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Ein im April enthüllter kleiner Zeichen schien das Universum zu verändern, wie wir es kennen.
Astronomen hatten nur einen Hinweis entdeckt, einen Schimmer von zwei Molekülen, die in der Atmosphäre von a wirbelten Fernplanet namens K2-18b – Moleküle, die auf Erden nur durch Lebewesen produziert werden. Es war eine verlockende Aussicht: der vielversprechendste Beweis einer außerirdischen Bisignatur oder Lebensspuren, die mit biologischer Aktivität verbunden waren.
Aber nur Wochen später deuten neue Erkenntnisse darauf hin, dass die Suche fortgesetzt werden muss.
“Es war aufregend, aber es brachte sofort mehrere rote Fahnen an, da diese Behauptung einer potenziellen Bisignatur historisch wäre, aber auch die Bedeutung oder die Stärke der statistischen Beweise schien zu hoch für die Daten zu sein”, sagte Dr. Luis Welbanks, ein postdoktorale Forschungswissenschaftler an der School of Earth and Space Exploration der State University der State University der State University.
Während die auf K2-18B identifizierten Moleküle durch die April-Studie-Dimethylsulfid oder DMs und Dimethyldisulfid oder DMDs-größtenteils mit mikrobiellen Organismen auf unserem Planeten assoziiert sind, weisen Wissenschaftler darauf hin, dass sich die Verbindungen auch ohne das Vorhandensein des Lebens bilden können. Jetzt haben drei Teams von Astronomen, die nicht mit den Forschungen involviert sind, einschließlich Welbanks, die Modelle und Daten bewertet, die in der ursprünglichen Entdeckung der Biosignatur verwendet werden und sehr unterschiedliche Ergebnisse erzielt haben, die sie für die Überprüfung der Peer eingereicht haben.
Inzwischen der Hauptautor der AprilstudieNikku Madhusudhan und seine Kollegen haben zusätzliche Untersuchungen durchgeführt, von denen sie sagen, dass sie ihren früheren Befund über den Planeten verstärkt. Und es ist wahrscheinlich, dass zusätzliche Beobachtungen und Forschungen mehrerer Gruppen von Wissenschaftlern am Horizont stehen.
Die Folge von Forschungsarbeiten, die sich um K2-18B drehen, bietet einen Einblick in den wissenschaftlichen Prozess, der sich in Echtzeit entfaltet. Es ist ein Fenster in die Komplexität und Nuancen, wie Forscher nach Beweisen eines Lebens jenseits der Erde suchen – und zeigt, warum die Beweislast so hoch und schwer zu erreichen ist.
Laute Daten
K2-18B liegt 124 Lichtjahre von der Erde und gilt allgemein als würdiges Ziel, um nach Lebenszeichen zu suchen. Es wird angenommen Frühere Forschungen Unter der Leitung von Madhusudhan, einem Professor für Astrophysik und exoplanetäre Wissenschaft am Institut für Astronomie der Universität von Cambridge. Und als solche hat K2-18B als potenziell bewohnbarer Ort über unser Sonnensystem rasch Aufmerksamkeit erregt.
Madhusudhan und seine Cambridge-Kollegen überzeugt von K2-18Bs Versprechen, verwendeten sie vom größten Weltraumteleskop, dem James Webb-Weltraumteleskop, Beobachtungen des Planeten, um den Planeten weiter zu untersuchen. Aber zwei Wissenschaftler der Universität von Chicago – Dr. Rafael Luque, Postdoktorandin der Abteilung für Astronomie und Astrophysik der Universität, und Michael Zhang, ein 51 Pegasi B / Burbidge Postdoctoral Fellow – entdeckten einige Probleme mit dem, was sie gefunden haben.
Nach der Überprüfung von Madhusudhan und dem April -Papier seines Teams, das nach ihren Nachforschungen von 2023 folgte, bemerkten Luque und Zhang, dass die Webb -Daten „laut“ aussahen, sagte Luque.
Rauschen, die durch Unvollkommenheiten im Teleskop verursacht werden, und der Geschwindigkeit, mit der verschiedene Lichtpartikel das Teleskop erreichen, sind nur eine Herausforderung, die Astronomen gegenübersteht, wenn sie entfernte Exoplaneten untersuchen. Lärm kann Beobachtungen verzerren und Unsicherheiten in die Daten einführen, sagte Zhang.
Der Versuch, spezifische Gase in entfernten Exoplanetatmosphären zu erkennen, führt zu einer noch mehr Unsicherheit. Die auffälligsten Merkmale eines Gass wie Dimethylsulfid stammen aus einer Bindung von Wasserstoff und Kohlenstoffmolekülen – eine Verbindung, die sich an verschiedenen Wellenlängen ausdehnen und biegen und absorbieren kann, was es schwierig macht, eine Art von Molekül definitiv nachzuweisen, sagte Zhang.
“Das Problem ist, dass jedes organische Molekül eine Kohlenstoffhydrogenbindung hat”, sagte Zhang. „Es gibt Hunderte von Millionen dieser Moleküle, und daher sind diese Funktionen nicht einzigartig. Wenn Sie perfekte Daten haben, können Sie wahrscheinlich zwischen verschiedenen Molekülen unterscheiden. Wenn Sie jedoch keine perfekten Daten haben, sehen Sie viele Moleküle, insbesondere organische Moleküle, besonders in den Nahinfrarot. ““
Delving further into the paper, Luque and Zhang also noticed that the perceived temperature of the planet appeared to increase sharply from a range of about 250 Kelvin to 300 Kelvin (-9.67 F to 80.33 F or -23.15 C to 26.85 C) in research Madhusudhan published in 2023 to 422 Kelvin (299.93 F or 148.85 C) in the April study.
Solche harten Temperaturen könnten die Art und Weise verändern, wie Astronomen über die potenzielle Bewohnbarkeit des Planeten denken, sagte Zhang, insbesondere weil die kühleren Temperaturen in der Spitze der Atmosphäre bestehen – der Bereich, den Webb erkennen kann – und die Oberfläche oder das unterhalb der Ozean darunter wahrscheinlich noch höhere Temperaturen haben.
“Dies ist nur eine Schlussfolgerung nur aus der Atmosphäre, aber es würde sich sicherlich auswirken, wie wir über den Planeten im Allgemeinen denken”, sagte Luque.
Ein Teil des Problems, sagte er, sei, dass die April -Analyse keine Daten enthielt, die aus allen drei Webb -Instrumenten, die Madhusudhans Team in den letzten Jahren verwendet hatte, gesammelt wurden. Also führten Luque, Zhang und ihre Kollegen a Studie Kombinieren Sie alle verfügbaren Daten, um festzustellen, ob sie die gleichen Ergebnisse erzielen können, oder sogar eine höhere Menge an Dimethylsulfid finden. Sie fanden „unzureichende Beweise“ beider Moleküle in der Atmosphäre des Planeten.
Stattdessen entdeckten Luque und Zhangs Team andere Moleküle wie Ethane, die zum gleichen Profil passen könnten. Aber Ethane bedeutet kein Leben.
Verschwindliche Beweise
Die Welbanks und seine Kollegen des Bundesstaates Arizona, darunter Dr. Matt Nixon, ein Postdoktorandforscher in der Abteilung für Astronomie am University of Maryland College Park, fanden auch, was sie als grundlegendes Problem mit dem April-Papier über K2-18B betrachten.
Die Sorge, sagte Welbanks, bestand darin, wie Madhusudhan und sein Team Modelle geschaffen haben, um zu zeigen, welche Moleküle in der Atmosphäre des Planeten sein könnten.
“Jedes (Molekül) wird jeweils gegen die gleiche minimale Grundlinie getestet, was bedeutet, dass jedes einzelne Modell einen künstlichen Vorteil hat: Es ist die einzige Erklärung, die erlaubt ist”, sagte Welbanks.
Als Welbanks und sein Team ihre eigenen durchführten AnalyseSie erweiterten das Modell aus Madhusudhans Studium.
“(Madhusudhan und seine Kollegen) erlaubten keine anderen chemischen Arten, die möglicherweise diese kleinen Signale oder Beobachtungen produzieren könnten”, sagte Nixon. “Die Hauptsache, die wir tun wollten, war zu beurteilen, ob andere chemische Arten eine angemessene Anpassung an die Daten liefern können.”
Als das Modell erweitert wurde, verschwindet die Beweise für Dimethylsulfid oder Dimethyldisulfid einfach “, sagte Welanks.
Beweislast
Madhusudhan glaubt, dass die Studien, die nach seinem April-Papier herausgekommen sind, „sehr ermutigend“ sind und „eine gesunde Diskussion über die Interpretation unserer Daten zu K2-18B ermöglichen“.
Er überprüfte die Arbeit von Luque und Zhang und stimmte zu, dass ihre Ergebnisse keine „starke Erkennung von DMS oder DMDs“ zeigen. Als Madhusudhans Team die Zeitung im April veröffentlichte, sagte er, die Beobachtungen hätten die erreicht Drei-Sigma-Signifikanzniveauoder eine Wahrscheinlichkeit von 0,3%, dass die Erkennungen zufällig auftraten.
Für eine wissenschaftliche Entdeckung, die durch Zufall nicht wahrscheinlich aufgetreten ist, müssen die Beobachtungen einen Fünf-Sigma-Schwellenwert oder unter einer Wahrscheinlichkeit von 0,00006% erfüllen, dass die Beobachtungen zufällig aufgetreten sind. Ein solcher Schwellenwert erfordert viele Schritte, sagte Welbanks, einschließlich der wiederholten Erkennungen desselben Moleküls unter Verwendung mehrerer Teleskope und potenziellen nicht biologischen Quellen.
Während solche Beweise in unserem Leben vorhanden sein könnten, ist es weniger wahrscheinlich, dass es ein Eureka -Moment ist, und eher ein langsamer Build, der einen Konsens unter Astronomen, Physikern, Biologen und Chemikern erfordert.
“Wir haben in keinem unserer Studien diesen Beweisniveau erreicht”, schrieb Madhusudhan in einer E -Mail. „Wir haben in unseren beiden früheren Studien nur Beweise bei oder unter 3-Sigma festgestellt (Madhusudhan et al. 2023 und 2025). Wir bezeichnen dies als moderate Beweise oder Hinweise, aber nicht als starke Erkennung. Ich stimme mit (Luque und Zhangs) Behauptung, die mit unserer Studie konsistent ist und wir haben die Notwendigkeit starker Beweise in unserer Studie und Kommunikation und Kommunikation erörtert.”
Als Reaktion auf die Untersuchungen des Welbanks -Teams haben Madhusudhan und seine Cambridge -Kollegen einen anderen verfasst Manuskript Erweiterung der Suche auf K2-18B auf 650 Arten von Molekülen. Sie haben die neue Analyse für Peer Review eingereicht.
“Dies ist die größte Suche nach chemischen Signaturen in einem Exoplanet, das alle verfügbaren Daten für K2-18B verwendet und 650 Moleküle durchsucht”, sagte Madhusudhan. “Wir stellen fest, dass DMS auf diesem Planeten weiterhin ein vielversprechendes Kandidatenmolekül ist, obwohl für eine feste Erkennung weitere Beobachtungen erforderlich sind, wie wir in unseren früheren Studien festgestellt haben.”
Welbanks und Nixon waren erfreut darüber, dass Madhusudhan und seine Kollegen die Bedenken ausgerichtet hatten, aber der Ansicht, dass das neue Papier in der ursprünglichen Studie im April effektiv zurückgegangen ist, so Welanks.
“Das neue Papier räumt stillschweigend ein, dass die DMS/DMDS -Erkennung nicht robust war, aber dennoch auf demselben fehlerhaften statistischen Rahmen und einer selektiven Lektüre seiner eigenen Ergebnisse beruht”, sagte Welanks in einer E -Mail. “Während der Ton (manchmal) vorsichtiger ist, verdeckt die Methodik weiterhin die wahre Unsicherheit. Die in früheren Arbeiten behauptete statistische Signifikanz war das Produkt willkürlicher Modellierungsentscheidungen, die nicht anerkannt werden.”
Laut Luque ist das neue Papier des Cambridge -Teams ein Schritt in die richtige Richtung, da es andere mögliche chemische Biosignaturen untersucht.
“Aber ich denke, es ist im Zielfernrohr gerecht”, sagte Luque. “Ich denke, es hat sich zu sehr darauf eingehalten, eine Widerlegung auf das (Welbanks) Papier zu sein.”
Unabhängig davon sind sich die Astronomen, die K2-18B untersuchen, jedoch einig, dass die Anstrengung der Erforschung des Exoplanets zum wissenschaftlichen Prozess beiträgt.
“Ich denke, es ist nur ein guter, gesunder wissenschaftlicher Diskurs, darüber zu sprechen, was mit diesem Planeten los ist”, sagte Welanks. „Unabhängig davon, was eine einzelne Autorengruppe im Moment sagt, haben wir keine Silberkugel. Aber genau deshalb ist dies aufregend, weil wir wissen, dass wir die am nächsten waren (um eine Biosignatur zu finden), und ich denke, wir können sie in unserem Leben bekommen, aber wir sind im Moment kein Misserfolg. Wir testen mutige Ideen.“
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