2020-ban a tudósok egy foszfin nevű gázt észleltek egy Föld méretű sziklás bolygó légkörében. Mivel nem tudták, hogy foszfint csak biológiai folyamatokon keresztül lehet előállítani, "a tudósok azt állítják, hogy a vegyi anyag forrásának egyetlen magyarázata a most élő valami." New York Times jelentették. Ahogy a „biosignature gázok” mennek, a foszfin otthoni futásnak tűnt.

Amíg nem volt.

A bolygó a Vénusz volt, és a vénuszi égbolt lehetséges bioszignációjáról szóló állítás még évekkel később is vitákba keveredik. A tudósok nem tudnak megegyezni abban, hogy egyáltalán van-e foszfin ott, nem beszélve arról, hogy ez erős bizonyítéka lenne egy idegen bioszférának ikerbolygónkon.

Ami a Vénusz számára nehéznek bizonyult, az csak a sok fényévnyire lévő exobolygóknak lesz nehezebb.

A NASA 2021-ben felbocsátott James Webb Űrteleszkópja (JWST) már visszamenőleges adatokat sugárzott a K2-18 b nevű közepes méretű exobolygó légköri összetételéről, amelyet egyesek – ellentmondásosan – az élet lehetséges bizonyítékaként értelmeztek. De még akkor is, amikor a biosignature-detektálással kapcsolatos remények szárnyalnak, egyes tudósok nyíltan felteszik a kérdést, hogy az exobolygó légkörében lévő gázok valaha is meggyőző bizonyítékok lesznek-e az idegenek számára.

A közelmúltban számos tanulmány foglalkozik az exobolygó biosignature-detektálásának ijesztő bizonytalanságaival. Az egyik legfontosabb kihívás, amit a tudományfilozófus azonosít Peter Vickers a Durham Egyetemen a kigondolatlan alternatívák problémája. Leegyszerűsítve, hogyan lehetnek biztosak a tudósok abban, hogy kizártak minden lehetséges nem biológiai magyarázatot a gáz jelenlétére – különösen mindaddig, amíg az exobolygó geológiája és kémiája majdnem olyan titokzatos marad, mint az idegen élet?

"Folyamatosan új ötleteket kutatnak, és lehet, hogy van valami abiotikus mechanizmus ennek a jelenségnek, amelyet még nem sikerült elképzelni" - mondta Vickers. "Ez az asztrobiológia kigondolatlan alternatíváinak problémája."

„Egy kis elefánt van a szobában” – mondta a csillagász Daniel Angerhausen A zürichi Svájci Szövetségi Műszaki Intézet munkatársa, aki a LIFE küldetés projekt tudósa, egy olyan javasolt űrteleszkóp, amely biosignature gázokat keresne a Földhöz hasonló exobolygókon.

Ha vagy amikor a tudósok feltételezett biojelzõ gázt észlelnek egy távoli bolygón, akkor a Bayes-tétellel elõírt képlet segítségével három valószínûség alapján kiszámíthatják az élet létezésének esélyét. Kettőnek köze van a biológiához. Az első az élet megjelenésének valószínűsége azon a bolygón, figyelembe véve minden mást, amit róla tudunk. A második annak a valószínűsége, hogy ha van élet, az létrehozza az általunk megfigyelt bioaláírást. Az asztrobiológusok szerint mindkét tényező jelentős bizonytalanságot hordoz magában Cole Mathis az Arizona Állami Egyetem és Harrison Smith a Tokiói Technológiai Intézet Föld-Élettudományi Intézetének munkatársa, akik ezt a fajta érvelést a papír tavaly ősszel.

A harmadik tényező annak valószínűsége, hogy egy élettelen bolygó produkálja a megfigyelt jelet – a kutatók most már rájöttek, hogy ez ugyanilyen komoly kihívás, amely belegabalyodik a meggondolatlan abiotikus alternatívák problémájába.

– Ez annak a valószínűsége, hogy azt állítjuk, hogy nem tud felelősségteljesen kitölteni – mondta Vickers. "Ez szinte nullától 1-ig terjedhet."

Tekintsük a K2-18 b esetét, egy „mini-Neptunusz”-t, amely közepes méretű a Föld és a Neptunusz között. 2023-ban a JWST adatai a dimetil-szulfid (DMS) statisztikailag gyenge jelét mutatták ki légkörében. A Földön a DMS-t tengeri élőlények állítják elő. A kutatók, akik feltételesen észlelte a K2-18 b az égen felfedezett többi gázt úgy értelmezte, hogy a bolygó egy „vízi világ”, lakható felszíni óceánnal, alátámasztva elméletüket, miszerint az ottani DMS a tengeri élőlényekből származik. Más tudósok azonban ugyanezeket a megfigyeléseket a Neptunuszhoz hasonló, barátságtalan, gáznemű bolygóösszetétel bizonyítékaként értelmezik.

A kigondolatlan alternatívák már többször arra kényszerítették az asztrobiológusokat, hogy felülvizsgálják elképzeléseiket arról, hogy mitől jó a bioaláírás. Amikor a foszfin volt a Vénuszon észlelték, a tudósok nem tudtak semmilyen módról, hogy egy élettelen, sziklás világon előállítsák. Azóta több lehetséges megoldást is azonosítottak a gáz abiotikus forrásai. Az egyik forgatókönyv szerint a vulkánok foszfidoknak nevezett kémiai vegyületeket bocsátanak ki, amelyek reakcióba léphetnek a Vénusz légkörében lévő kén-dioxiddal, és foszfint képezhetnek – ez elfogadható magyarázat, mivel a tudósok bizonyítékokat találtak ikerbolygónk aktív vulkanizmusára. Hasonlóképpen, az oxigént biosignature gáznak tekintették egészen a 2010-es évekig, amikor a kutatók, köztük Victoria Meadows a NASA Astrobiology Institute Virtuális Planetáris Laboratóriumában. kezdődött találni módon hogy a sziklás bolygók képesek voltak oxigént halmoz fel bioszféra nélkül. Például, oxigén képződhet kén-dioxidból, amely bővelkedik olyan változatos világokon, mint a Vénusz és az Európa.

Manapság az asztrobiológusok nagyrészt elvetették azt az elképzelést, hogy egyetlen gáz is biológiai aláírás lehet. Ehelyett az „együttesek” vagy olyan gázhalmazok azonosítására összpontosítanak, amelyek élet nélkül nem létezhetnének együtt. Ha bármit is lehet nevezni a mai aranystandard biosignature-nek, az oxigén és metán kombinációja. A metán gyorsan lebomlik oxigénben gazdag légkörben. A Földön a két gáz csak azért létezik együtt, mert a bioszféra folyamatosan pótolja őket.

A tudósoknak mindeddig nem sikerült abiotikus magyarázatot találniuk az oxigén-metán biosignature-ekre. De Vickers, Smith és Mathi kételkedik abban, hogy ez a pár – vagy esetleg bármilyen gázkeverék – valaha is meggyőző lesz. „Nem lehet biztos abban, hogy amit nézünk, az valójában az élet következménye, nem pedig valami ismeretlen geokémiai folyamat következménye” – mondta Smith.

„A JWST nem életérzékelő. Ez egy teleszkóp, amely meg tudja mondani, milyen gázok vannak egy bolygó légkörében” – mondta Mathis.

Sarah Rugheimer, a York Egyetem asztrobiológusa, aki az exobolygó légkörét tanulmányozza, szangvinikusabb. Aktívan keresi az alternatív abiotikus magyarázatokat az olyan együttes biosignature-ekre, mint az oxigén és a metán. Ennek ellenére azt mondja: „Kinyitnék egy üveg pezsgőt – nagyon drága pezsgőt –, ha oxigént, metánt, vizet és szén-dioxidot látnánk.₂” egy exobolygón.

Magánéletben leönteni egy izgalmas eredményt itallal, természetesen más, mint azt mondani a világnak, hogy idegeneket találtak.

Rugheimer és a többi kutató, akivel beszéltek Quanta mert ez a történet arra kíváncsi, hogyan lehet a legjobban beszélni a nyilvánosság előtt a biosignature körüli bizonytalanságról – és arra kíváncsiak, hogy egy adott kimutatással kapcsolatos asztrobiológiai vélemény ingadozása hogyan áshatja alá a közvélemény tudományba vetett bizalmát. Nincsenek egyedül az aggodalmukkal. Amint a Vénusz-foszfin-saga 2021-ben a csúcspont felé haladt, a NASA adminisztrátorai és tudósai arra kérték az asztrobiológiai közösséget, hogy állítsanak fel szilárd szabványokat a biosignature-detektálás biztonságára. 2022-ben több száz asztrobiológus gyűlt össze egy virtuális műhelytalálkozóra a kérdés megvitatására – bár még mindig nincs hivatalos szabvány a bioaláírásra, sőt még definíció sem. „Jelenleg nagyon boldog vagyok, hogy mindannyian egyetértettünk abban, hogy ez egy kis probléma” – mondta Angerhausen.

A kutatás a bizonytalanság ellenére halad előre – ahogy kell, mondja Vickers. A zsákutcába ütközés és a visszalépés természetes egy olyan fiatal területen, mint az asztrobiológia. "Ez olyasvalami, amit az embereknek meg kell próbálniuk jobban megérteni a tudomány általános működésével kapcsolatban" - mondta Smith. "Rendben van frissíteni, amit tudunk." Smith és Vickers szerint a bioaláírásokkal kapcsolatos merész állítások tüzet gyújtanak a tudósok irányítása alatt, hogy meghamisítsák azokat – mondja Smith és Vickers –, hogy kitalálatlan alternatívákat keressenek.

"Még mindig nem tudjuk, mi a fene történik a Vénuszon, és ezért természetesen reménytelennek tűnik" - mondta Clara Sousa-Silva, a Bard College asztrokémikusa, a foszfin szakértője, aki segített a Vénusz észlelésében. Számára a következő lépés egyértelmű: „Gondoljunk újra a Vénuszra.” A csillagászok évtizedekig gyakorlatilag figyelmen kívül hagyták a Vénuszt. A biosignatúra vita új erőfeszítéseket indított el, nemcsak a korábban megfontolatlan abiotikus foszfinforrások felfedezésére, hanem a testvérbolygónk jobb megértésére is. (Legalább öt küldetés a Vénusz felé a következő évtizedekre tervezik.) „Azt hiszem, ez a remény forrása az exobolygóknak is.”