在探索含水系外行星的竞赛中,K2-18b的发现引人注目

科学家的竞争:公开数据之用

在2019年9月11日发表的研究中,伦敦大学学院的研究人员发布了这张图片来说明对系外行星K2-18b大气中水蒸气的探测。

(图源:欧空局/哈勃,M.科恩麦瑟)

在一颗位于其恒星宜居带的系外行星的大气中,科学家们发现了水蒸气的存在,以及可能形成液态水的云。但有一个问题。

发表在arXiv.org预印本服务器上的一篇论文报告了这一发现,第二天在《自然天文学》杂志上发表了另一篇同行评议的论文,也显示在这颗行星的大气中探测到了水蒸气。这两项研究都使用了先在arXiv.org上发表结果的团队的观测结果。

简而言之,根据哈勃太空望远镜收集到的数据,研究人员获得了一个重大发现——一颗名为K2-18b的系外行星的大气层中存在水蒸气,也有可能存在液态水云。但另一支团队选取并使用了其中的一些数据,也得出了类似的结论。

通常,研究人员先会发表他们的发现,然后另一个团队才会拿着他们的数据独立地重复第一个团队的发现,或者尝试发现一些新的东西。但这里的情况并非如此。由伦敦大学学院的研究人员组成的团队在《自然天文学》上发表了他们的文章,他们在另一支队伍发表观测结果前很久就开始使用这些数据了。

然而,值得注意的是,这些数据是免费使用并且公开的。

哈勃的“数据以开放的形式被发布到公共领域,”伦敦大学学院研究员英戈·瓦尔德曼在一封电子邮件中告诉天文在线。“除了公开存档的数据外,我们还使用在天文在线上公开了好几年的开源算法对其进行分析。”

然而,伦敦大学学院的团队并没有等那么久才获取数据并提交他们的研究。他们提交了研究报告的时间仅仅在在进行观测的小组收到数据的17天后。进行观测的小组的首席研究员、蒙特利尔大学系外行星研究所教授比约恩·本尼克这样告诉天文在线。

现在,这两次研究并没有得出相同的结论,而且在许多方面都有所不同。例如,伦敦大学学院发布的研究报告称这颗系外行星为“超级地球”。先发表研究的作者认为这一标签是误导,并将这颗行星称为一颗“迷你海王星”,本尼克说。

此外,只有本尼克领导的研究提供了在这颗系外行星的大气层中存在液态水云层的证据。

但是,尽管并不完全相同,两项研究都使用了本尼克团队收集的数据,并得出了至少一个重要的重叠结论:水蒸气存在于这颗系外行星的大气中。

图源:NASA

两项研究

在一项新的研究中,由蒙特利尔大学系外行星研究所教授比约恩·本尼克领导的一个研究小组发现,系外行星K2-18b的大气层中有水蒸气,甚至还有雨云。

首先,由本尼克领导的大型国际团队在arXiv.org预印本网站上发表了他们的发现:系外行星K2-18b的大气中存在水蒸气,可能有液态水云。在该网站上,科学家可以在同行评议期刊上发表论文之前共享研究成果。同行评议是由同类领域的科学家对研究进行评估的过程,以确保该研究符合出版物的研究标准。

伦敦的研究小组将结果发表在同行评议期刊《自然天文学》上,他们利用本尼克小组以哈勃望远镜收集到的数据(论文中这样标注了引用)分析出了这颗系外行星大气中存在水蒸气。

在周二的新闻发布会上,伦敦团队在媒体禁令下向记者详细介绍了他们的研究。在这种安排下,记者同意在特定时间发布新闻报道,以换取对研究的先睹为快。该系统旨在为记者提供必要的前置时间,以便对备受关注的研究进行更全面、更准确的报道

图源:history

追逐系外行星K2-18

那么,到底发生了什么?以下是我们所知道的。

2015年,美国宇航局的开普勒太空望远镜发现了奇怪的系外行星K2-18b,它的大小是地球的两倍,体积是地球的八倍,位于其恒星的宜居区,距离地球110光年。

不久之后,本尼克提出请求,用哈勃太空望远镜观察该行星,并且发现了该系外行星上存在液态水云层的证据,他告诉天文在线。哈勃望远镜和其他主要望远镜和天文台的使用时间非常宝贵,在研究人员提交完整的建议后,这些时间将被分配给特定的项目。在一些建议周期中,哈勃收到的请求数是它所能提供的观测量的五倍。

本尼克的团队在一段时间前通过这些观测发现了K2-18b大气中水蒸气的证据,本尼克说。然后,该团队继续分析数据,以寻找液态水云的证据,他们确实做到了。

本尼克的团队在2016年至2018年间一直在观测这颗系外行星凌其母红矮星的状况。然后他们花了下一年的时间分析这些数据,得出了在报告中体现的复杂结论。

图源:PAgraphic

在此期间,伦敦大学学院的研究人员利用这些数据进行了类似的分析,并像本尼克的团队一样,在系外行星的大气层中检测到了水蒸气。然而,本尼克的论文包含了关于行星本身的更多细节,并提供了液态水云,甚至可能有雨的证据。

“禁令文件称他们使用的数据集包含比约恩·本尼恩的产品改进,以支持哈勃的观测。该产品改进不在作者名单上,意味着另一个团队在竞赛中使用了公开可用的数据。”麻省理工学院的天文学家、行星科学家、教授萨拉·西格尔没有参与这两项研究,她在给天文在线的一封电子邮件中说。

记住,这些数据是公开的,任何人都可以使用。

“从技术上讲,获取这些数据并不违法,”本尼克对天文在线说。

此外,他补充说,伦敦团队也探测到水蒸气的事实,“并不令人惊讶,因为,我们的团队做得很好,美国宇航局和太空望远镜的观测也都很好……用同样的方法来分析数据……这对其他团队要求不高。”

他继续说,这在某种程度上是好的,因为这表明两个研究小组都“已经查看了数据,并分别证明了该行星上有对水分的吸收迹象。”

但是,本尼克说,“我对他们就那样拿走了我们的数据并不感到高兴……关于这件事,他们根本没有联系我。”

简而言之,本内克和他的团队认为他们已经有了一个独特的发现,结果却发现他们的数据帮助另一个团队得出了相似而重合的结论。

图源:americaspace

发表结果的竞赛

科学和体育一样,总要进行追逐第一名的竞赛。

“在系外行星科学领域,有很多情况下,同一主题的两篇相互竞争的论文会同时发表,但通常这种情况里不会有产品改进数据集,因为通常的标准做法是把数据分析和发表留给进行产品改进的团队,”西格尔说。

这种背离标准做法的行为,可能会让伦敦队伍的行为看起来更像竞争。但再次重申,他们这样做没有违反任何法律,因为他们在窗口期(即指定的“专利期”)后才使用了哈勃这方面的数据。窗口期旨在作为缓冲,便于开展观测的科学团队首先公布他们的发现。

“伦敦大学学院研究使用的所有数据都可以在STScI MAST档案中公开获取——事实上,观测数据已经被公开存档了,”瓦尔德曼在给Space.com的邮件中说。

“我们知道,其他研究人员在预印本平台arXiv上发表了研究报告,宣布了类似的发现。由于这不是一项同行评审的研究,我们在它被证实前不能评论。如果这项研究通过同行评审,它将有力地证实我们的结果,这就非常棒了。”

这种奇怪的情况几乎和K2-18b本身一样奇怪。“一切照旧”的程序当然不适用于这些发现。

尽管这颗系外行星的发现之争可能会激怒一些科学界人士,但是对于我们了解系外行星、以及在地球和太阳系之外寻找水分来说,这两篇论文的结论都是巨大的进步。

图源:syfy

作者: Chelsea Gohd

FY: Alkaid虞

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