам у цьому пошуку», — сказав Грін.

Шкала містить сім рівнів, які відображають звивистий, складний набір сходових кроків, яка призведе до того, що вчені оголосять про виявлення життя за межами Землі. У якості аналогії, Грін та його колеги наводять шкалу рівня готовності до технологій — систему, яка використовується в NASA для оцінки готовності космічного корабля або технології до польоту. За цією шкалою передові технології, такі як марсіанський вертоліт Ingenuity, зароджуються як ідеї та розвиваються до ретельно перевірених компонентів космічних місій, що створюють історію.

Автори сподіваються, що у майбутньому вчені відзначатимуть в опублікованих дослідженнях, як їхні нові результати астробіології вписуються в таку шкалу. Журналісти також можуть посилатися на таку шкалу, щоб визначити очікування громадськості у розповідях про нові наукові результати, щоб маленькі кроки не здавалися гігантськими стрибками.

«Дотепер ми налаштовували громадськість думати, що існує лише два варіанти: це життя або це не життя», — каже Мері Войтек, керівник програми астробіології NASA у штаб-квартирі агентства у Вашингтоні та співавтор дослідження. «Нам потрібен кращий спосіб поділяти радість від наших відкриттів і продемонструвати, як кожне відкриття побудоване на наступному, щоб ми змогли залучити громадськість та інших вчених у подорож».

Захопливо кожного разу, коли марсохід або орбітальний апарат знаходить докази того, що вода колись протікала по поверхні Марсу. Кожна нова знахідка показує нам, що минулий клімат Марса був схожий на земний, і Червона планета могла колись підтримувати життя. Але це не обов’язково означає, що там колись жило будь-яке життя, або щось живе там зараз. Відкриття кам’янистих планет, що обертаються навколо зірок за межами нашого Сонця, особливо тих, які можуть містити рідку воду на своїй поверхні, так само вражають, але самі по собі не є доказом існування життя за межами Землі. Тож як зрозуміти ці спостереження в контексті?

Вся наука — це процес постановки питань, висунення гіпотез, розробки нових методів пошуку підказок і виключення всіх альтернативних пояснень. Будь-яке окреме виявлення не може бути повністю пояснено біологічним процесом і має бути підтверджено за допомогою подальших вимірювань та незалежних досліджень. Іноді виникають проблеми з самими інструментами. В інших випадках експерименти взагалі нічого не виявляють, але все одно надають цінну інформацію про те, що не працює або де не варто шукати.

Астробіологія нічим не відрізняється. Ця область переслідує деякі з найглибших питань, які хтось міг би поставити, щодо нашого походження та місця у Всесвіті. Оскільки вчені все більше дізнаються про те, які типи сигналів пов’язані з життям у різноманітних середовищах на Землі, вони можуть створювати та вдосконалювати технології, необхідні для пошуку подібних ознак в інших місцях.

Хоча точні деталі шкали будуть змінюватися у міру того, як вчені, комунікатори та інші люди братимуть участь в оцінці результатів, стаття Nature пропонує відправну точку для обговорення.

На першому етапі шкали, «рівні 1», вчені повідомляли б про натяки на ознаки життя, наприклад, біологічно відповідну молекулу. Прикладом може бути майбутнє вимірювання якоїсь молекули на Марсі, потенційно пов’язаної з життям. Піднявшись на «рівень 2», вчені переконаються, що на виявлення не вплинуло забруднення приладів на Землі. На «рівні 3» вони б показали, як цей біологічний сигнал знаходиться в аналоговому середовищі, наприклад у стародавньому дні озера на Землі, схожому на місце посадки марсохода Perseverance, кратері Єзеро.

Для додання доказів у середину шкали, вчені доповнили б ці початкові виявлення інформацією про те, чи може середовище підтримувати життя, і виключать небіологічні джерела. Зокрема для Марса зразки, доставлені з цієї планети, могли б допомогти досягти такого прогресу. Незабаром Perseverance збиратиме та відкладатиме зразки з метою доставлення їх майбутньою місією. Оскільки різні команди на Землі матимуть можливість незалежно перевірити натяки на життя у зразках з Марса за допомогою різноманітних інструментів, комбінація їхніх доказів могла б досягти «рівня 6» - другого найвищого кроку в шкалі. Але в цьому прикладі, щоб досягти рівня 7, за яким вчені були б найбільш впевнені, що вони виявили життя на Марсі, може знадобитися додаткова місія в іншу частину Марса.

«Для досягнення найвищого рівня впевненості потрібна активна участь ширшої наукової спільноти», – пишуть автори.

Ця шкала також стосуватиметься відкриттів за межами Сонячної системи. Вважається, що екзопланети — планети за межами нашої Сонячної системи — за кількістю переважають 300 мільярдів зірок Чумацького Шляху. Але маленькі скелясті планети важче вивчати здалеку, ніж газові гіганти. Майбутні місії та технології будуть необхідні для аналізу атмосфери планет розміром із Землю з температурою, подібною до земної, щоб отримують достатню кількість зоряного світла для життя, яким ми його знаємо. Космічний телескоп Джеймса Вебба, який буде запущений пізніше у цьому році, є наступним великим досягненням у цій області. Але, швидше за все, знадобиться ще більш чутливий телескоп, щоб виявити комбінацію молекул, що вказували б на життя.

Виявлення кисню в атмосфері екзопланети було б важливим кроком у процесі пошуку життя. Ми асоціюємо кисень із життям, тому що його виробляють рослини, і ми ним дихаємо, але є також геологічні процеси, які генерують кисень, тому він сам по собі не є доказом існування життя. Щоб рухатися вгору за шкалою, команда місії могла б продемонструвати, що сигнал кисню не був забруднений світлом, відбитим від Землі, і вивчити хімічний склад атмосфери планети, щоб виключити геологічне пояснення. Додаткові докази існування середовища, яке підтримує життя, як-от океан, підкріпить версію про те, що ця гіпотетична планета населена.

Вчені, які вивчають екзопланети, прагнуть знайти як кисень, так і метан — поєднання газів в атмосфері Землі, які свідчать про існування життя. Оскільки ці гази вступають у реакції, які анігілюють один одного, якщо немає біологічних джерел для обох, пошук обох стане ключовою віхою «4 рівня».

Для досягнення рівня 5, астрономам знадобиться друге, незалежне виявлення якогось натяку на життя, наприклад глобальні зображення планети з кольорами, що нагадують ліси або водорості. Вченим знадобляться додаткові телескопи або довгострокові спостереження, щоб переконатися, що вони знайшли життя на екзопланеті.

Автори дослідження підкреслюють, що шкалу не слід розглядати як неохідність гонитви за вершиною. Ця шкала підкреслює важливість основи, яку закладають багато місій NASA без безпосереднього виявлення можливих біологічних сигналів, наприклад, для характеристики середовища на інших планетарних тілах.

Майбутні місії, такі як Europa Clipper, орбітальний апарат, який має прибути до крижаного супутника Юпітера Європи пізніше у поточному десятилітті, і Dragonfly, октокоптер, який досліджуватиме супутник Сатурна Титан, нададуть життєво важливу інформацію про середовище, в якому одного дня може бути виявлена певна форма життя.

«З кожним вимірюванням ми дізнаємося більше як про біологічні, так і про небіологічні планетарні процеси», — сказав Войтек. «Пошук життя за межами Землі вимагає широкої участі наукової спільноти та різноманітних спостережень та експериментів. Разом ми можемо бути сильнішими у наших зусиллях шукати натяки на те, що ми не самотні».

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.