Утверждение о том, что необычные открытия требуют столь же необычных доказательств, известно сегодня как «принцип Сагана» — по имени астронома и популяризатора науки Карла Сагана. Однако в действительности этот принцип восходит к XVIII веку и философу Давиду Юму. В современной астрофизике это высказывание приобрело новое звучание: даже если данные кажутся исключительными, ключевым остаётся вопрос интерпретации.
Именно этому посвящена новая статья, опубликованная на препринт-сервере arXiv. Её автор — Луис Уэлбэнкс (Luis Welbanks) и коллеги из Университета штата Аризона и других научных учреждений США. Исследование представляет собой переоценку данных, на основании которых ранее был сделан громкий вывод о возможном присутствии биосигнатур в атмосфере экзопланеты K2-18b. Учёные показали, что существующие наблюдения могут быть объяснены и без привлечения гипотезы о жизни.
K2-18b является экзопланетой класса «суб-Нептунов», находящейся на расстоянии около 124 световых лет от Земли в направлении созвездия Льва. Ещё в сентябре 2023 года появились сообщения о возможном обнаружении в её атмосфере диметилсульфида (DMS) — вещества, которое на Земле известно исключительно как продукт биологической активности, главным образом фитопланктона. В апреле 2024 года эта интерпретация была косвенно подтверждена новыми данными, собранными космическим телескопом имени Джеймса Уэбба (JWST).
Однако в научном сообществе с самого начала существовали и альтернативные точки зрения. Предлагались небиологические механизмы появления подобного спектрального сигнала, обсуждалась и сама возможность регистрации DMS при помощи существующего оборудования. Учитывая масштаб заявления, а именно возможное свидетельство жизни вне Земли, скептическое отношение к интерпретации вполне ожидаемо. Работа Уэлбэнкса и коллег является продолжением этой критической линии.
Авторы применили статистические методы для переоценки спектроскопических данных JWST. Как справедливо указывается в статье, идентификация отдельных молекул в атмосферах экзопланет задача чрезвычайно сложная. Даже для таких продвинутых инструментов, как спектрографы JWST, получаемая информация ограничена и требует моделирования различных возможных атмосферных составов с последующим подбором модели, наиболее соответствующей наблюдаемым спектрам.
Такой подход неизбежно связан с неопределённостью. Для упрощения анализа часто применяется принцип «бритвы Оккама», согласно которому предпочтение отдаётся наиболее простой модели. На практике для этого используется метод байесовского сравнения моделей. Он оценивает, какая из двух моделей лучше описывает данные, и делает вывод о её относительной вероятности.
Однако у этого метода есть два ограничения. Во-первых, если все рассматриваемые модели далеки от реальности, то «побеждает» просто наименее плохая из них. Во-вторых, если несколько моделей дают хорошее соответствие с наблюдениями, нельзя однозначно утверждать, что остальные заведомо неверны.
Чтобы продемонстрировать это, авторы статьи повторно проанализировали данные с использованием атмосферных моделей, отвергнутых в оригинальном исследовании. Они показали, что некоторые из этих моделей также дают хорошее согласие с наблюдаемыми спектрами и полностью укладываются в рамки небиологических процессов. Одна из моделей, включающая в атмосферу углеводород пропин (C₃H₄), демонстрирует лучшее соответствие данным по сравнению с моделью, содержащей DMS и родственный ему диметилдисульфид (DMDS), представленной в апрельской публикации.
Данный результат не опровергает возможность присутствия DMS, но ставит под сомнение её уникальность как объяснения спектрального сигнала. Он подчёркивает, насколько важны независимая проверка и разнообразие моделей в интерпретации данных, полученных от телескопов нового поколения.
Разворачивающаяся дискуссия не является недостатком научного метода, скорее, это его сильная сторона. Новые данные, более точные модели, и, возможно, следующий шаг в развитии космических телескопов позволят внести ясность. Только с накоплением дополнительных наблюдений можно будет уверенно говорить о реальном составе атмосферы K2-18b и о том, есть ли в этих данных нечто, указывающее на жизнь.
Пока же это остаётся открытым вопросом, а текущие исследования служат примером того, как работает современная наука.