Ya insanlığın diğer gezegenlerde yaşam arayışı isabet etmezse? Profesör Sascha Quanz’ın ETH Zürih’teki dış gezegenleri ve yaşanabilirlik grubunda bir fizikçi olan Dr. Daniel Angerhausen liderliğindeki bir araştırma ekibi ve bir SETI Enstitüsü üyesi, gelecekteki araştırmalar diğer planlar üzerinde yaşam belirtilerini tespit ederse, evrendeki yaşam hakkında ne öğrenilebileceğini düşünerek bu soruyu ele aldı.
Çalışma, yayınlanan Astronomik dergi ve İsviçre Ulusal Araştırma Yetkinlik Merkezi çerçevesinde gerçekleştirilen gezegenler, potansiyel olarak yer alan dünyaların sıklığı hakkında anlamlı cevaplar elde etmek için gözlemlenmesi gereken minimum sayıda dış gezegen oluşturmak için Bayes istatistiksel bir analize dayanmaktadır.
Belirsizliği hesaba katmak
Çalışma, eğer bilim adamları 40 ila 80 dış gezegeni inceleyecek ve bir “mükemmel” Tespitsiz sonuç, benzer gezegenlerin% 10 ila 20’sinden daha azının hayatı barındırdığı sonucuna varabilirler. Samanyolu’nda, bu% 10 yaklaşık 10 milyar potansiyel olarak yer alan gezegenlere karşılık gelecektir.
Bu tür bir bulgu, araştırmacıların evrendeki yaşamın yaygınlığına anlamlı bir üst sınır koymasını sağlayacaktır, şu ana kadar ulaşamayacağı bir tahmin.
Bununla birlikte, bu ‘mükemmel’ null sonuçta ilgili bir yakalama vardır: her gözlem belirli bir belirsizlik seviyesiyle birlikte gelir, bu nedenle bunun verilerden çıkarılabilecek sonuçların sağlamlığını nasıl etkilediğini anlamak önemlidir.
Bireysel dış gezegen gözlemlerindeki belirsizlikler farklı biçimler alır: yorumlama belirsizliği, bir biyosinkür eksik ve bir dünyayı ıssız olarak yanlış etiketlemeye karşılık gelebilir, oysa örnek belirsizliği gözlemlenen numunelerde önyargılar getirir. Örneğin, temsili olmayan gezegenler, yaşamın varlığı için bazı kararlaştırılmış gereksinimlere sahip olmalarına rağmen dahil edilirse.
Doğru soruları sormak
“Sadece kaç gezegeni gözlemlediğimizle değil, doğru soruları sormak ve ne aradığımızı görmede veya görmediğimizde ne kadar güvende olabileceğimizi sormakla ilgilidir,” diyor Angerhausen. “Dikkatli değilsek ve yaşamı tanımlama yeteneklerimizde aşırı güveniyorsak, büyük bir anket bile yanıltıcı sonuçlara yol açabilir.”
Bu tür düşünceler, ETH Zürih liderliğindeki dış gezegenler için uluslararası büyük interferometre (Life) misyonu gibi yaklaşan görevlerle oldukça ilgilidir. Hayatın amacı, su, oksijen ve daha karmaşık biyosignatür belirtileri için atmosferlerini inceleyerek kütle, yarıçap ve sıcaklıkta dünyaya benzer düzinelerce dış gezegen araştırmaktır.
Angerhausen ve ortak çalışanlara göre, iyi haber, planlanan gözlem sayısının Dünya’nın galaktik mahallesindeki yaşamın yaygınlığı hakkında önemli sonuçlar çıkaracak kadar büyük olacağıdır.
Yine de, çalışma, gelişmiş araçların bile sonuçların istatistiksel olarak anlamlı olmasını sağlamak için belirsizlik ve önyargıların dikkatli bir şekilde muhasebeleştirilmesini ve nicelleştirilmesini gerektirdiğini vurgulamaktadır.
Örneğin, örnek belirsizliği ele almak için yazarlar, “Bir güneş sisteminin yaşanabilir bölgesindeki kayalık gezegenlerin hangi kısmı net su buharı, oksijen ve metan belirtileri gösterir?” çok daha belirsiz olanlara tercih edilir, “Kaç gezegenin hayatı var?”
Önceki bilginin etkisi
Angerhausen ve meslektaşları, gözlem değişkenleri hakkında daha önce Bayes istatistiklerinde daha önce adlandırılan önceki bilginin – önceki bilgilerin ne kadar önce olduğu varsayıldığını da incelediler. Bu amaçla, Bayesian çerçevesinin sonuçlarını, öncelikleri içermeyen frekanslı yaklaşım olarak bilinen farklı bir yöntemle verilenler ile karşılaştırdılar.
Yaşam gibi görevlerin hedeflediği örnek büyüklüğü için, seçilen önceliklerin Bayesian analizinin sonuçları üzerindeki etkisinin sınırlı olduğu bulunmuştur ve bu senaryoda iki çerçeve karşılaştırılabilir sonuçlar verir.
“Uygulamalı bilimde, Bayes ve frekanslı istatistikler bazen iki rakip düşünce okulu olarak yorumlanır. Bir istatistikçi olarak, onlara dünyayı anlamanın ve olasılıkları yorumlamanın alternatif ve tamamlayıcı yolları olarak davranmayı seviyorum,” şu anda doktora yapan ortak yazar Emily Garvin diyor. Quanz grubunda öğrenci.
Garvin, ekibin sonuçlarını desteklemeye ve yaklaşımlarını ve varsayımlarını doğrulamaya yardımcı olan sık analize odaklandı.
“Bir anketin bilimsel hedeflerindeki küçük değişiklikler, güvenilir ve kesin bir cevap sağlamak için farklı istatistiksel yöntemler gerektirebilir,” Notlar Garvin.
“Aynı veri kümesinin nasıl tamamlayıcı bir şekilde anlaşılmasını sağladığını ve bu şekilde farklı çerçeveleri benimsemek için bir yol haritası sunduğunu göstermek istedik.”
Bu çalışma, doğru araştırma sorularını formüle etmenin, uygun metodolojiyi seçmenin ve bir çalışmanın sonucunun güvenilir bir istatistiksel yorumu için dikkatli örnekleme tasarımlarının uygulanmasının neden bu kadar önemli olduğunu göstermektedir.
“Tek bir pozitif tespit her şeyi değiştirir,” diyor Angerhausen, “Ancak hayatı bulamasak bile, tespit edilebilir biyo -imza olan planetlerin gerçekten ne kadar nadir veya yaygın olan planetlerin ne kadar olabileceğini ölçebileceğiz.”
