科學家警告：現有模型並不完全具備處理韋伯數據的能力

據CNET報道，在過去的幾個月里，非常清楚的是，美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）完全按照它的計劃行事。正如它的創造者所希望的那樣，這台價值數十億美元的機器正在完美地 “逐漸展現宇宙”，揭示出我們用自己的眼睛無法看到的宇宙之光。

由於這個鍍金望遠鏡， Twitter 有一天因為一個昏暗的紅點而瘋狂。在48小時內，全世界的人們都在目不轉睛地看着一個在時間本身誕生后不久的星系。

但來自麻省理工學院的科學家警告說，人們應該考慮擁有“超級英雄”望遠鏡的一個關鍵科學後果。

他們想知道，如果JWST就像一個從零到一百的”範圍”升級，那麼科學模型是否也需要從零到一百的重新啟動？科學家們幾十年來一直使用的數據集是否無法與該設備的能力相匹配，因此在揭示它試圖告訴我們的東西方面有所欠缺？

根據周四發表在《自然-天文學》雜誌上的一項新研究，答案是肯定的。更具體地說，這篇論文表明，科學家們通常用來了解系外行星大氣層的一些光解析工具並不完全具備處理JWST特殊光數據的能力。從長遠來看，這樣的阻礙可能會影響JWST最大規模的探索：尋找地外生命。

該研究的共同作者、麻省理工學院地球、大氣和行星科學系的研究生Prajwal Niraula在一份聲明中說：“目前，我們用來解密光譜信息的模型還達不到我們從詹姆斯-韋伯望遠鏡得到的數據的精度和質量。”“我們需要提高我們的水平。”

這裡是思考這個難題的一種方式。在發現系外行星的過程中，科學家將一堆深空光線，或光子，數據輸入測試”不透明度”的模型。不透明度衡量的是光子如何輕易地穿過一種材料，並根據光的波長、材料溫度和壓力等因素而有所不同。

這意味着每一次這樣的互動都會留下光子屬性的蛛絲馬跡，因此，當涉及到系外行星時，這些光子是通過什麼樣的化學大氣到達光探測器的。這就是科學家如何從光數據中反向計算出系外行星的大氣層是由什麼組成的。

在這種情況下，探測器的“聯絡人”是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 — 但在該團隊的新研究中，在對最常用的不透明度模型進行測試后，研究人員看到JWST的光數據遇到了他們稱之為”準確性牆”的問題。

研究人員說，該模型不夠敏感，無法解析諸如一顆行星的大氣溫度是300還是600開爾文，或者某種氣體佔大氣層的5%還是25%。這種差異不僅具有統計學意義，而且按照Niraula的說法，“對於我們約束行星的形成機制和可靠地識別生物特徵也很重要”。就是說，外星生命的證據。

更糟糕的是，該團隊還發現其模型有點掩蓋了其不確定的讀數。一些調整可以很容易地掩蓋不確定性，在結果不正確的情況下將其視為一個良好的擬合。

麻省理工學院EAPS的助理教授和研究報告的共同作者Julien de Wit在一份聲明中說：“我們發現，即使有一個錯誤的模型，也有足夠的參數可以調整，以獲得良好的擬合，這意味着你不會知道你的模型是錯誤的，它所告訴你的是錯誤的。”

展望未來，該團隊敦促改進不透明度模型，以適應我們壯觀的JWST的啟示–特別是呼籲天文學和光譜學之間的交叉研究。

“如果我們完全知道光和物質是如何相互作用的，有很多事情是可以做的，”Niraula說。“在地球周圍的條件下，我們知道得足夠好，但是一旦我們轉移到不同類型的大氣層，事情就會發生變化，這就是大量的數據，質量越來越高，我們有可能被誤解。”

De Wit將目前的不透明度模型比作古代語言翻譯工具羅塞塔石碑，他解釋說，到目前為止，這個“羅塞塔石碑”一直做得很好，比如說哈勃太空望遠鏡。

“但是現在我們要以韋伯的精度進入下一個層次，”這位研究人員說，“我們的‘翻譯’過程將阻止我們捕捉重要的細微之處，例如那些使一個星球是否適合居住的區別。”