還記得9月14號那篇“金星上有生命”的Nature子刊論文嗎？

天文學家在金星“大氣層”中觀測到了磷化氫的跡象，這是金星上有生命的有力證據。

這可是轟動天文界的大新聞，很多人不敢相信：磷化氫和生命也不見得有必然聯系吧？

然而，科學家們在仔細研讀論文后，一個個都坐不住了：這論文，從數據處理開始就有問題啊！

質疑接踵而至，全球多個團隊對這篇論文表示懷疑，也包括NASA在內。

NASA研究生命、行星等各領域的科學家們“聯名上書”Nature：請作者考慮更正或撤稿。

所有的質疑都指向一個問題：所謂的磷化氫信號過擬合了。

提出質疑的三個團隊，從驗證結論時所用的12階多項式，到觀測數據處理的方式，全都“炮轟”了一遍。

他們表示，自己對數據分析的結果與這篇論文并不一致。

也就是說，在金星大氣中發現磷化氫的結論可能根本就是錯誤的。

究竟怎么回事？我們一起來捋一捋。

金星上的磷化氫是怎么觀測到的？

首先，來看這篇引起轟動的Nature Astronomy論文本身。

天文學家Jane Greaves領導的國際合作研究團隊一開始是使用夏威夷的James Clerk Maxwell望遠鏡（JCMT）發現了金星大氣中的磷化氫。

此后，他們又在智利的Atacama毫米/亞毫米陣列（ALMA）射電望遠鏡上確認了這一結果。

相隔上億公里的地球人是如何知道金星上有磷化氫的呢？

原來化學分子會吸收某些特定波長的電磁波，就像是這種物質的“身份證”。如果我們把從行星上穿過的電波分析一下，發現哪些被吸收了，就可以推測行星上存在某種氣體。

比如磷化氫會吸收頻率為267GHz的電磁波。

結果，科學家們在JCMT和ALMA接受的信號中發現，在這個頻率上有凹陷，因此認為金星上存在著磷化氫。

而且他們根據吸收這個凹陷的大小算出，金星大氣中磷化氫濃度是一億分之二。

然而想從觀測數據中得出結論，并不是像上面說得那樣容易。

由于地球大氣層、望遠鏡本身結構等等原因，電磁波難免會受到噪聲的影響，自帶抖動。如果抖動幅度過大，噪聲甚至會把信號淹沒。

NASA戈達德太空飛行中心的天體化學家Martin Cordiner就指出，使用ALMA這樣強大的望遠鏡觀測金星這樣明亮的天體時，這個問題會變得尤其嚴重。

對此，Greaves團隊首先在ALMA數據成像之前，排除了所有長度小于33m的甚長基線干涉測量結果。因為干涉基線越短，信號中的噪聲影響就越大。

另外，NASA還發現，Greaves的研究團隊用多項式方程擬合噪聲，然后將其從數據中剔除。

最簡單的可以是一階多項式方程，即 y=mx+b。二階多項式方程則是 y=m0x^2+m1x+b的形式，n階多項式方程以此類推。

本來多項式擬合是常規操作，沒有什么。但是Greaves團隊用了8階多項式擬合JCMT望遠鏡的數據，而ALMA望遠鏡數據，他們居然用到了12階多項式！

數據擬合方式太“瘋狂”？

簡單總結一下論文的內容，金星上可能存在生命的推斷過程是這樣的：①通過JCMT望遠鏡，發現了磷化氫；②再通過ALMA望遠鏡，確認了這次觀測結果。

最早是4名來自荷蘭萊頓大學的天文學家，他們發現ALMA觀測數據的處理方式有問題。

火眼金睛的他們，一眼就相中了處理（頻譜通帶部分）噪聲的12階多項式。

12階多項式，為什么這么離譜？這就要說到實驗曲線的擬合問題。

為了讓曲線能夠盡可能靠近所有實驗數據，選擇越高階的多項式來擬合，就越容易實現。但是多項式的階數越高，曲線振蕩得也會越厲害，偏離真實的情況。

比如下面的實驗數據，本來都在一條直線附近，如果用高階多項式擬合，則會出現多處峰谷。

著名數學家馮·諾依曼說過一句名言：

給我四個參數，我能擬合出一頭大象，給我五個參數，我能讓大象鼻子晃起來。

雖然聽起來有點不可思議，但這確實是真的，也已經有人用論文實現過了（下面那幅圖，是表示用一個參數就能擺動大象的鼻子）：

4個參數已經能達成這樣的效果，12階多項式聽起來jo離譜……但天文學家們還是動手又驗證了一遍，主要通過兩種方法：

①對ALMA收集到的金星數據，重新應用相同的降噪方法

②用這種降噪方法，對金星光譜的其他部分進行噪聲過濾

從結果來看，得到的光譜數據不僅不符合高斯分布，而且差得還有點大……

而且，如果基線選得不同，統計結果可能就會不一樣。

萊頓大學的天文學家又處理了一遍數據，磷化氫吸收頻率附近的特征為2σ，低于具有統計學意義的通用閾值，因此不能說明金星大氣中有異常含量的磷化氫。

此外，這篇論文中所發現的磷化氫，有個前提條件：是在金星的大氣層中發現的。

巴黎天文臺的Thérèse Encrenaz記錄了2012-2015年金星三年的觀測數據，數據表明，大氣層中并沒有磷化氫的跡象。

雖然這并不意味著更高的地方沒有磷化氫，但Encrenaz認為，論文這種說法值得商榷。

而且，ALMA還只是第一步。

很快又有天文學家發現，JCMT的數據處理，好像也有點問題？

一位來自英國的天文學家，他在對JCMT數據進行再處理時發現，與ALMA一樣，相似的情況也同樣出現在JCMT中，也就是所謂的“假陽性”。

此前，Villanueva的論文表明，JCMT的吸收線同樣可能是二氧化硫，但這篇論文則認為，金星的檢測光譜無法證明是否吸收了二氧化硫或是磷化氫。

這件事情，目前仍在發酵中。

真理越辯越明

NASA在發表“誠邀撤稿”聲明的后一天，忽然去掉了論文中要求撤稿的部分，而是改成了更冷靜的“我們所測量的數據，與論文中所展示的數據不符”。

不過，對于此事，網友們已經熱議開來。

有網友調侃這個12階多項式時表示：我做畢業論文的時候，5階就已經蒙混過關了……

還有網友想到了NASA在Nature發表過的主題為“砷可以在DNA中取代磷”的論文，然而最后也是被打臉了。

但也有網友認為，統計學的確是個充滿玄學的問題。

而NASA金星研究組的成員Byrne則認為，這篇論文再一次激起了人們對于金星的熱情，而它的存在也說明，人們對金星的了解還很匱乏。他認為：

“獲得這些答案的唯一途徑，就是到金星上去。”

如果說早前的討論是，大氣中磷化氫的存在是否能證明金星存在生命，那么現在，連磷化氫存在本身都需要更多的探測結果來證明。

不過，也有觀點認為，合理質疑是好事，“這就是科學真實的樣子”。

不斷地探索發現，才會讓真理越辯越明。

你的論文不也是在一步步的質疑修改中逐步完善的嗎？

總結

以上是生活随笔為你收集整理的NASA科学家联名求撤稿：金星有生命迹象是大乌龙的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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