In 2021 dachten wetenschappers dat ze fosfine hadden ontdekt in de wolken van Venus. NASA
In de afgelopen decennia hebben verschillende verschijnselen geleid tot opgewonden speculaties in de wetenschappelijke gemeenschap dat ze inderdaad aanwijzingen zouden kunnen zijn dat er buitenaards leven bestaat. Het zal ongetwijfeld weer gebeuren.
Onlangs hebben twee heel verschillende voorbeelden de opwinding aangewakkerd. In 2017 was dat het mysterieuze interstellaire object ‘Oumuamua’. En in 2021 was het de mogelijke ontdekking van het gas fosfine in de wolken van Venus.
In beide gevallen leek het mogelijk dat het fenomeen wees op een soort buitenaardse biologische bron. Met name de natuurkundige Avi Loeb van Harvard University pleitte ervoor dat de vreemd gevormde ‘Oumuamua een buitenaards ruimteschip zou zijn.
En fosfine in de atmosfeer van een rotsachtige planeet wordt voorgesteld als een sterke aanwijzing voor leven, omdat het continu wordt geproduceerd door microben op Aarde.
Dit zijn slechts twee van de laatste gevallen uit een lange lijst van voorbeelden van zulke aanvankelijk veelbelovende fenomenen. Maar hoewel een paar van de voorbeelden nog steeds controversieel zijn, bleken de meeste andere verklaringen te hebben (het waren geen buitenaardse wezens).
Dus hoe kunnen we er zeker van zijn dat we tot de juiste conclusie zijn gekomen voor zoiets subtiels als de aanwezigheid van een bepaald gas of een vreemd uitziende ruimtesteen? In ons nieuwe artikel, gepubliceerd in het tijdschrift Astrobiology, hebben we een techniek voorgesteld om dergelijk bewijs betrouwbaar te evalueren.
Het woord “mogelijk” is vreemd, met een nogal ongelukkige mate van flexibiliteit. In zekere zin is het mogelijk dat ik vandaag Koning Karel III ontmoet, maar tegelijkertijd is het buitengewoon onwaarschijnlijk.
Veel kreten van: “Het zouden buitenaardse wezens kunnen zijn!” moet in deze (gespannen) zin worden geïnterpreteerd. Daarentegen gebruiken we vaak het woord “zou kunnen” om iets uit te drukken dat een hoge waarschijnlijkheid heeft, zoals in “het zou vandaag kunnen sneeuwen”.
Het begrip mogelijkheid omvat deze uitersten en alles wat daar tussenin ligt. Kranten kunnen inspelen op deze flexibiliteit met een brutale kop die lijkt aan te geven dat iets een beetje spannender is dan het in werkelijkheid is. Maar de wetenschappelijke wereld moet zich streng uitdrukken en op transparante wijze de mate van vertrouwen overbrengen die door het bewijs wordt gerechtvaardigd.
Sommigen zouden zich wenden tot de Stelling van Bayes, een veelgebruikte statistische formule die de waarschijnlijkheid (Pr) van iets geeft, gegeven een bepaald bewijs.
Je zou, optimistisch gezien, het beschikbare bewijs in de formule van Bayes kunnen invoeren en als uitkomst een getal tussen 0 en 1 krijgen (waarbij 0,5 een kans van 50:50 is dat een signaal door buitenaardse wezens wordt geproduceerd). Maar de Bayesiaanse benadering helpt niet echt als het aankomt op buitenaards leven.
De Bayesiaanse formule voor buitenaards bewijs, geproduceerd door Anders Sandberg, Universiteit van Oxford.
Auteur opgegeven
Het vereist bijvoorbeeld een invoer voor de waarschijnlijkheid dat buitenaardse wezens bestaan. En intuïties daarover variëren enorm (schattingen voor het aantal bewoonde planeten in ons melkwegstelsel variëren van één tot miljarden).
Het vereist ook een waarde voor de waarschijnlijkheid dat het fenomeen in kwestie natuurlijk voorkomt – niet veroorzaakt door buitenaardse wezens. Voor sommige soorten “biosignaturen” (zoals een skelet van een dinosaurus) weten we dat de waarschijnlijkheid dat het zonder leven is ontstaan ongelofelijk laag is. Maar voor vele andere (bijvoorbeeld een bepaald mengsel van gassen) weten we helemaal niet veel.
Hoeveel van de relevante mogelijkheidsruimte hebben we verkend?
Peter Vickers, CC BY-SA
Hier stuiten we op het probleem van “onbedachte alternatieven”. Simpel gezegd: het kan zijn dat we te weinig weten over alternatieve bronnen van het verschijnsel. Misschien hebben we de ruimte van mogelijke oorzaken van het betreffende fenomeen gewoon niet goed verkend.
Mensen hebben tenslotte maar een beperkte hoeveelheid rigoureus onderzoek gedaan – we weten niet van elk afzonderlijk proces dat een bepaald gas in een atmosfeer zou kunnen produceren.
Nieuwe benaderingen
In 2021 publiceerde een aan Nasa gelieerde groep een paper waarin het Confidence of Life Detection (CoLD) raamwerk werd uiteengezet, ontworpen om dit probleem op te lossen.
Het beveelt zeven stappen aan om een ontdekking te verifiëren, van het uitsluiten van verontreiniging tot het verkrijgen van vervolgwaarnemingen van een voorspeld biologisch signaal in dezelfde regio.
Helaas blijft het probleem van onbedachte alternatieven een serieuze uitdaging. Niveau 4 in het raamwerk vereist dat “alle bekende niet-biologische signaalbronnen” ongeloofwaardig worden gemaakt. Maar dit begint pas iets te betekenen als de relevante ruimte van verschillende mogelijkheden grondig is onderzocht.
Onze nieuwe paper, gepubliceerd door de groep Exploring Uncertainty and Risk in Contemporary Astrobiology (EURiCA), komt met een ander voorstel.
Of, beter gezegd, het is een idee geleend uit een andere context. Al vele jaren is het noodzakelijk voor het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) om duidelijk te zijn over hoe zeker ze zijn over een groot aantal stellingen over klimaatverandering.
Om hun mate van vertrouwen uit te drukken is er nu al meer dan 20 jaar een raamwerk dat de kwantiteit en kwaliteit van het bewijs combineert met de mate waarin experts het met elkaar eens zijn (de mate van consensus, als die er is). Hoewel dit stevig is aangevochten, heeft het de tand des tijds doorstaan in het licht van buitengewoon kritisch onderzoek en de hoogst mogelijke inzet.
Ditzelfde raamwerk zou gebruikt kunnen worden in de context van het ontdekken van buitenaards leven. Een toegewijd team van experts zou een oordeel vellen dat niet alleen gebaseerd is op hun beoordeling van het wetenschappelijke bewijs (X-as in bovenstaande afbeelding), maar ook op de mate van overeenstemming binnen de gemeenschap (Y-as).
Dus de slechtste beoordeling zou een lage mate van overeenstemming tussen experts en beperkt bewijs hebben, terwijl de beste een hoge mate van overeenstemming en robuust bewijs zou hebben.
Hoe zit het met onbedachte alternatieven? De gemeenschap van experts zal het er alleen over eens zijn dat vermeend bewijs voor leven “robuust” is als de relevante mogelijkheden grondig zijn onderzocht. Als dat niet het geval is, dan is de kans groot dat er op den duur een andere verklaring opduikt.
Astrobiologen moeten hun onderzoek niet beperken tot het bestuderen van de tekenen van leven. Ze moeten ook zorgvuldig de mogelijke manieren onderzoeken waarop niet-biologische processen diezelfde tekenen kunnen nabootsen.
Pas als we dat weten, kunnen we misschien eindelijk zeggen: “Deze keer kunnen het echt buitenaardse wezens zijn.”
Peter Vickers ontvangt financiering van Leverhulme Trust Research Project Grant (RPG-2021-274).
Sean McMahon ontvangt financiering van Leverhulme Trust Research Project Grant (RPG-2021-274) en de Royal Society of Edinburgh grant #1918.
