NASA科学家联名求撤稿：金星有生命迹象是大乌龙

还记得9月14号那篇“金星上有生命”的Nature子刊论文吗？

天文学家在金星“大气层”中观测到了磷化氢的迹象，这是金星上有生命的有力证据。

这可是轰动天文界的大新闻，很多人不敢相信：磷化氢和生命也不见得有必然联系吧？

然而，科学家们在仔细研读论文后，一个个都坐不住了：这论文，从数据处理开始就有问题啊！

质疑接踵而至，全球多个团队对这篇论文表示怀疑，也包括NASA在内。

NASA研究生命、行星等各领域的科学家们“联名上书”Nature：请作者考虑更正或撤稿。

所有的质疑都指向一个问题：所谓的磷化氢信号过拟合了。

提出质疑的三个团队，从验证结论时所用的12阶多项式，到观测数据处理的方式，全都“炮轰”了一遍。

他们表示，自己对数据分析的结果与这篇论文并不一致。

也就是说，在金星大气中发现磷化氢的结论可能根本就是错误的。

究竟怎么回事？我们一起来捋一捋。

金星上的磷化氢是怎么观测到的？

首先，来看这篇引起轰动的Nature Astronomy论文本身。

天文学家Jane Greaves领导的国际合作研究团队一开始是使用夏威夷的James ?Clerk Maxwell望远镜（JCMT）发现了金星大气中的磷化氢。

此后，他们又在智利的Atacama毫米/亚毫米阵列（ALMA）射电望远镜上确认了这一结果。

相隔上亿公里的地球人是如何知道金星上有磷化氢的呢？

原来化学分子会吸收某些特定波长的电磁波，就像是这种物质的“身份证”。如果我们把从行星上穿过的电波分析一下，发现哪些被吸收了，就可以推测行星上存在某种气体。

比如磷化氢会吸收频率为267GHz的电磁波。

结果，科学家们在JCMT和ALMA接受的信号中发现，在这个频率上有凹陷，因此认为金星上存在着磷化氢。

而且他们根据吸收这个凹陷的大小算出，金星大气中磷化氢浓度是一亿分之二。

然而想从观测数据中得出结论，并不是像上面说得那样容易。

由于地球大气层、望远镜本身结构等等原因，电磁波难免会受到噪声的影响，自带抖动。如果抖动幅度过大，噪声甚至会把信号淹没。

NASA戈达德太空飞行中心的天体化学家Martin Cordiner就指出，使用ALMA这样强大的望远镜观测金星这样明亮的天体时，这个问题会变得尤其严重。

对此，Greaves团队首先在ALMA数据成像之前，排除了所有长度小于33m的甚长基线干涉测量结果。因为干涉基线越短，信号中的噪声影响就越大。

另外，NASA还发现，Greaves的研究团队用多项式方程拟合噪声，然后将其从数据中剔除。

最简单的可以是一阶多项式方程，即 y=mx b。二阶多项式方程则是 y=m0x^2 m1x b的形式，n阶多项式方程以此类推。

本来多项式拟合是常规操作，没有什么。但是Greaves团队用了8阶多项式拟合JCMT望远镜的数据，而ALMA望远镜数据，他们居然用到了12阶多项式！

数据拟合方式太“疯狂”？

简单总结一下论文的内容，金星上可能存在生命的推断过程是这样的：①通过JCMT望远镜，发现了磷化氢；②再通过ALMA望远镜，确认了这次观测结果。

最早是4名来自荷兰莱顿大学的天文学家，他们发现ALMA观测数据的处理方式有问题。

火眼金睛的他们，一眼就相中了处理（频谱通带部分）噪声的12阶多项式。

12阶多项式，为什么这么离谱？这就要说到实验曲线的拟合问题。

为了让曲线能够尽可能靠近所有实验数据，选择越高阶的多项式来拟合，就越容易实现。但是多项式的阶数越高，曲线振荡得也会越厉害，偏离真实的情况。

比如下面的实验数据，本来都在一条直线附近，如果用高阶多项式拟合，则会出现多处峰谷。

著名数学家冯·诺依曼说过一句名言：

给我四个参数，我能拟合出一头大象，给我五个参数，我能让大象鼻子晃起来。

虽然听起来有点不可思议，但这确实是真的，也已经有人用论文实现过了（下面那幅图，是表示用一个参数就能摆动大象的鼻子）：

4个参数已经能达成这样的效果，12阶多项式听起来jo离谱……但天文学家们还是动手又验证了一遍，主要通过两种方法：

文章来源：《领导科学论坛》 网址: http://www.ldkxzzs.cn/zonghexinwen/2020/1109/1032.html