試想一下,你是第一個發現外星人的科學家。可能是透過射電望遠鏡在歐羅巴冰殼下海洋中生命遊過的清晰資訊,或者是微生物在嚴酷的火星湖泊中蠕動的跡象,或者是隕石中的微觀化石。但是,你如何將如此重大的發現告訴全世界呢?如果你錯了,會發生什麼呢?
對此,美國宇航局(NASA)的科學家希望就如何報告地球以外生命的證據展開對話,並呼籲制定一個標準框架來建立報告,以儘量減少任何誤解。
發表於《自然》雜誌的一篇研究文章中,美國宇航局首席科學家吉姆格林(Jim Green)及同事討論如何精準識別地外生命方法的必要性。論文開頭寫道:“我們這一代人實際上可以成為發現地球以外生命證據的一代。伴隨這種特權的潛力而來的是責任。”
非凡的主張需要非凡的證據!
直至目前為止,人類還沒有發現任何外星生命的具體跡象。但這並不意味著地球以外的生命不存在。卡爾薩根曾經說過:“宇宙是一個相當大的地方。如果只是我們,這似乎是對空間的嚴重浪費。”雖然還沒有確鑿證據,但科學家們已經在一些空間中發現了理論上有利於支援某種形式生命的條件,比如金星大氣層可以實現類似地球的光養,這意味著某些生物可能能夠利用陽光並在這些條件下生存。
不過話說回來,外星生命可以以任何形式存在——它可以是微生物層面的原始生命,甚至比人類更復雜、更先進。重要的是要記住,我們不應該指望找到一些絕對是生命的東西,它可能不會以小綠人或 ET 甚至 Gonzo 的形式出現。相反,生命的發現可能是一個漫長的過程,最終的結果可能是任何事情。
NASA華盛頓天體生物學專案負責人、研究合著者瑪麗沃伊特克(Mary Voytek)表示:“我們讓公眾認為只有兩種選擇:要麼是生命,要麼不是生命。這種方法似乎導致過度強調結果,忽略了成為未來生命探測工作途徑一部分的基本發現。我們需要一種更好的方式來分享我們發現的興奮,並展示每個發現如何建立在下一個發現的基礎上,以便我們能夠讓公眾和其他科學家一起踏上旅程。”
為此,應該建立一個全面的框架,使得這些發現報告不會聳人聽聞,並最終說出沒有可用證據支援的內容。簡而言之,不應將僅僅生物特徵的跡象報告為外星生命的具體證據。
“生命探測信心”等級表!
NASA團隊認為尋找生命的過程是一個多層次漸進、定性評估複雜性的過程,所以我們需要一個漸進的量表來衡量和繪製新發現——這很像NASA 本身用來跟蹤航天儀器進展的技術準備水平(TRL) 量表,從概念到實際任務的實施。
因此NASA提出了一種可能的量表——“生命探測信心”(confidence of life detection,簡稱CoLD)。CoLD 介紹為一個漸進的七級量表,用於指導科學家尋找和評估外星生命的證據。每個級別都建立在最後一個級別上,讓科學家們確信當他們達到第 7 及時,他們真的發現了一些非凡的東西。
1級:檢測到表明生物活性的訊號或生物印記。
2級:排除汙染並確定訊號對其發現的環境有意義。
3級:預測生物學如何在環境中產生訊號。
4級:排除產生訊號的所有非生物方式。
5級:將獨立生物訊號的觀察新增到初始生物印記。
6級:包括未來的觀察,排除在1級發現之後提出的替代想法。
7級:對環境中生物學的獨立後續觀察證實了生命的存在。
就這7個等級來看,確認地球以外的生命明顯不是一個簡單的步驟,而是需要一個詳盡的、耗時的過程。但這就是科學有時必須發揮作用的方式,尤其是在目標距離數千萬公里的情況下。
而目前科學家已發現幾個達到 CoLD 1級的例子,比如1976年在維京1號的標記釋放實驗中據稱檢測到細菌代謝,在南極洲發現的火星隕石 - Alan Hills 84001 上發現微生物的潛在跡象,以及在火星上透過地面檢測到甲烷氣體。但有生物印記是不夠的,CoLD 要求科學家採取下一步行動,並驗證該生物特徵在其發現環境中是否有意義,以及是否有任何東西會汙染訊號。
第3級要求科學家證明訊號能夠源自其環境。這可以透過參考類似的環境來完成,例如地球上的古老湖床(模擬火星上的條件)或海底熱液噴口(模擬土星土衛二或木衛歐羅巴上的條件)。比如:如果火星上存在生命,它可能存在於地表下,在那裡它不受輻射的影響,並且可能有含水層來支援新陳代謝。如果火星細菌生活在地下含水層的地表之下併產生甲烷,它很可能會像 NASA 任務所檢測到的那樣從地表滲出。
到了第4級,對於有問題的訊號,天體生物學家必須排除非生物來源,獲得額外和獨立的觀察結果,並消除替代假設。現在人類對火星的探索停留在3級,因為科學家們還沒有證明甲烷是由非生物來源產生的。好訊息是這是可以做到的,儘管在理論上。科學家需要在火星上收集足夠數量的甲烷來進行同位素分析,以顯示甲烷是由非生物過程還是生物過程產生的。
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簡單來說,證明外星人的最終確定步驟是最困難的,但透過CoLD可以將所有聲稱的生物特徵置於標準化的背景下,排除投機和誇大的尺度的可能性,也有助於建立科學界、媒體和廣大公眾也可以輕鬆解釋的漸進基準,而且錯誤的開始和死衚衕是健康科學過程的預期組成部分。