Planeti i parë me madhësi të Tokës që orbitojnë një yll në “zonën e banueshme” — distanca ku mund të grumbullohet ujë i lëngshëm në sipërfaqen e një planeti që orbitohet. Krediti: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech
Çfarë ndodh nëse kërkimi i njerëzimit për jetë në planetët e tjerë nuk kthen asnjë rezultat? Një ekip kërkuesish i udhëhequr nga Dr. Daniel Angerhausen, një Fizikant në Grupin për Exoplanetët dhe Banueshmërinë të Profesor Sascha Quanz në ETH Zurich dhe një bashkëpunëtor i Institutit SETI, trajtoi këtë pyetje duke shqyrtuar se çfarë mund të mësohet për jetën në univers nëse sondazhet e ardhshme nuk zbulojnë shenja jete në planetët e tjerë.
Studimi, i publikuar në The Astronomical Journal dhe realizuar brenda kuadrit të Qendrës Kombëtare të Kompetencës në Kërkime, PlanetS, përdor një analizë statistikore Bayesiane për të përcaktuar numrin minimal të exoplanetëve që duhet të vëzhgohen për të marrë përgjigje kuptimplote mbi frekuencën e botëve të mundshme me jetë.
Duke marrë parasysh pasigurinë
Studimi përfundon se nëse shkencëtarët do të shqyrtonin 40 deri në 80 exoplanetë dhe nuk do të gjenin asnjë rezultat, mund të përfundojnë me siguri se më pak se 10 deri në 20% e planetëve të ngjashëm mbajnë jetë. Në Rrugën e Qumështit, ky 10% do të përkthehej në rreth 10 miliardë planeta potencialisht të banuar.
Ky lloj rezultati do të mundësonte që kërkuesit të vendosin një kufi të kuptueshëm për përhapjen e jetës në univers, një vlerësim që deri tani ka mbetur jashtë mundësive.
Megjithatë, ka një kapje të rëndësishme në atë rezultat të ‘perfekt’ negativ: Çdo vëzhgim ka një nivel të caktuar pasigurie, kështu që është e rëndësishme të kuptojmë se si kjo ndikon në qëndrueshmërinë e konkluzioneve që mund të nxirren nga të dhënat.
Pasiguri në vëzhgimet individuale të exoplanetëve mund të shfaqen në forma të ndryshme: Pasiguria e interpretimit është e lidhur me gabimet negative, që mund të çojnë në humbjen e një bioshënjë dhe etiketimin gabim të një bote si të pabanuar, ndërsa pasiguria e mostrës e prezanton paragjykime në mostrat e vëzhguara. Për shembull, nëse përfshihen planete jo-reprezentative, edhe pse ato nuk përmbushin disa kushte të pranueshme për praninë e jetës.
Për të bërë pyetjet e duhura
“Ky nuk është vetëm një çështje se sa planete vëzhgojmë—është për të bërë pyetjet e duhura dhe se sa të sigurt mund të jemi nëse shohim ose nuk shohim atë që kërkojmë,” thotë Angerhausen. “Nëse nuk jemi të kujdesshëm dhe jemi tepër të sigurt në aftësitë tona për të identifikuar jetën, edhe një sondazh i madh mund të çojë në rezultate mashtruese.”
Këto konsiderata janë shumë të rëndësishme për misionet e ardhshme si misioni ndërkombëtar Large Interferometer for Exoplanets (LIFE), i udhëhequr nga ETH Zurich. Qëllimi i LIFE është të shqyrtojë dhjetëra exoplanetë që kanë masë, rrezet dhe temperaturë të ngjashme me Tokën duke studiuar atmosferat e tyre për shenja uji, oksigjeni dhe madje bioshënja më komplekse.
Sipas Angerhausen dhe bashkëpunëtorëve, lajmi i mirë është që numri i planifikuar i vëzhgimeve do të jetë i mjaftueshëm për të nxjerrë përfundime të rëndësishme mbi përhapjen e jetës në lagjen galaktike të Tokës.
Megjithatë, studimi thekson se edhe instrumentet e avancuara kërkojnë një llogaritje të kujdesshme dhe një vlerësim të pasigurisë dhe paragjykimeve për të siguruar që rezultatet të jenë statistikisht të rëndësishme.
Për të adresuar pasigurinë e mostrës, për shembull, autorët nënvizojnë se pyetje specifike dhe të matshme si, “Cila është përqindja e planetëve shkëmborë në zonën e banueshme të një sistemi diellor që tregojnë shenja të qarta të avujve të ujit, oksigjenit dhe metanit?” janë të preferueshme ndaj pyetjes shumë më të paqartë, “Sa planete kanë jetë?”
Ndikimi i njohurive të mëparshme
Angerhausen dhe kolegët gjithashtu studiuan se si njohuritë e supozuara të mëparshme—quajtur prior në statistikat Bayesiane—rreth variablave të dhënave të vëzhguara do të ndikojnë në rezultatet e sondazheve të ardhshme. Për këtë qëllim, ata krahasuan rezultatet e kuadrit Bayesian me ato që jepen nga një metodë tjetër, e njohur si qasja Frequentist, e cila nuk ka priors.
Për llojin e madhësisë së mostrës që synojnë misionet si LIFE, ndikimi i priors të zgjedhur në rezultatet e analizës Bayesiane është i kufizuar dhe, në këtë skenar, të dyja kornizat japin rezultate të ngjashme.
“Në shkencën e aplikuar, statistikat Bayesiane dhe Frequentiste shpesh interpretohen si dy shkolla mendimi konkurrente. Si një statistikant, unë preferoj t’i trajtoj ato si mënyra alternative dhe komplementare për të kuptuar botën dhe për të interpretuar probabilitetet,” thotë bashkëautore Emily Garvin, e cila aktualisht është studente doktorature në grupin e Quanz.
Garvin u përqendrua në analizën Frequentiste që ndihmoi për të mbështetur rezultatet e ekipit dhe për të verifikuar qasjen dhe supozimet e tyre.
“Variacione të vogla në qëllimet shkencore të një sondazhi mund të kërkojnë metoda të ndryshme statistike për të dhënë një përgjigje të besueshme dhe të saktë,” vë në dukje Garvin.
“Ne dolem të tregojmë se si qasje të ndryshme mund të ofrojnë një kuptim komplementar të të dhënave të njëjta, dhe në këtë mënyrë të paraqesim një hartë udhëzuese për adoptimin e kornizave të ndryshme.”
Ky punim tregon se sa e rëndësishme është të formulojmë pyetje të duhura kërkimore, të zgjedhim metodologjinë e përshtatshme dhe të realizojmë dizajne të kujdesshme mostrash për një interpretim të besueshëm statistik të rezultatit të një studimi.
“Një zbulim i vetëm pozitiv do të ndryshonte gjithçka,” thotë Angerhausen, “por edhe nëse nuk gjejmë jetë, do të jemi në gjendje të kuptojmë se sa të rralla—ose të zakonshme—mund të jenë planetet me bioshënja të zbuluara.”
