Одиноки ли мы во Вселенной? NASA призывает к использованию новой концепции
Как мы понимаем значение новых научных результатов, связанных с поиском жизни? Когда мы сможем сказать: "Да, внеземная жизнь найдена?"
Ученые NASA приободряют научное сообщество использовать новую концепцию, которая обеспечит контекст для выводов, связанных с поиском жизни. В журнале Nature они предлагают создать шкалу для оценки и сочетания доказательств, которые в конечном итоге приведут к ответу на главный вопрос: одиноки ли мы во Вселенной?
В новой работе, возглавленной Джимом Грином, главным ученым агентства, группа NASA предлагает образец шкалы, которую можно было использовать в качестве отправной точки для обсуждений между всеми, кто будет использовать ее, например учеными и коммуникаторами. Они представляют шкалу, основанную на десятилетиях опыта в астробиологии – области, исследующей происхождение жизни на Земле и возможности жизни в других местах.
"Наличие подобной шкалы поможет нам понять, где мы находимся с точки зрения поиска жизни в определенных местах, а также с точки зрения возможностей миссий и технологий, помогающих нам в этом поиске", - сказал Грин.
Шкала содержит семь уровней, отражающих извилистый, сложный набор лестничных шагов, которая приведет к тому, что ученые объявят об обнаружении жизни за пределами Земли. В качестве аналогии Грин и его коллеги приводят шкалу уровня готовности к технологиям — систему, используемую в NASA для оценки готовности космического корабля или технологии к полету. По этой шкале передовые технологии, такие как марсианский вертолет Ingenuity, зарождаются как идеи и развиваются до тщательно проверенных компонентов космических миссий, создающих историю.
Авторы надеются, что в будущем ученые отметят в опубликованных исследованиях, как их новые результаты астробиологии вписываются в такую шкалу. Журналисты также могут ссылаться на такую шкалу, чтобы определить ожидания общественности в рассказах о новых научных результатах, чтобы маленькие шаги не казались гигантскими скачками.
"До сих пор мы настраивали общественность думать, что существует только два варианта: это жизнь или это не жизнь", - говорит Мэри Войтек, руководитель программы астробиологии NASA в штаб-квартире агентства в Вашингтоне и соавтор исследования. "Нам нужен лучший способ разделять радость от наших открытий и продемонстрировать, как каждое открытие построено на следующем, чтобы мы смогли привлечь общественность и других ученых в путешествие".
Увлекательно всякий раз, когда марсоход или орбитальный аппарат находит доказательства того, что вода когда-то протекала по поверхности Марса. Каждая новая находка показывает нам, что прошлый климат Марса был похож на земной, и Красная планета могла когда-то поддерживать жизнь. Но это не обязательно означает, что там когда-то жила какая-либо жизнь или какая-то живет там сейчас. Открытия каменистых планет, вращающихся вокруг звезд за пределами нашего Солнца, особенно тех, которые могут содержать жидкую воду на своей поверхности, так само поражают, но сами по себе не являются доказательством существования жизни за пределами Земли. Как же понять эти наблюдения в контексте?
Вся наука – это процесс постановки вопросов, выдвижения гипотез, разработки новых методов поиска подсказок и исключения всех альтернативных пояснений. Любое отдельное обнаружение не может быть полностью объяснено биологическим процессом и должно быть подтверждено посредством дальнейших измерений и независимых исследований. Иногда возникают проблемы с самими инструментами. В других случаях эксперименты вообще ничего не выявляют, но все равно предоставляют ценную информацию о том, что не работает или где не стоит искать.
Астробиология ничем не отличается. Эта область преследует некоторые из самых глубоких вопросов, которые кто-то мог бы задать, относительно нашего происхождения и места во Вселенной. Поскольку ученые все больше узнают, какие типы сигналов связаны с жизнью в различных средах на Земле, они могут создавать и совершенствовать технологии, необходимые для поиска подобных признаков в других местах.
Хотя точные детали шкалы будут изменяться по мере того, как ученые, коммуникаторы и другие люди будут участвовать в оценке результатов, статья Nature предлагает отправную точку для обсуждения.
На первом этапе шкалы, «уровне 1», ученые сообщали бы о намеках на признаки жизни, например биологически подходящую молекулу. Примером может служить предстоящее измерение какой-либо молекулы на Марсе, потенциально связанной с жизнью. Поднявшись на «уровень 2», учёные убедятся, что на обнаружение не повлияло загрязнение приборов на Земле. На «уровне 3» они показали бы, как этот биологический сигнал находится в аналоговой среде, например в древнем дне озера на Земле, похожем на место посадки марсохода Perseverance, кратере Езеро.
Для добавления доказательств в середину шкалы ученые дополнили бы эти начальные обнаружения информацией о том, может ли среда поддерживать жизнь, и исключат небиологические источники. В частности, для Марса образцы, доставленные с этой планеты, могли бы помочь достичь такого прогресса. Вскоре Perseverance соберет и отложит образцы с целью доставки их будущей миссией. Поскольку разные команды на Земле будут иметь возможность независимо проверить намеки на жизнь в образцах с Марса с помощью различных инструментов, комбинация их доказательств могла бы достичь уровня 6 - второго наивысшего шага в шкале. Но в этом примере, чтобы достичь уровня 7, согласно которому ученые были бы наиболее уверены, что они обнаружили жизнь на Марсе, может потребоваться дополнительная миссия в другую часть Марса.
«Для достижения наивысшего уровня уверенности нужно активное участие более широкого научного сообщества», – пишут авторы.
Эта шкала также будет касаться открытий вне Солнечной системы. Считается, что экзопланеты – планеты за пределами нашей Солнечной системы – по количеству превышают 300 миллиардов звезд Млечного Пути. Но маленькие скалистые планеты труднее изучать издалека, чем газовые гиганты. Будущие миссии и технологии будут необходимы для анализа атмосферы планет размером с Землю с температурой, подобной земной, чтобы получать достаточное количество звездного света для жизни, какой мы ее знаем. Космический телескоп Джеймса Уэбба, запущенный позже в этом году, является следующим большим достижением в этой области. Но, скорее всего, понадобится еще более чувствительный телескоп, чтобы обнаружить комбинацию молекул, указывающих на жизнь.
Выявление кислорода в атмосфере экзопланеты было бы важным шагом в процессе поиска жизни. Мы ассоциируем кислород с жизнью, потому что его производят растения, и мы им дышим, но есть также геологические процессы, генерирующие кислород, поэтому он сам по себе не является доказательством существования жизни. Чтобы двигаться вверх по шкале, команда миссии могла бы продемонстрировать, что сигнал кислорода не загрязнен светом, отраженным от Земли, и изучить химический состав атмосферы планеты, чтобы исключить геологическое объяснение. Дополнительные доказательства существования среды, которая поддерживает жизнь, например океан, подкрепит версию о том, что эта гипотетическая планета населена.
Ученые, изучающие экзопланеты, стремятся найти как кислород, так и метан — соединение газов в атмосфере Земли, свидетельствующих о существовании жизни. Поскольку эти газы вступают в реакции, которые аннигилируют друг друга, если нет биологических источников для обоих, поиск обоих станет ключевой вехой «4 уровня».
Для достижения уровня 5, астрономам понадобится второе, независимое обнаружение какого-либо намека на жизнь, например, глобальные изображения планеты с цветами, напоминающими леса или водоросли. Ученым понадобятся дополнительные телескопы или долгосрочные наблюдения, чтобы убедиться, что они нашли жизнь на экзопланете.
Авторы исследования подчеркивают, что шкалу не следует рассматривать как необходимость погони за вершиной. Эта шкала подчеркивает важность основания, которое закладывают многие миссии NASA без непосредственного обнаружения возможных биологических сигналов, например для характеристики среды на других планетарных телах.
Будущие миссии, такие как Europa Clipper, орбитальный аппарат, который должен прибыть к ледяному спутнику Юпитера Европы позже в текущем десятилетии, и Dragonfly, октокоптер, который будет исследовать спутник Сатурна Титан, предоставят жизненно важную информацию о среде, где однажды может быть обнаружена форма жизни.
«С каждым измерением мы узнаем больше как о биологических, так и небиологических планетарных процессах», — сказал Войтек. «Поиск жизни вне Земли требует широкого участия научного сообщества и разнообразных наблюдений и экспериментов. Вместе мы можем быть сильнее в наших усилиях искать намеки на то, что мы не одиноки».
! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.