Журналистите откриха живот на извънслънчева планета! Учените, за съжаление, не...

[SAlexandrov]

Не, учените не са открили живот на планетата K2-18b!

Илюстрация на планетата K2-18 b. Отново подчертавам – това е илюстрация, а не реална снимка. Photo credit : ESA

17 април 2025 г. 16:55 ч.

Светослав Александров. През последните 24 часа медиите започнаха да публикуват статии със заглавия, че на извънслънчевата планета K2-18b е открит извънземен живот. Но за съжаление това е поредното раздухване на научни заключения, които, дори и да са верни, са само първата стъпка към потвърждаването на този живот. Астробиологията е сложна дисциплина.

Планетата K2-18b е добре известна на науката. Още през 2023 г. писах на страниците на КОСМОС БГ, че учените са намерили данни за наличието на въглероден диоксид и метан, а предварителни сведения показаха присъствието и на диметил сулфид – вещество, което тогава се смяташе, че се образува само от метаболизма на живи организми. Важно е да се подчертае, че тези данни бяха получени само от два прибора на космическия телескоп „Джеймс Уеб“ – NIRISS и NIRSPec, които работят в близката инфрачервена област. Изследователите тогава подчертаваха, че данните за диметил сулфида са предварителни и е нужно потвърждение от трети, независим прибор – MIRI, работещ в средната инфрачервена област. Вчера в научното списание The Astrophysical Research Letters излезе най-новата статия от Nikku Madhusudhan и колектив, в която се съобщава, че такива независими данни вече са получени. В този ред на мисли тази публикация е важен принос към характеризирането на атмосферата на извънслънчевата планета.

Но това характеризиране е сложен процес. Извънслънчевите планети са много трудни за изучаване от телескопи и вероятно малцина осъзнават, че красивите картинки, които виждат по медиите, не са снимки, а илюстрации. Нито „Джеймс Уеб“, нито който и да е телескоп на Земята или в космоса, не разполага с нужната разделителна способност, за да фотографира K2-18b. Директното заснемане на извънслънчеви планети е трудно и обикновено е постижимо само за тези от тях, които са големи и млади, скоро след тяхното формиране – т.е. не са изстинали, още са горещи и са негостоприемни за живота. В останалите случаи, както е този със K2-18b, планетите са открити посредством косвени методи, а за техните характеристики съдим на базата на спектри, които учените получават, докато планетата извършва пасаж пред диска на своята звезда.

Проблемът е, че тълкуването на спектрите се осъществява посредством специфични модели, а на този етап от научното развитие те не са особено прецизни. Поради тази причина още през 2022 г. група изследователи призоваха да сме много внимателни, когато тълкуваме какви са условията на извънслънчевите планети и да се въздържаме от категорични заключения. Различните научни екипи използват различни модели и стигат до различни изводи. Трудно е да се каже кой е прав и кой е крив.

Да се върнем на планетата K2-18b. Eкипът, търсещ дали в атмосферата ѝ има диметил сулфид, смята, че това е от т.нар. хипотетични Хицеански планети (на англ. изразът hycean обединява две думи – hydrogen, т.е. водород, и ocean, океан). Хицеанските планети също така принадлежат на класа на т.нар. мини-Нептуни – планети, по-големи от Земята и по-малки от Нептун, и в допълнение към това притежават воден океан и водородна атмосфера. Отново подчертавам – изследователският екип смята, че K2-18b е планета от такъв тип не защото са заснети снимки (такива няма!), а защото спектралните данни най-добре се обясняват от модела, с който работят.

Но през януари т.г. друг, независим екип, публикува отделна научна статия, в която е проведен повторен анализ на събраните данни и макар че тези учени успяват да потвърдят наличието на метан, не потвърждават присъствието нито на диметил сулфид, нито на въглероден диоксид. Според техния модел вероятно планетата дори няма течен океан, така че изобщо не е сигурно, че става въпрос за хицеанска планета! Тази публикация не е цитирана в излязлото днес проучване.

И докато новата публикация ни информира, че за наличието на диметил сулфид е налице 3-сигма увереност, това не е нищо повече от поредния интересен резултат. Той само добавя доказателства в подкрепа на един модел от няколко възможни. Но нека приемем, че на планетата наистина има диметил сулфид – ако през 2023 г. смятахме, че диметил сулфидът е вещество, което на Земята се образува единствено от живи организми като микроводораслите в океаните, през 2024 г. бяха открити доказателства за неговото присъствие на кометата Чурюмов-Герасименко, както и в междузвездното пространство. Така че съществуват небиологични механизми, по които това вещество може да се получи, съответно наличието на диметил сулфид въобще не е категорично доказателство за живот!

Не на последно място – търсейки извънземен живот, ние се облягаме на нашата земецентрична интуиция. Но в конкретния случай е напълно възможно тя да ни лъже. K2-18b е съвсем различен тип планета, каквато не съществува в Слънчевата система, тя е от широката група на т.нар. мини-Нептуни. K2-18b не е като Земята. Химичните процеси, които протичат в атмосферата и океана ѝ, ако изобщо го има (а ако го има, може да се окаже, че е твърде горещ за живите организми), са чужди и непознати за земните изследователи.

Не забравяйте, че ние трудно разбираме даже планети като Венера и Марс, които са съвсем близо до нас и до които летят космически апарати. Тоест, те биват изучавани директно – и въпреки това ние още не сме сигурни какво се случва с метана на Марс (загадка, която е с давност две десетилетия) или с фосфина на Венера (за чието съществуване бе загатнато през 2020 г., но отново не сме наясно дали във венерианската атмосфера има микроорганизми или не). А какво остава за извънслънчевите планети, които са до голяма степен непознати за учените…

Проблемът е, че медиите обичат да раздухват и да търсят сензации от недостатъчно категорични дани. Но в случая водещият автор на излязлата днес статия Nikku Madhusudhan допусна своеобразен гаф – на изнесената от него пресконференция той използваше израза „признаци за живот“. Няма никакъв спор, че този екип от учени са развълнувани, ентусиазирани и смятат, че водна планета с хипотетични организми най-добре обяснява техния модел. Но много техни колеги не споделят тези заключения и посрещат научната публикация със скептицизъм. Това е напълно нормално.

Със сигурност с течение на времето ние ще научаваме повече факти за нашата Вселена и на базата на събираните данни ще може да говорим за тях с по-голяма увереност. Но това няма да се случи днес. Науката е вълнуващо приключение – но до финала остава още много.

https://cosmos.1.bg/space/2025/04/17/k2-18b-story/

[insighting]

Преди 4 часа, SAlexandrov said:

Не на последно място – търсейки извънземен живот, ние се облягаме на нашата земецентрична интуиция.

Четох някъде, че на Юпитеровите спътници има интересни животинки.

 

Преди 4 часа, SAlexandrov said:

Проблемът е, че медиите обичат да раздухват и да търсят сензации от недостатъчно категорични дани.

О, да! Преди време аз от журналистите научих, че NASA е назовала звезда с Ваше име и все не успявах да Ви честитя събитието. Истина ли е това?

[SAlexandrov]

Нови проучвания поставиха под съмнение наличието на биопризнака диметил сулфид в атмосферата на планетата K2−18b

Илюстрация на планетата K2-18 b. Отново подчертавам – това е илюстрация, а не реална снимка. Photo credit : ESA

1 май 2025 г. 13:45 ч.

Светослав Александров. Преди няколко дни медиите гръмнаха с новината, че в атмосферата на извънслънчевата планета K2-18b е открито веществото диметил сулфид, което на Земята е продукт от вторичния метаболизъм от морските водорасли и поради това се счита за потенциален биопризнак при търсенето на извънземен живот. Публикуваните научни статии от последните няколко дни обаче сериозно оспорват това откритие.

Както вече писах на страниците на КОСМОС БГ, характеризирането на атмосферите на извънслънчевите планети (т.нар. екзопланети) е сложен процес. Напомням, че най-мощният прибор за тяхното изучаване е изстреляният през 2021 г. космически телескоп на НАСА/ЕКА/ККА „Джеймс Уеб“. Но даже той не разполага с нужната разделителна способност, за да фотографира K2-18b. Директното заснемане на извънслънчеви планети е трудно и обикновено е постижимо само за тези от тях, които са големи и млади, скоро след тяхното формиране – т.е. не са изстинали, още са горещи и са негостоприемни за живота. В останалите случаи, както е този със K2-18b, планетите са открити посредством косвени методи, а за техните характеристики съдим на базата на спектри, които учените получават, докато планетата извършва пасаж пред диска на своята звезда.

Но както подчертава научeн екип с водещ автор Уелбанкс (Welbanks et al, 2025) в нова статия, чийто препринт е качен в ArXiv вчера, на 30-ти април, тези спектри се намират на границите на постижимото отношение сигнал-към-шум. Тъй като липсват ясни, статистически значими характеристики, учените обикновено съчетават атмосферни модели със статистически методи, с които целят да отсеят слабите сигнали сред данните и да направят заключения. През последните години изследователите приеха Бейсовото моделно сравнение за стандартен метод при определянето на съдържанието на химичните вещества на екзопланетните и процесите, протичащи в атмосферите. Уелбанкс и колектив доказват в своята статия, че Бейсовото моделно сравнение не винаги е достатъчно надеждно. Когато няма доказателства, че съществуващите модели отразяват добре реалността, Бейсовото сравнение просто изважда наяве кой модел е неадекватен в най-малка степен, но това не означава непременно, че придържането към този модел гарантира правилна интерпретация на данните. И обратното, когато всички налични модели описват спектъра по удовлетворителен начин, предпочитанието към единия от тях не води до отхвърлянето на другия. Така че, когато се разчита на Бейсово сравнение, особено при отсъствието на достатъчно данни, се стига до противоречиви интерпретации – и екипът използва спектъра на планетата K2-18b, за да демонстрира нагледно това.

При анализа на трансмисионния спектъра на K2-18b в диапазона 1.1–1.8 µm от космическия телескоп „Хъбъл“, на него се различава характеристика при 1.4 µm, която първоначално е разтълкувана като показател за водни молекули. Четири независими анализа, всичките от тях разчитащи на Бейсовото моделно сравнение, стигат до заключението, че наистина става въпрос за H₂O със статистическа значимост 3.9σ, 3.6σ и 3.3 σ. Така излиза, че вероятността в екзопланетната атмосфера да има вода възлиза на повече от 99.7%. Впоследствие обаче се появява проучване, според което модел, включващ метан като доминантен абсорбер, а не вода, също добре обяснява данните. Наблюденията от телескопа „Джеймс Уеб“, които обхващат по-голям спектрален диапазон (0.9 до 5.2 µm), водят до заключения, че наистина става въпрос за метанова абсорбция със значимост 4–5σ без сериозни признаци за вода. Оказва се, че предишните тълкувания са били повлияни от две точки данни в синия край от спектъра на „Хъбъл“, а при един от предходните модели изобщо не е била включена абсорбцията на метана.

Екипът също така решава да изпробва модел с 21 химични вещества, които са подбрани на базата на теоретични изчисления, наблюдения на атмосферите на планетите в Слънчевата система и предишни наблюдения на K2-18b. Сред тях са включени и газовете диметил сулфид и диметил дисулфид, за които се твърди, че са намерени в атмосферата на тази планета. Учените подчертават, че този модел приема за постулат, че няма други газове на K2-18b и всякакви направени изводи трябва да се тълкуват в тази рамка. И оттук веднага тръгват проблемите. Съществуват вещества, които не са включени сред тези 21 и те биха могли да се впишат сред обхвата, наблюдаван от „Джеймс Уеб“. Някои от характеристиките на спектъра, приписвани на диметил сулфида и диметил дисулфида, конкретно при 7 µm и 10.5 µm, наподобяват характеристиките на въглеводороди, които не са включени в модела. Да, моделът би могъл да се разшири с още вещества, но при наличието на ограничени данни с ниско отношение сигнал-към-шум, могат ли да се направят смислени изводи?

Какво казва екипът на Уелбанкс за статията на Мадхусудан (т.е. тази от средата на април, в която се твърди, че в атмосферата на K2-18b е намерен диметил сулфид)? В тази работа първоначално е използван атмосферен модел с 20 молекули, но по-нататък той бил редуциран до по-малък модел с 4 молекули, и то само метан, въглероден диоксид, диметил сулфид и диметил дисулфид. За присъствието на първите две молекули екипът вади заключения от предишни наблюдения. Какво прави екипът на Мадхусудан? Сравнява този модел с четири газа с модел с два газа, който изключва диметил сулфида и диметил дисулфида. Ето оттук авторите вадят заключение, че моделното предпочитание е между 2.9σ до 2.4σ в полза на този с диметил сулфида и диметил дисулфида спрямо модела без двете вещества, само с метан и въглероден диоксид.

Уелбанкс и колективът продължават анализа, като конструират поредица от модели, които включват метан, въглероден диоксид плюс още едно допълнително вещество. Тези разширени модели позволяват да се провери достоверността на твърдението за ∼3σ. Или по-точно, да се даде отговор на въпроса дали няма други химични вещества, които не са обсъдени в анализа и могат по-добре да обяснят наблюденията.

И така са изготвени общо 90 модела. Учените нарочно са включили към тях и въглеводороди, не само защото метанът е преобладаващото въглеродно съединение при ниски температури (∼ 250 K), а някои други въглеводороди са резултат от фотохимични и термохимични процеси, свързани с метан, но също така защото такива въглеводороди са били наблюдавани в атмосферите на обекти в Слънчевата система като Титан и Нептун. Бейсовият анализ показва следното – моделът, включващ пропин, проявява 3.1σ предпочитание спрямо двукомпонентния (метан и въглероден диоксид), а също така предпочитание спрямо този с диметил сулфид и диметил дисулфид. Това сериозно подкопава твърденията, че на K2-18b наистина има диметил сулфид и диметил дисулфид.

В своето заключение авторите на новия анализ подчертават, че в условията на данни с ниско отношение сигнал-към-шум, каквото е текущото състояние на екзопланетната спектроскопия, трудно могат да се направят заключения на базата на Байсовото моделно сравнение, дори в същината си то да представлява добро средство за преценка на съревноваващи се хипотези, особено на фона на непълнотата и ограниченията на моделите.

Другата статия е написана от един автор – Джейк Тейлър (Jake Taylor, 2025), и тя е качена в ArXiv на 22-ри април. Тейлър предприема различен подход – той разглежда спектъра и го нагажда спрямо Гаусови криви – както пояснява астрономът Фил Плейт, използва различни математически функции с форми, сходни с абсорбционните линии, и се опитва да ги сравни с данните – за да провери дали може да възпроизведе резултата. Важна особеност е, че този модел е „агностичен“ – т.е. не проявява предпочитание към търсения газ, в случая диметил сулфида.

И когато Тейлър го прилага, той стига до извода, че спектърът е статистически неразличим от права линия. Или с други думи – вместо да има пик или отклонение, което да е индикатор за сигнал, касаеш диметил сулфид, няма нищо. Нищо!

От Националното обществено радио (NPR) са се допитали до Мадхусудан, който отвърнал: „Няма нищо в тази статия, което да ме притесни или да изглежда важно за дискусията относно нашия резултат. Единственото, което ме изненадва е, че летвата е явно толкова ниска, за да бъда опроверган“.

Тейлър обаче е категоричен, че неговата работа е съществена и подчертава, че този тест се е използвал и продължава да се използва в публикации, свързани с телескопа „Джеймс Уеб“. Дори може да се каже, че е стандартен първоначален анализ, който е служил за потвърждаването на вода и въглероден диоксид в атмосферите на други планети.

Eдно нещо е ясно – характеризирането на екзопланетните атмосфери е нова област и е твърде рано да се правят категорични заключения, особено на фона на текущото качество и количество на данните. Да, много изследователи са ентусиазирани и искат да открият признаци за извънземен живот. Но както пише Фил Плейт, всеки учен трябва да може да гледа на работата си отстрани, може би не съвсем безстрастно и дистанцирано, но достатъчно, за да търпи критика. Има прекалено много критика към работата на Мадхусудан, а той я отхвърля с лека ръка. А най-лошото е, че един важен за науката спор се дискутира през медиите с лозунги, вместо да се навлиза в дълбочина – каквато има в научната литература.

„Също както в случая с лъжливото овчарче, никой не иска серия от фалшиви твърдения да подкопае доверието на обществото в учените“, категоричен е Кевин Стивънсън от Приложната лаборатория „Джон Хопкинс“. „Контекстът е важен, когато става въпрос за научна комуникация, особено касаеща гореща тема като търсенето на живот извън Земята. Ние трябва да сме отговорни наместници в това отношение“.

https://cosmos.1.bg/space/2025/05/01/k2-18b-biosignature-disputed/