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Communauté scientifique sur le rapport d'un produit chimique étrange à Vénus: probablement pas – Bien choisir son serveur d impression

Le 7 février 2021 - 10 minutes de lecture


Image d'une planète jaune-brun.

En septembre de l'année dernière, un article a annoncé une découverte surprenante: la preuve qu'un produit chimique hautement instable est présent dans l'atmosphère de Vénus. Puisque le produit chimique devrait être détruit assez rapidement dans l'environnement vénusien, sa présence semble impliquer qu'il y avait une source constante du produit chimique, le nourrissant d'une manière ou d'une autre dans l'atmosphère de la planète. En examinant les composants de cette atmosphère, les chercheurs ont conclu qu'il n'y avait pas de moyen évident de la produire, ce qui crée un mystère.

Depuis le produit chimique, appelé phosphine (PH3), avait déjà été suggéré comme un signe possible d'êtres vivants, la spéculation a immédiatement commencé sur la possibilité que cela soit la preuve de quelque chose de vivant dans les nuages ​​de Vénus.

Mais des rapports comme ceux-ci invitent invariablement à critiquer la communauté scientifique au sens large. Maintenant, des mois plus tard, une grande partie de ces critiques est arrivée, et les auteurs sont revenus et ont révisé une partie de leur analyse initiale. Dans l'ensemble, leur meilleur cas est que les niveaux du produit chimique sont beaucoup plus faibles que ceux initialement rapportés. Mais de nombreux autres chercheurs affirment que, très probablement, ce n'est pas du tout là.

Quel est le problème?

Le rapport original comportait deux parties clés. L'un d'eux était un regard sur les voies chimiques possibles qui pourraient être actives dans les conditions trouvées dans l'atmosphère de Vénus. Cela n'a abouti à aucune idée de ce qui, à part la vie, pourrait produire de la phosphine. Il pourrait encore y avoir des problèmes potentiels ici, mais aucun n'a encore fait surface. Au lieu de cela, les critiques de l'analyse originale se sont concentrées sur la deuxième partie de l'article de septembre: la preuve que la phosphine est dans l'atmosphère de Vénus. Cela a été obtenu en utilisant des télescopes pour regarder un point du spectre électromagnétique où la phosphine absorbe la lumière, créant une signature de sa présence.

Dans l'ensemble, ces preuves semblaient assez solides. Il était basé sur les données de deux télescopes, de sorte que le matériel semblait peu susceptible d'être une complication. Les chercheurs ont traité les données à l'aide de deux pipelines de logiciels développés indépendamment, suggérant que les mathématiques derrière l'analyse étaient également susceptibles d'être solides. La grande complication est la présence d'un autre produit chimique, le dioxyde de soufre, dont nous savons qu'il se trouve dans l'atmosphère de Vénus. Le dioxyde de soufre a une ligne de signature spectrale près de l'emplacement du signal créé par la phosphine.

Mais les chercheurs ont recherché d'autres signatures spectrales du dioxyde de soufre, et ils n'en ont pas vu. Ainsi, ils ont conclu qu'il était rare ou absent à l'altitude où ils cherchaient de la phosphine (juste au-dessus des nuages ​​de la planète).

Les critiques, et au moins une question claire, se sont concentrées sur différents aspects de cette analyse spectrale. La plupart d'entre eux attendent toujours de passer un examen formel par les pairs; au lieu de cela, les communications ont lieu sur le serveur de pré-impression arXiv, qui permet aux chercheurs de partager des brouillons de documents avant la publication. Ces critiques se répartissent en plusieurs catégories et nous les examinerons individuellement.

Un problème reconnu

L'un des problèmes potentiels a déjà été abordé par les auteurs de l'article original. L'un des télescopes qu'ils ont utilisé pour leurs observations de Vénus est l'Atacama Large Millimeter Array, ou ALMA. Comme son nom l'indique, ALMA est un ensemble de télescopes plus petits qui fonctionnent en coordination. De toute évidence, les données brutes de ces télescopes nécessitent un traitement et un étalonnage approfondis avant de pouvoir être utilisées pour toute sorte d'analyse. Cela est généralement géré par l'équipe ALMA elle-même, qui transmet ensuite les données aux chercheurs et les rend finalement accessibles au public.

Dans ce cas, l'étalonnage a rencontré quelques problèmes et les données ont été retraitées avant d'être placées dans une archive publique. Ainsi, les chercheurs sont revenus et ont refait leur analyse en utilisant les données ALMA mises à jour. Bien qu'ils disent que le signal est toujours là, ce n'est pas aussi important. À l'origine, les chercheurs avaient suggéré que les niveaux de phosphine étaient de l'ordre de 20 parties par milliard. Avec les données recalibrées, cela tombe entre une et quatre parties par milliard.

Les chercheurs indiquent toujours que la détection est "raisonnablement sécurisée", mais les niveaux réduits permettent aux autres sources de bruit de submerger plus facilement.

Autres pipelines

Comme mentionné ci-dessus, les chercheurs ont développé deux pipelines logiciels différents pour traiter les données afin de rechercher le signal spectral de la phosphine. Cela rend moins probable que la détection soit un artefact caché dans les détails du traitement. Mais «moins probable» n'est pas la même chose que «impossible».

Deux manuscrits ont été publiés qui utilisent encore d'autres approches pour traiter les mêmes données et rechercher des signatures spectrales. Le premier de ces résultats montre que la méthode utilisée par le papier original supprime artificiellement le bruit de fond, améliorant ainsi la signification apparente de tout signal. Lorsque les chercheurs refont l'analyse pour gérer ce problème, ils trouvent que le signal de phosphine est toujours là, mais il tombe en dessous des normes habituelles de signification statistique, car il y a plus de bruit autour de lui.

Le deuxième document essaie simplement une variété d'ajustements statistiques aux données et constate que la plupart d'entre eux ne produisent pas de signal phosphine significatif. Donc, cela conclut également qu'il n'y a pas de signal significatif là-bas.

Où cherchons-nous?

Une partie de l'argument original en faveur de la présence de phosphine est que l'analyse originale des chercheurs indiquait qu'ils regardaient les sommets des nuages ​​de Vénus. Ceci est important, car la composition de l'atmosphère de Vénus varie avec l'altitude, affectant les sources potentielles de signaux de confusion et influençant également la capacité de la phosphine à survivre pendant un laps de temps quelconque dans l'environnement chimique.

Mais au moins deux manuscrits sont apparus à l'arXiv qui suggèrent que les données ne proviennent pas des sommets des nuages ​​mais plutôt d'une région de la haute atmosphère appelée la mésosphère. Le premier manuscrit explore simplement si le signal pourrait en fait être du dioxyde de soufre après tout. Il conclut que le dioxyde de soufre dans la mésosphère peut produire un signal indiscernable de ceux vus dans le rapport original. Pour faire bonne mesure, le projet effectue également son propre recalibrage des données ALMA et voit le signal de phosphine tomber en dessous d'une partie par milliard.

Dans le deuxième article, les auteurs utilisent un système qui modélise à quoi ressembleront les spectres d'absorption compte tenu des différentes concentrations atmosphériques de dioxyde de soufre et de phosphine. Ils constatent également que la présence de dioxyde de soufre dans la mésosphère produit un signal qui ne se distingue pas de celui que la recherche originale attribue à la phosphine. Et les conditions dans la mésosphère supprimeraient également les autres signaux de dioxyde de soufre que le premier rapport avait utilisés pour affirmer qu'il n'était pas présent.

La phosphine dans la mésosphère pourrait produire un signal similaire, mais les chercheurs calculent que l'environnement différent signifie qu'une molécule de phosphine typique aurait une demi-vie d'une seconde. Pour produire suffisamment de phosphine pour maintenir la mésosphère alimentée, il faudrait qu'elle soit fabriquée à un taux supérieur à la production d'oxygène par tous les organismes photosynthétiques sur Terre. Étant donné que c'est un tout petit peu improbable, les auteurs suggèrent que nous ne regardons que le dioxyde de soufre.

Supprimé

Notre dernière entrée dans le monde des critiques de la phosphine prend également un moment pour recalibrer les données ALMA originales et constate que le signal de la phosphine est considérablement réduit, ce qui est conforme à certains des travaux effectués par d'autres équipes.

Mais celui-ci aborde également la question de la configuration du réseau de télescopes d'ALMA lors de ces observations. Et les chercheurs calculent que cette configuration limitera l'apparition des signatures de dioxyde de soufre que les chercheurs avaient utilisées pour déduire que ce produit chimique n'était pas là. Si le dioxyde de soufre était présent mais non détecté, il pourrait facilement expliquer le signal que les chercheurs avaient attribué à la phosphine.

Alors, c'est ça?

Aucun de ceux-ci n'élimine réellement la possibilité que la phosphine soit présente à un certain niveau, bien que ce niveau devrait être inférieur à celui signalé par la recherche originale. Ce qu'ils accomplissent collectivement, c'est indiquer qu'il existe plusieurs explications possibles au signal vu par les auteurs, et toutes impliquent la présence d'un produit chimique que nous savons déjà se trouver dans l'atmosphère de Vénus. Cela doit donc être considéré comme l'explication principale de ce que nous avons observé jusqu'à présent.

La plupart des articles suggèrent très clairement que, malgré cela, l'importance potentielle de trouver de la phosphine là-bas signifie qu'il vaut la peine de faire des observations de suivi avec du matériel configuré et calibré spécifiquement pour nous obtenir des données claires sur ce qui est présent dans la haute atmosphère de Vénus.

L'autre chose que tout cela rend évidente est que les chercheurs d'origine peuvent finir par se tromper, mais ils sont vraiment intéressés à le découvrir. L'un des nouveaux documents les remercie spécifiquement pour le partage du logiciel qu'ils ont utilisé pour calibrer et traiter leurs images, ce qui était essentiel pour la réanalyse. Et, lorsque les membres de l'équipe d'origine ont pris conscience des problèmes avec les données ALMA, ils sont revenus et ont refait leur analyse.

Donc, dans l'ensemble, cela semble être un cas de science fonctionnant comme il se doit. Même si le résultat final s'avère être la mort d'un résultat passionnant, voir le processus fonctionner correctement aide à donner plus de confiance aux résultats qui survivent à une réanalyse minutieuse.

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