ما مدى ندرة العوالم المأهولة في الكون؟ يمكن أن يكتشف أسطول التلسكوب الفضائي “الحياة”

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

يجب أن يكون مفهوم المهمة الجديد الذي من شأنه أن يرى أسطولًا من التلسكوبات التي تحقق من الكواكب الصخرية في مناطق النجوم الصالحة للسكن ، قادرة على إخبارنا بمدى مشتركة الحياة في الكون – حتى لو لم تجد المهمة أي حياة على الإطلاق.

وقال عالم الفلك دانييل أنجرهاوزن من إيث زيوريخ في سويسرا في أ “إن اكتشاف إيجابي بسيط سيغير كل شيء”. إفادة. “ولكن حتى لو لم نكتشف الحياة ، فسوف نقوم بتحديد كمية الكواكب النادرة – أو الشائعة – التي تحتوي على بيولوجية قابلة للاكتشاف بالفعل.”

الحياة مقياس التداخل الكبير للكواكب الخارجية، هو اقتراح لمهمة جديدة طموحة مصممة للكشف عن عدد أرض-مثل الكواكب التي يسكنها بعض أشكال الحياة. ها هي الخطة.

يقودها علماء الفلك Eth Zurich ، يقترح مفهوم Mission لأربعة تلسكوبات فضائية للطيران في التكوين حول مركبة فضائية “Combiner” المركزية. والفكرة هي أن التلسكوبات الفضائية الأربعة ستطير عشرات إلى مئات الأمتار عن بعضها البعض وتعمل بشكل جماعي كمقياس تداخل ، مما يعني أنها ستجمع بين اكتشافات الضوء عن طريق تغذية الإشارات إلى المركبة الفضائية المركزية. علاوة على ذلك ، لمنع وهج النجم حتى تتمكن الحياة من اكتشاف المدارات الكواكب الخارجية، ستستخدم التلسكوبات تقنية تُعرف باسم “قياس التداخل الباطل” ، حيث يتم دمج ضوء النجم “خارج المرحلة”. هذا من شأنه أن يسمح بما يُعرف باسم “التداخل المدمر” بإلغاء هذا الضوء ، تاركًا وراءه الضوء الذي ألقاه الكواكب المدور.

لن تكون الحياة قادرة على تصوير الكواكب الخارجية مباشرة ، ولكن من خلال المراقبة في منتصف الأشعة تحت الحمراء ، ستكون قادرة على قياس ضوءها الطيفي والكشف عن الجزيئات الموجودة في أجواءها (إذا كان لديهم واحد).

سوف تستهدف الحياة العشرات من الكواكب بحجم الأرض في منطقة صالحة للسكن من نجومهم ، على أمل العثور على biosignatures ، التي هي غازات في الغلاف الجوي المنتجة ، أو الاحتفاظ بها في التوازن ، عن طريق الحياة. أمثال الأكسجين وبخار الماء هي الأكثر وضوحًا في هذه النطاقات الحيوية ، لكن البعض الآخر يشمل الأوزون والميثان وأكسيد النيتروز وكبريتيد ثنائي ميثيل وفوسفين ، على سبيل المثال لا الحصر.

حاليا ، ومع ذلك ، الحياة هي مجرد مفهوم. لم يتم تبنيها بعد من قبل وكالة الفضاء.

ومع ذلك ، أراد Angerhausen وزملاؤه في Eth Zurich معرفة مقدار الحياة التي يمكن أن تخبرنا ، حتى لو فشلت في العثور على Biosignatures. ماذا يمكن أن تدل النتيجة السلبية أو الفارغة على تواتر الكواكب المأهولة في مجرة؟ لهذا ، تحولوا إلى الإحصاءات.

لذلك قبل أن نذهب إلى أبعد من ذلك ، نحتاج أيضًا إلى الخوض في عالم الإحصاء لفهم استنتاجاتهم.

استخدم الفريق نموذجًا إحصائيًا بايزيًا للعثور على أصغر عدد من حياة الكواكب الخارجية التي سيحتاج إلى مراقبة الإجابة الدقيقة حول مدى شيوع العوالم المأهولة. تتعلق إحصائيات بايزي بإيجاد احتمال وجود نتيجة تستند إلى احتمالات أخرى نعرفها بالفعل (توصفها بأنها “priors”). تصف إحصائيات بايزي مستوى الثقة أو الاعتقاد لدينا أن الحدث سيحدث بناءً على ما نعرفه عن موقف معين.

للحصول على مثال دنيوي ، لنفترض أنك تسمع ضجة عالية. هل كان رعد؟ ربما الألعاب النارية؟ تتيح لك إحصائيات Bayesian استنتاج الإجابة بناءً على احتمالات البريرين ، مثل معرفة ما إذا كانت الألعاب النارية عادة ما تكون في أوقات معينة من العام (مثل ليلة رأس السنة ، الرابع في يوليو في الولايات المتحدة و Night Bonfire في المملكة المتحدة) أو إذا كان من المتوقع أن يكون الطقس عاصفًا. استنادًا إلى هؤلاء الصغار ، تتيح لك إحصائيات Bayesian تحديد اعتقادك فيما إذا كان الرعد أو الألعاب النارية.

على عكس إحصائيات بايزي ، فإن طريقة بديلة للنظر في الاحتمالات هي “إحصائيات متكررة”. كما يوحي الاسم ، يصف هذا احتمال وجود نتيجة بناءً على تواتر هذا الحدث الذي يحدث بعد العديد من التجارب.

على عكس إحصائيات بايزي ، فإن الإحصاءات المتكررة لا تهتم بالريالين. عند رمي عملة معدنية ، لا تقلق إحصائيات متكررة بشأن ما إذا كانت القذف الأربعة السابق قد هبطت على الرؤوس. بافتراض عملة غير متحيزة ، فإن فرص الهبوط على الرؤوس أو ذيولها دائمًا 50 ٪ ، وعلى مدى عدد كبير من التجارب ، سيظهر هذا الاحتمال بنسبة 50 ٪ واضحًا في البيانات.

لذا ، العودة إلى السؤال: كم عدد الكواكب التي يمكن أن تلاحظها الحياة وعدم العثور عليها أي علم حيوي قبل أن يتمكن علماء الفلك من البدء في استخلاص استنتاجات فيما يتعلق بانتشار الحياة في المجرة؟ من خلال استخدام إحصائيات بايزي ، وجد فريق Angerhausen أنه من بين 40 و 80 من الكواكب الخارجية فقط ، يجب مراعاة عدم وجود حيوي يمكن اكتشافه للاستنتاج بثقة أن أقل من 10 إلى 20 ٪ من الكواكب المماثلة في الكون لها حياة. إن مسح هذه الكواكب الخارجية في هذه القدرات المخططة في الحياة.

إذا لم تكتشف الحياة أي حيوية على عينة من الكواكب ، فلا يمكن أن تستنتج أنه لا توجد حياة في أي مكان ، ولكنها يمكن أن تضع الحد الأقصى لعدد الكواكب في المجرة التي تتمتع بها الحياة. ومع زيادة حجم العينة ، إذا لم يكن هناك أي اكتشاف ، فإن هذا الحد الأقصى سوف ينخفض ​​أكثر. بمعنى آخر ، يمكن أن تخبرنا الحياة ما إذا كانت الكواكب المأهولة نادرة أم لا.

سيكون هناك حالات عدم اليقين. ربما سيتم تفويت التصنيف الحيوي – بعد كل شيء ، ليس من السهل اكتشاف بعض هذه الغازات. أو ربما سيتم تضمين بعض الكواكب عن طريق الخطأ في عينة الكواكب التي يمكن أن تكون ذات الصالحين ، في الواقع ، لا تتناسب مع المتطلبات التي يمكن اعتبارها صالحة للسكن في المقام الأول. مرة أخرى ، يمكن أن يحدث هذا لأن الملاحظات صعبة.

وقال Angerhausen: “لا يتعلق الأمر فقط بعدد الكواكب التي نلاحظها ، بل يتعلق بطرح الأسئلة الصحيحة وكيف يمكن أن نكون في رؤية أو عدم رؤية ما نبحث عنه”. “إذا لم نكن حريصين ونحن على ثقة مفرطة في قدراتنا على تحديد الحياة ، فإن استطلاعًا كبيرًا قد يؤدي إلى نتائج مضللة.”

لاختبار استنتاجهم ، طبق Angerhausen وزملاؤه أيضًا إحصائيات متكررة على المشكلة. وجدوا النتائج متشابهة.

القصص ذات الصلة:

– يمكن أن تزدهر الحياة الغريبة على الكواكب الخارجية “Hycean” الكبيرة

– ما الذي يجعل الكوكب حقًا صالحًا للسكن؟ قد تكون افتراضاتنا خاطئة

– 10 خو Quoplanets التي يمكن أن تستضيف الحياة الغريبة

وقالت إميلي جارفين ، حاصلة على الدكتوراه: “قد تتطلب الاختلافات الطفيفة في الأهداف العلمية للمسح طرقًا إحصائية مختلفة لتوفير إجابة موثوقة ودقيقة”. طالب في إيث زيوريخ. “أردنا أن نوضح كيف توفر الأساليب المتميزة فهمًا تكميليًا لنفس مجموعة البيانات ، وبهذه الطريقة تقدم خريطة طريق لاعتماد أطر مختلفة.”

مع الحظ ، إذا كانت مهمة الحياة أو شيء مشابه على الإطلاق ، فستجد كوكبًا أو كواكبًا ، مع حياة بعض التنوع. ولكن حتى لو لم يكن الأمر كذلك ، فقد تظل النتائج عميقة وتأخذنا قفزة عملاقة واحدة أقرب إلى فهم مكاننا في الكون.

تم نشر الدراسة في 7 أبريل في المجلة الفلكية.