دانشمندان همچنان ابزارهای جدیدی طراحی می‌کنند تا آسمان‌ها را برای یافتن نشانه‌هایی از حیات در سیاراتی با فاصله چندین سال نوری بررسی کنند. اما اگر هر سیگنالی که بررسی می‌کنیم، بی‌نتیجه باشد چه؟ آیا نبود کامل کشف‌ها هم می‌تواند چیزی درباره نادر بودن حیات در دیگر سیارات و کهکشان‌ها به ما بیاموزد؟
این پرسش، مسیر پژوهش‌های دکتر دانیل انگراهاوزن، فیزیکدان در گروه سیارات فراخورشیدی و قابلیت سکونت به سرپرستی پروفسور ساشا کوانتس در مؤسسه ETH زوریخ و عضو وابسته به مؤسسه SETI را مشخص کرده است.
او به همراه همکارانش، این احتمال را از دیدگاه آماری بررسی کرده‌اند و به بینش‌هایی شگفت‌انگیز رسیده‌اند.
نبود حیات، می‌تواند دربارهٔ حیات چیزهایی به ما بیاموزد
در آخرین تحلیل خود، این گروه پژوهشی بررسی کرده‌اند که چگونه عدم وجود هرگونه سیگنال زیستی می‌تواند نشان دهد که آیا حیات در کیهان گسترده است یا نادر.
در مقاله‌ای با بهره‌گیری از آمار بیزی (Bayesian)، این تیم توضیح می‌دهد که بررسی حدود ۴۰ تا ۸۰ سیاره فراخورشیدی بدون یافتن نشانه‌ای از حیات می‌تواند نشان دهد که کمتر از ۱۰ تا ۲۰٪ از سیارات مشابه دارای فرآیندهای زیستی هستند.
آن‌ها تأکید می‌کنند که هر اندازه‌گیری با خطاهایی همراه است، بنابراین پژوهشگران باید این عدم قطعیت‌ها را در نظر بگیرند تا از رسیدن به تفسیرهای اشتباه جلوگیری شود.
گروه پژوهشی همچنین از روش‌های فراوانی‌گرایانه (Frequentist) نیز بهره گرفته‌اند و دریافته‌اند که وقتی تعداد کافی سیاره بررسی شود، هر دو روش می‌توانند به نتایج هماهنگ برسند.
سیارات ممکن است نشانه‌های حیات را پنهان کنند یا سرنخ‌های غلط بدهند
منفی‌های کاذب ممکن است زمانی رخ دهند که جو یک سیاره نشانه‌های حیات را پنهان کند. همچنین انتخاب اشتباه اهداف یا وجود خلأهایی در داده‌ها می‌تواند نتایج را منحرف کند.
انگراهاوزن می‌گوید:
«مسئله فقط تعداد سیاراتی نیست که مشاهده می‌کنیم، بلکه دربارهٔ پرسش‌های درستی است که می‌پرسیم و میزان اطمینان ما از دیدن یا ندیدن آنچه دنبالش هستیم.»
او بر لزوم احتیاط علمی تأکید می‌کند:
«اگر دقت نکنیم و بیش‌ازحد به توانایی‌های خود در شناسایی حیات اعتماد داشته باشیم، حتی یک بررسی گسترده هم می‌تواند نتایج گمراه‌کننده‌ای بدهد.»
این احتیاط، پایه‌گذار برنامه‌ریزی برای ابزارهای جدیدی است که به‌دنبال یافتن الگوهای ظریف در جو سیارات هستند.
هرچه تعداد سیارات بررسی‌شده بیشتر باشد، نتایج دقیق‌تری به دست می‌آید
ابزارهایی مانند تداخل‌سنج بزرگ برای سیارات فراخورشیدی (LIFE) در راه هستند تا جو سیارات را بررسی کرده و به دنبال نشانه‌هایی از آب یا اکسیژن بگردند.
کارشناسان بر این باورند که نمونه‌برداری گسترده بسیار ضروری است تا داده‌های پرت و استثنایی نتوانند تصویر کلی را تحریف کنند.
امیلی گاروین، دانشجوی دکتری در گروه کوانتس، می‌گوید:
«در علوم کاربردی، آمار بیزی و فراوانی‌گرا گاهی به‌عنوان دو مکتب رقیب تلقی می‌شوند. اما انتخاب مدل آماری می‌تواند نتیجه را تغییر دهد.»
او اضافه می‌کند:
«تغییرات جزئی در اهداف علمی یک مطالعه ممکن است نیازمند روش‌های آماری متفاوتی باشد تا پاسخ‌ها دقیق و قابل اعتماد باشند.»
گاروین تأکید می‌کند که مقایسه دو روش آماری می‌تواند به اعتبارسنجی فرضیات در هر مرحله کمک کند.
پرسش‌های واضح، کلید یافتن نشانه‌های حیات هستند
یکی از نکات کلیدی این مطالعه این است که همه پرسش‌ها ارزش یکسانی ندارند. برای مثال، پرسیدن «چند سیاره دارای حیات هستند؟» بسیار کلی است و نمی‌تواند به پاسخ‌های قابل اعتماد منجر شود.
در عوض، پژوهشگران توصیه می‌کنند تمرکز بر ویژگی‌های خاص و قابل اندازه‌گیری باشد.
برای نمونه، پرسش از اینکه «چند سیاره سنگی در ناحیه قابل سکونت دارای بخار آب، اکسیژن یا متان هستند؟» می‌تواند متغیرها را محدود کرده و ابهام را کاهش دهد.
پیش‌فرض‌های اولیه می‌توانند نتایج نهایی را تحت‌تأثیر قرار دهند
این گروه همچنین بررسی کرده‌اند که چگونه فرضیات اولیه پیش از گردآوری داده‌ها – که در آمار بیزی به آن‌ها «پریور» گفته می‌شود – می‌توانند بر نتایج نهایی اثر بگذارند.
این نکته زمانی اهمیت دارد که مطالعات یا مدل‌های قبلی گرایش خوش‌بینانه یا بدبینانه داشته باشند.
برای مأموریت‌هایی مانند LIFE و رصدخانه جهان‌های قابل سکونت ناسا، انتظار می‌رود که تأثیر این فرضیات اندک باشد، به‌ویژه زمانی که ده‌ها سیاره مورد بررسی قرار گیرند.
زیرا نمونه‌های بزرگ‌تر می‌توانند سوگیری‌های فردی را کاهش داده و نتایج کلی را تقویت کنند.
تعریف‌های روشن، به مأموریت‌های فضایی آینده کمک می‌کنند
تعریف‌های دقیق بسیار ضروری‌اند تا پژوهشگران در طبقه‌بندی سیارات دچار ابهام نشوند. حتی پیشرفته‌ترین ابزارها هم نیاز به پروتکل‌های دقیق برای مقابله با نویز یا داده‌های ناقص دارند.
انگراهاوزن می‌گوید:
«حتی یک کشف مثبت می‌تواند همه چیز را تغییر دهد.»
این بحث‌ها نشان می‌دهد چقدر برنامه‌ریزی برای موفقیت‌های نادر نیز مهم است.
جمع‌بندی: حتی «هیچ» هم چیزهایی برای گفتن دارد
پرسش‌هایی دربارهٔ فراوانی یا نایابی حیات، روی نحوه سرمایه‌گذاری در تلسکوپ‌ها و پردازش داده‌ها تأثیر می‌گذارد. کار این گروه می‌تواند راهنمایی برای بررسی‌های آینده باشد؛ زمانی که دانشمندان آب، متان و دیگر ترکیبات را در اهداف جدید اندازه‌گیری می‌کنند.
یافت نشدن هیچ سیگنالی از حیات در یک سیاره، به‌معنای بی‌نتیجه بودن مطالعه نیست. این وضعیت، نوری می‌تاباند بر اینکه چگونه داده‌های خالی هم می‌توانند درک ما از جهان را عمیق‌تر کنند.
دانشمندان همچنان در تلاش‌اند راه‌هایی را برای رمزگشایی از محیط‌های دوردست پالایش کنند. هدف نهایی آن‌ها این است که نویزهای گمراه‌کننده را از نشانه‌های واقعی جدا کنند تا یک گام دیگر به پاسخ این پرسش نزدیک‌تر شوند: آیا ما تنها هستیم؟
این پژوهش در The Astronomical Journal منتشر شده است.
