Astronomlar, Venüs Atmosferinde Fosfin ve Dolayısıyla Yaşam İzi Bulgusuna Meydan Okuyor: "Fosfin Bulgusu İstatistiki Olarak Anlamlı Değil!"

2020'nin Eylül ayında bir grup bilim insanı, Venüs'ün üst atmosferinde fosfin isimli bir molekülün izlerini bulduklarını ilan etmişlerdi. İlgili yazımızdan da okuyabileceğiniz gibi fosfin, Dünya'da yaşamın potansiyel izlerinden birisi olarak görülmektedir; dolayısıyla Venüs'teki bulgu da yaşama işaret ediyor olabilirdi.^[1]

Fosfin bulunan her yerde yaşam olmak zorunda değildir; çünkü cansız süreçler de fosfin üretebilir: Örneğin Jüpiter'de de bol miktarda fosfin vardır; fakat oradaki fosfin miktarı, cansız süreçlerle izah edilebilecek düzeydedir. Venüs'teki miktarı izah edebilecek düzeyde fosfin üretebilen bir cansız süreç ise bilinmemektedir - hatta birden fazla cansız sürecin toplamı bile o düzeyde fosfin üretememektedir. Bu durum, Venüs'te yaşam olma umudunu doğurmaktadır. Ancak ham verileri analiz eden bir astronom ekibi, bırakın Venüs'te yaşam izi bulunmasını, bulunanın fosfin olduğu iddiasına bile meydan okuyorlar.

Fosfin keşfini yapmakta kullanılan teleskoplardan birisi olan Atacama Büyük Milimitre ve Alt-Milimetre Dizisi (ALMA) teleskonundan elde edilen verileri yeniden inceleyen ve Hollandalı 5 bilim insanından oluşan ekip, henüz hakem denetiminden geçmemiş olan yeni makalelerinde, orijinal makalede fosfini bulmakta kullanılan 267 GHz frekansındaki spektroskopik çizginin istatistiki olarak anlamlı bir sonuç üretmediğini, yöntemde hata olduğunu ileri sürüyorlar.^[2]

Araştırmacılar bu sonuca ulaşabilmek için ham ALMA verisini ve orijinal makaledeki algoritmaların birebir aynısını kullandılar. Hatta orijinal makaleyi yazan ekip, bu makaleyi yazan ekibe ulaşarak güncel verilerini de ilettiler. Ancak sonuç değişmiyor gibi gözüküyor: Yeni analize göre, orijinal çalışmada ALMA verilerine eğri oturtmakta kullanılan yöntem, hatalı sonuçlar üretiyor. Daha güvenilir yöntemler kullanıldığında, fosfine işaret eden spektrum çizgisinin istatistiki olarak anlamlı bir şekilde üretilemediği ileri sürülüyor.

Bu tür araştırmalarda kullanılan astronomik verilerde sinyal-gürültü oranı oldukça düşüktür. Bu oran, istenen ve bilgi yüklü sinyalin, arka plan gürültüsüne oranını verir. Bu oran ne kadar yüksekse, elinizde gürültüye nazaran o kadar fazla bilgi var demektir. Ne kadar düşükse, anlamlı bilgi taşıdığını sandığınız sinyaliniz, o kadar gürültüye bulanmış haldedir. Bir sinyal, gürültüden ne kadar yüksekse (yani gürültüden ne kadar net ayrıştırılabiliyorsa), o kadar anlamlıdır. Eğer sinyal-gürültü oranı düşükse, veri de anlamsız olabilir. İşte bu yeni çalışmaya göre ALMA verisi, çok düşük sinyal-gürültü oranına sahiptir: Araştırmacılara göre verinin analizine ve eğrinin nasıl oturdulduğuna bağlı olarak sadece 2 ve 1 değerine sahip iki ayrı sinyal-gürültü oranı buldular.

wİKİMEDİA

Orijinal makalenin yayınlandığı Nature Astronomy çalışmasında uzmanlar, verilerini izah etmek için 12. dereceden bir polinom kullanmışlardı. Bu tür yüksek dereceli polinomlar, eldeki veriden anlamsız sonuçlar çıkarmakta da kullanılabilir. Örneğin yeni makalede araştırmacılar, birebir aynı polinom ve yöntemi kullanarak 10 sigma değerinden büyük 5 diğer çizgi daha üretebildiklerini gösterdiler. Fosfine ait olduğu gösterilen çizgi ise 2 sigma değerine sahip - ki bu, bilimde yaygın olarak kullanılan 3 sigma değerinden düşük ve bu nedenle istatistiki olarak anlamlı olmayabilir. İşte bunlara dayanarak yeni makalede yazarlar, fosfin bulgusunun anlamlı olmadığını iddia ediyorlar.

Unutmayın: Bilim insanları Venüs'e gidip de fosfin bulmuyorlar (şimdilik). Teleskoplar, atmosferden geçen ışığı topluyor, bilim insanları da bu ışığın niteliklerine bakarak çeşitli kimyasal maddelerin izlerini tespit edebiliyorlar. Kimi zaman bu veriler, birden fazla teleskop ve bağımsız incelemelerle doğrulanıyor veya yanlışlanıyor. Ama bu tür çalışmalar hataya oldukça açık, çünkü yukarıda da izah ettiğimiz gibi sinyal gürültüsü oldukça yüksek olabiliyor ve kullanılan veri analiz yöntemleri de sonucu yorumlama biçimini etkileyebiliyor.

İşin daha kötüsü, orijinal makalenin dayandığı verilerin, erken veri işleme döneminde keşfedilen bir "veri hatası" dolayısıyla ALMA veritabanından kaldırıldığı sonradan ortaya çıktı. Yani fosfin bulgusunun dayandığı ham verilerin kendisi de pek güvenilir olmayabilir.

Söylenene göre bu veritabanından kaldırma kararı, araştırmacılar veriyi kullanmaya karar vermeden önce alındı; ancak bilim insanlarının bu karardan haberi olmadığı düşünülüyor. Yani ortada bilim insanlarının dürüstlüğüne yönelik bir sorun bulunmuyor. Öyle ki, kendi bulgularını doğrulamak veya yanlışlamak isteyen, Nature Astronomy makalesinin başyazarı Jane Greaves, daha fazla veri toplamak istedi; ancak başaramadı.

Neden dersiniz? COVID-19 pandemisi... Pandemi dolayısıyla ALMA teleskobuna erişim aşırı kısıtlandı, hatta kimi durumda imkansız hale geldi. Greaves de daha fazla gözlem izni alamadı. Bu nedenle, veri analizi için teleskobun eski gözlem kayıtlarına ve veri tabanlarına başvurdular. Ne yazık ki, eski verilerde fosfin izine rastlayamadılar - ki bu da, daha fazla veri ve gözlem gerektiğini doğruluyor.^[3]

ALMA ekibi, Nature Astronomy makalesinin yazarlarıyla yakın temastalar ve yeni analizler yaparak sonucu netleştirmeye veya çürütmeye çalışıyorlar. En nihayetinde, olağanüstü iddialar, olağanüstü kanıtlar gerektirir. Hiç kimse bu ilkeden muaf değildir.

Bilim Böyle Çalışır!

Elbette bunda anormal bir durum yok: Bilim, böyle çalışır! Bir makale yayınlandıktan sonra, bilim insanları o makaleyi didik didik ederek yanlışlamaya çalışırlar. Kimisi, verileri kendi elleriyle analiz ederek, orijinal makaledeki sonuçların tekrar edilir olup olmadığına bakarlar. Yani amaç, kendi hüsnükuruntularımızı doğrulamak değil, kendi hatalarımızı açığa çıkarmaktır; ancak bu sayede gerçek olanla olmayanı ayıklayabiliriz.

Bu, Venüs'te fosfin çalışmasıyla ilgili olarak yayınlanan tek makale de değil. Daha önceden bir grup bilim insanı, aşırı yüksek fosfin verisinden yola çıkarak Venüs'te ne miktarda yaşam olması gerektiğini hesaplamaya çalışmışlardı.^[4] Bir diğer ekip, fosfin bulgusunun volkanik faaliyet ile açıklanabileceğini ve yaşama ihtiyaç olmadığını ileri süren bir diğer makale yayınlamışlardı.^[5]

Ne fosfin (veya bunun yaşam izi olduğu) bulgusu ne de bu çürütme çabaları nihai değildir. Bilim, neredeyse hiçbir zaman tek bir makaleye dayanarak ilerlemez, her zaman bir yönde veya diğer yönde yeterince verinin ve inceleme makalesinin birikmesi gerekir ki, hangi tespitin daha sağlam temellere dayandığını tespit edebilelim. Bir diğer deyişle, zaman içerisinde değişiyor olması bilimin zaafı değil, tam tersine sahip olduğumuz en güçlü araç olduğunun işaretidir: Çünkü bilimde fikir değiştirme, bireysel arzulardan değil, ortaya konan veri ve analizlerden kaynaklanır.

Venüs'te yaşam izlerine yönelik süreç de henüz sonlanmış değildir. Bilim insanları araştırmalarını sürdürüp, yeni veriler ve analizler ortaya koydukça bu hikayenin gidişatı da değişecektir. Bilimseverlere ve bilim anlatıcılarına düşen, bu çalışmaları yakından takip etmek ve o veya bu görüşü partizan bir şekilde savunmak yerine, eldeki verileri, bunların anlamını ve zaman içinde nasıl değiştiğini olabildiğince net bir şekilde anlamak ve anlatmaktır.

En nihayetinde gerçek, bizim tespitimizden bağımsız olacaktır: Venüs'te (herhangi miktarda) fosfin ya vardır, ya yoktur. Yaşam da aynı şekilde... Bilimde yapılmaya çalışılan, gerçeği inşa etmek değil, tespit etmektir. Veriler güncellenip, daha güvenilir hale gelecek biçimde analiz edilip işlendiğinde, gerçek de er ya da geç ortaya çıkacaktır. Sonuç, hoşumuza gitse de gitmese de...