观天下！科学家警告：现有模型并不完全具备处理韦伯数据的能力

由于这个镀金望远镜， Twitter 有一天因为一个昏暗的红点而疯狂。在48小时内，全世界的人们都在目不转睛地看着一个在时间本身诞生后不久的星系。

但来自麻省理工学院的科学家警告说，人们应该考虑拥有“超级英雄”望远镜的一个关键科学后果。

(相关资料图)

他们想知道，如果JWST就像一个从零到一百的"范围"升级，那么科学模型是否也需要从零到一百的重新启动？科学家们几十年来一直使用的数据集是否无法与该设备的能力相匹配，因此在揭示它试图告诉我们的东西方面有所欠缺？

根据周四发表在《自然-天文学》杂志上的一项新研究，答案是肯定的。更具体地说，这篇论文表明，科学家们通常用来了解系外行星大气层的一些光解析工具并不完全具备处理JWST特殊光数据的能力。从长远来看，这样的阻碍可能会影响JWST最大规模的探索：寻找地外生命。

该研究的共同作者、麻省理工学院地球、大气和行星科学系的研究生Prajwal Niraula在一份声明中说：“目前，我们用来解密光谱信息的模型还达不到我们从詹姆斯-韦伯望远镜得到的数据的精度和质量。”“我们需要提高我们的水平。”

这里是思考这个难题的一种方式。在发现系外行星的过程中，科学家将一堆深空光线，或光子，数据输入测试"不透明度"的模型。不透明度衡量的是光子如何轻易地穿过一种材料，并根据光的波长、材料温度和压力等因素而有所不同。

这意味着每一次这样的互动都会留下光子属性的蛛丝马迹，因此，当涉及到系外行星时，这些光子是通过什么样的化学大气到达光探测器的。这就是科学家如何从光数据中反向计算出系外行星的大气层是由什么组成的。

在这种情况下，探测器的“联络人”是詹姆斯·韦伯太空望远镜 -- 但在该团队的新研究中，在对最常用的不透明度模型进行测试后，研究人员看到JWST的光数据遇到了他们称之为"准确性墙"的问题。

研究人员说，该模型不够敏感，无法解析诸如一颗行星的大气温度是300还是600开尔文，或者某种气体占大气层的5%还是25%。这种差异不仅具有统计学意义，而且按照Niraula的说法，“对于我们约束行星的形成机制和可靠地识别生物特征也很重要”。就是说，外星生命的证据。

更糟糕的是，该团队还发现其模型有点掩盖了其不确定的读数。一些调整可以很容易地掩盖不确定性，在结果不正确的情况下将其视为一个良好的拟合。

麻省理工学院EAPS的助理教授和研究报告的共同作者Julien de Wit在一份声明中说：“我们发现，即使有一个错误的模型，也有足够的参数可以调整，以获得良好的拟合，这意味着你不会知道你的模型是错误的，它所告诉你的是错误的。”

展望未来，该团队敦促改进不透明度模型，以适应我们壮观的JWST的启示--特别是呼吁天文学和光谱学之间的交叉研究。

“如果我们完全知道光和物质是如何相互作用的，有很多事情是可以做的，”Niraula说。“在地球周围的条件下，我们知道得足够好，但是一旦我们转移到不同类型的大气层，事情就会发生变化，这就是大量的数据，质量越来越高，我们有可能被误解。”

De Wit将目前的不透明度模型比作古代语言翻译工具罗塞塔石碑，他解释说，到目前为止，这个“罗塞塔石碑”一直做得很好，比如说哈勃太空望远镜。

“但是现在我们要以韦伯的精度进入下一个层次，”这位研究人员说，“我们的‘翻译’过程将阻止我们捕捉重要的细微之处，例如那些使一个星球是否适合居住的区别。”

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