如何证明你发现了外星生命新研究提供了指导

在过去的几十年里，一些现象引起了科学界的兴奋猜测，它们可能确实表明存在外星生命。毫无疑问，这种情况还会再次发生。

最近，两个截然不同的例子引发了人们的兴奋。2017年，它是神秘的星际物体“Oumuamua”。2021年，金星云层中可能发现气体磷化氢。

在这两种情况下，这种现象似乎都表明存在某种外星生物来源。值得注意的是，哈佛大学的物理学家阿维·勒布(AviLoeb)认为形状奇特的“Oumuamua”是一艘外星飞船。

岩石行星大气中的磷化氢被认为是生命的强烈特征，因为它是由地球上的微生物不断产生的。

这些只是此类最初有希望的现象的一长串例子中的两个最新案例。尽管其中一些例子仍然存在争议，但大多数都有其他解释(不是外星人)。

那么，我们如何才能确定我们对某些微妙的事物(例如某种气体或看起来奇怪的太空岩石的存在)得出了正确的结论呢?在《天体生物学》杂志上发表的新论文中，我们提出了一种可靠评估此类证据的技术。

“可能”这个词很奇怪，具有相当不幸的灵活性。从某种意义上说，我今天有可能会见国王查理三世，但同时这也是极不可能的。

许多人喊道：“可能是外星人!”应该在这个(紧张的)意义上解释。相比之下，我们经常使用“可能”这个词来表达可能性很大的事情，例如“今天可能会下雪”。

可能性的概念包含了这些极端以及介于两者之间的一切。报纸可能会利用这种灵活性，用一个厚颜无耻的标题来表明某些事情比实际情况更令人兴奋。但科学界需要严谨地表达自己，透明地传达证据所证明的可信度。

有些人会求助于贝叶斯定理，这是一种常见的统计公式，在给定一些证据的情况下，它给出了某件事的概率(Pr)。

人们可以乐观地将可用的证据输入贝叶斯公式，并获得0到1之间的数字作为输出(其中0.5是外星人产生信号的概率为50:50)。但当涉及到外星生命时，贝叶斯方法并没有真正的帮助。

例如，它需要输入外星人存在的先验概率。关于这一点的直觉差异很大(对我们银河系中有人居住的行星数量的估计范围从一颗到数十亿)。

它还需要一个有关自然发生的现象(而不是由外星人引起)的概率值。对于某些类型的“生物特征”(例如恐龙骨骼)，我们知道它在没有生命的情况下出现的概率非常低。但对于许多其他气体(例如，特定的气体混合物)，我们根本不了解。

这里就遇到了“未设想的替代方案”的问题。简而言之：我们可能对这种现象的其他来源知之甚少。也许我们只是还没有深入探索相关现象的可能原因。

毕竟，人类只进行了有限的严格研究——我们不知道在大气中产生某种气体的每一个过程。

新方法

2021年，美国宇航局附属小组发表了一篇论文，提出了生命检测置信度(CoLD)框架，旨在解决这一问题。

它建议验证发现的七个步骤，从排除污染到对同一区域的预测生物信号进行后续观察。

不幸的是，未设想的替代方案问题仍然是一个严峻的挑战。框架中的第4级要求“所有已知的非生物信号源”都被证明是不可信的。但这只有在彻底探索了不同可能性的相关空间后才开始有意义。

我们的新论文由探索当代天体生物学的不确定性和风险小组(EURiCA)发表，提出了另一项建议。

或者更确切地说，这是从另一个背景借用的想法。多年来，政府间气候变化专门委员会(IPCC)一直有必要明确他们对许多有关气候变化的主张的信心。

为了表达他们的置信程度，一个框架已经存在了20多年，该框架将证据的数量和质量与专家的同意程度(共识程度，如果有的话)结合起来。尽管这一点受到了严峻的挑战，但面对非凡的审查和最高的风险，它经受住了时间的考验。

同样的框架也可以用于发现外星生命。专门的专家团队不仅会根据对科学证据的评估(上图中的X轴)做出判断，还会根据整个社区的一致程度(Y轴)来做出判断。

因此，最差的评估在专家之间的一致性较低且证据有限，而最好的评估则具有较高的一致性和强有力的证据。

未设想的替代方案又如何呢?只有在相关可能性得到彻底探索的情况下，专家界才会同意所谓的生命证据是“强有力的”。如果没有，从长远来看，很可能会出现其他解释。

天体生物学家不能将他们的研究局限于生命特征的研究。他们还必须仔细研究非生物过程可能模仿这些相同特征的可能方式。

只有当我们知道这一点时，我们才能最终说：“这一次，真的可能是外星人。”