对金星上“可能的生命迹象”的怀疑表明科学是如何运作的

这是一个“重大的，如果是真的”故事之一。9月份，科学家们报告说，金星的大气层似乎含有磷化氢，这可能是生命的迹象。

现在越来越多的人强调“如果”。随着科学家们重新审视金星声明背后的数据，并将其他数据集添加到混合数据中，最初关于磷化氢含量不明的说法受到了质疑。许多科学家说，这是一件好事。

北卡罗来纳州立大学罗利分校的行星科学家保罗·伯恩(Paul Byrne)说：“这正是科学应该如何运作的。”他研究金星，但没有参与任何磷化氢论文。“现在就说这次探测对金星意味着什么还为时过早。”

下面我们来仔细看看从“如果”到“真”所做的努力：

9月14日，威尔士加的夫大学的天文学家简·格里夫斯(Jane Greaves)和他的同事报告说，他们使用两台不同的望远镜(SN：9/14/20)在金星的云层中看到了磷化氢的迹象。磷化氢似乎太丰富了，如果没有某种来源的补充，它就不可能存在。研究小组说，那个来源可能是生活在云中的奇怪的微生物，或者是一些奇怪的未知的金星化学物质。

格里夫斯和他的同事首先在夏威夷用詹姆斯·克莱克·麦克斯韦望远镜发现了磷化氢，随后又在智利用强大的ALMA望远镜阵列发现了磷化氢。但ALMA的这些数据，特别是它们的处理方式，现在正受到质疑。

关键的金星观测是光谱，也就是来自金星的一系列波长的光的曲线图。不同的分子阻挡或吸收特定波长的光，因此搜索光谱中的凹陷可以揭示行星大气中的化学物质。

磷化氢在金星的光谱中出现了大约1.12毫米的凹陷，这个波长的光被认为是金星分子正在吸收的。如果金星的光谱可以画成一条横跨所有波长的直线，磷化氢就会在那个波长上形成一个很深的山谷。

但真正的数据从来都不是那么容易读懂的。在现实生活中，其他来源--从地球大气层到望远镜本身的内部工作原理--会给这条优美的直线带来抖动或“噪音”。摆动越大，科学家们就越不相信这些下沉代表了有趣的分子。相反，任何特定的下跌可能只是一个随机的、超大的摆动。

马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的天体化学家马丁·卡迪纳说，当用ALMA这样的强力望远镜观察像金星这样明亮的物体时，这个问题会变得更加严重。科迪纳使用ALMA观测太阳系中的其他物体，如土星的卫星泰坦，但没有参与金星的工作。

卡迪纳说：“这些凸起和摆动之所以出现在这里，是因为金星固有的亮度，这使得我们很难获得可靠的测量结果。”“你可以把它想象成被强光照得眼花缭乱：如果你的视野里有一道强光，那么你挑出较模糊细节的能力就会减弱。”

所以天文学家们做了几件不同的事情来平滑数据，让真实的信号照亮。一种策略是写一个方程式来描述噪音引起的摆动。然后，科学家可以从数据中减去这个方程，以突出他们感兴趣的信号，就像模糊照片的背景，让肖像主题弹出一样。这是标准做法，卡迪纳说。

但也有可能写出一个与噪声拟合得太好的方程式。可以使用的最简单的方程就是一条直线，也称为一阶多项式，用方程y=mx+b来描述。二阶多项式加上一项x的平方，三阶加上x的立方，依此类推。

Greaves和他的同事使用一个12阶多项式，或一个有12个项的方程(加上一个常数，方程中的+b)来描述他们ALMA数据中的噪声。

“这是一个危险信号，需要更详细地研究这一点，多项式拟合的结果可能是不可信的，”卡迪纳说，“这是一个危险信号，需要更详细地研究，而且多项式拟合的结果可能是不可信的。”一直到12的幂可能意味着研究人员减去比真正随机的噪音更多的噪音，让他们在数据中找到并不真正存在的东西。

荷兰莱顿大学的天体物理学家伊格纳斯·斯内伦(Ignas Snellen)和他的同事们将同样的降噪配方重新应用于金星上的ALMA数据，并在10月19日发表在arxiv.org上的一篇论文中报告说，为了看看研究人员是否对他们的多项式拟合有点热衷，他们没有发现统计上显著的磷化氢迹象。

然后，研究人员在金星光谱的其他部分尝试了同样的噪音过滤，在那里不应该发现有趣的分子。他们发现了五种不同的分子信号，但实际上并不存在。

“我们的分析…。研究表明，至少可以用他们的方法获得少数虚假特征，因此[我们]得出结论，目前的分析没有为推断金星大气层中存在[磷化氢]提供坚实的基础。“该团队写道：”他们的方法至少可以获得少数虚假特征，因此[我们]得出结论，目前的分析没有为推断金星大气中存在[磷化氢]提供坚实的基础。

与此同时，根据欧洲南方天文台(European Southern Observatory)的一份声明，ALMA的科学家在用于检测磷化氢的数据中发现了一个单独的、未指明的问题，并将这些数据从天文台的公共档案中删除，以进行仔细检查和重新处理。ALMA是该机构的一部分。

“这种情况并不经常发生，”德国Garching的ESO ALMA区域中心的Martin Zwaan说，但这并不是第一次。当发现问题时，重新处理数据是标准做法。“在许多情况下，它不会对科学结果产生重大影响，”Zwaan说。“就金星上的磷化氢而言，这个(结果)还没有确定。”

在科学家等待的同时，他们能做些什么呢？确认磷化氢的最好方法之一是在金星光谱中看到不同波长的等效信号。不幸的是，那里的消息也不是很好。在“天文学与天体物理学”杂志上发表的一篇论文中，巴黎天文台的天文学家Thérèse Encrenaz和他的同事(包括Greaves和其他一些原始论文的作者)研究了夏威夷运行的名为Texes的红外光谱仪的存档数据。这些观测可能在金星的云顶发现了磷化氢，这是比ALMA所能看到的更低的天空部分。

在最初的论文发表之前，格里夫斯和他的同事曾与恩克雷纳兹接洽，希望在红外波长寻找磷化氢，但这些观测因新冠肺炎的大流行而被取消。因此，Encrenaz查看了她在2012年至2015年收集的数据-没有发现任何东西。

“在云顶的水平上，根本没有[磷化氢]，”Encrenaz说。这并不一定意味着天空中没有磷化氢--只是没有明确的解释说明它是如何到达那里的。“简·格里夫斯的论文中的推理是磷化氢来自云层，”Encrenaz说。“所以问题很大。”

金星的磷化氢仍然有办法度过难关。例如，如果它随时间变化，它可能会出现在天文学家观察的某些时间，而不是其他时间。然而，卡迪纳说，现在援引这种情况还为时过早。“如果信号不在那里，谈论它的时间变异性就没有意义了。”

但马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理中心的天体化学家克拉拉·索萨-席尔瓦(Clara Sousa-Silva)说，这不是一场危机。她也是最初论文的合著者之一。她在一封电子邮件中写道，其他小组对这一发现提出质疑“完全正常，我预期(不，希望)会发生的事情会发生。”“这通常是我喜欢的项目的一个阶段，我希望人们能意识到这就是科学的样子。”

美国宇航局金星探索分析小组成员伯恩说，所有这一切中的一线希望是，它让人们对金星感到兴奋。

他说：“这些论文提供了很大的价值，并对这些非凡的主张进行了必要的评估。”“如果没有别的，那就是它揭示了我们对金星的了解是多么的少。”而我们得到这些答案的唯一方法就是去金星。“。

I.A.G.斯内伦等人。对金星267 GHz ALMA观测的重新分析：没有统计意义的磷化氢检测。Arxiv：2010.09761。发布于2020年10月19日。

T.Encrenaz等人。金星云顶PH3丰度的严格上限。“天文学与天体物理学”，出版社，2020年。DOI：10.1051/00046361/202039559