«Ложь, наглая ложь и статистика»: астробиология оказалась на пороге кризиса
Поиски внеземной жизни и обитаемых планет требуют от космических агентств не только миллиардов долларов и выдающихся инженерных талантов. Марк Твен сказал: «Существуют три вида лжи: ложь, наглая ложь и статистика». Это справедливо и для астробиологии: для точных ответов исследователям требуются огромные выборки, а их в этой науке категорически не хватает. Астроном Дэвид Киппинг из Колумбийского университета опубликовал на сайте arXiv препринт статьи, где доказывает, что человечеству пока не хватит известных экзопланет, чтобы достоверно подтвердить, что внеземная жизнь существует.
Сейчас исследователи подтвердили статус около 6200 экзопланет, тогда как для однозначных статистических выводов ученым нужно изучить от 12366 до 44 триллионов миров. При этом все эти планеты должны обладать абсолютно одинаковым сигналом.
Такие числа появляются, когда исследователи применяют байесовскую статистику, с которой работает большинство астрономов. Если ученые не знают, насколько часто встречается жизнь и как часто непонятные небиологические процессы генерируют искомый сигнал, они применяют диффузное априорное распределение.
Как математически показывает Киппинг, чтобы получить байесовский фактор 10, когда аргументы в пользу того, что жизнь есть, в 10 раз перевешивают аргументы против, математика быстро выходит из-под контроля. Обсерватория обитаемых миров (Habitable Worlds Observatory), которую планируют запустить в следующем году, обследует всего 25 экзопланет. В статистическом плане это лишь капля в море тех данных, которые позволили бы доказать, что жизнь на других планетах точно есть.
Основная проблема кроется в ложноположительных результатах и факторах, которые называют «неизвестными неизвестными». Астробиологам сложно доказать, что найденные сигналы возникли благодаря биологической активности, а не из-за случайных процессов, например, когда молния ударяет в метановое облако. В истории уже случались подобные ошибки: люди принимали каналы на Марсе или фосфин в атмосфере Венеры за следы жизни, хотя позже выяснили, что их сформировали абиотические процессы.
Ложноотрицательный результат: астробиологи предлагают изменить подход к поиску инопланетян
Чтобы решить эту проблему, Киппинг предлагает позаимствовать метод A/B-тестирования у Кремниевой долины. Он советует разделить экзопланеты с одинаковым интересным сигналом на две группы, которые имеют абсолютно равную долю ложноположительных результатов. Это позволит математически исключить неизвестные факторы и сравнивать две группы напрямую.
Найти две такие группы в реальности очень сложно, поскольку жизнь в них должна вести себя по-разному, а неизвестная химия — одинаково. Вероятность того, что ученые найдут такие миры, так же мала, как и шанс открыть 44 триллиона планет за следующие 25 лет.
Экзопланеты: какие бывают, как их открыли и есть ли среди них пригодные для жизни
Тем не менее Киппинг сохраняет оптимизм и верит, что астробиологи придумают новую систему расчетов. Как пишет ученый в своей статье, независимый анализ при любом поиске биосигнатур в ближайшем будущем будет зависеть от этого условия. Спасти астробиологию от кризиса должны ученые, которые специализируются на статистике.
Иллюстрация NASA
Самое популярное
