Pada tahun 2020, para ilmuwan mendeteksi gas yang disebut fosfin di atmosfer planet berbatu seukuran Bumi. Karena mengetahui bahwa fosfin tidak dapat diproduksi kecuali melalui proses biologis, “para ilmuwan menegaskan bahwa sesuatu yang hidup saat ini adalah satu-satunya penjelasan mengenai sumber bahan kimia tersebut,” dilaporkan. Seiring dengan berkembangnya “gas biosignature”, fosfin tampak seperti sebuah home run.

Sampai tidak.

Planet tersebut adalah Venus, dan klaim tentang potensi tanda biologis di langit Venus masih menimbulkan kontroversi, bahkan bertahun-tahun kemudian. Para ilmuwan belum bisa sepakat apakah fosfin memang ada di sana, apalagi apakah itu akan menjadi bukti kuat adanya biosfer asing di planet kembaran kita.

Apa yang ternyata sulit bagi Venus hanya akan lebih sulit bagi planet ekstrasurya yang berjarak beberapa tahun cahaya.

Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) milik NASA, yang diluncurkan pada tahun 2021, telah mengirimkan kembali data tentang komposisi atmosfer sebuah planet ekstrasurya berukuran sedang yang dijuluki K2-18 b yang oleh beberapa orang ditafsirkan – secara kontroversial – sebagai kemungkinan bukti adanya kehidupan. Namun meski harapan untuk mendeteksi biosignature semakin meningkat, beberapa ilmuwan mulai bertanya secara terbuka apakah gas di atmosfer sebuah planet ekstrasurya akan menjadi bukti yang meyakinkan keberadaan alien.

Sejumlah makalah baru-baru ini mengeksplorasi ketidakpastian yang menakutkan dalam deteksi biosignature planet ekstrasurya. Salah satu tantangan utama yang mereka identifikasi adalah apa yang dilakukan para filsuf sains Peter Vickers di Universitas Durham memanggil masalah alternatif yang tidak dipahami. Sederhananya, bagaimana para ilmuwan bisa yakin bahwa mereka telah mengesampingkan segala kemungkinan penjelasan nonbiologis mengenai keberadaan gas – terutama selama geologi dan kimia eksoplanet masih sama misteriusnya dengan kehidupan di luar tata surya?

“Ide-ide baru sedang dieksplorasi setiap saat, dan mungkin ada mekanisme abiotik untuk fenomena tersebut yang belum diketahui,” kata Vickers. “Itulah masalah alternatif yang tidak dapat dipahami dalam astrobiologi.”

“Ini seperti seekor gajah yang ada di dalam ruangan,” kata sang astronom Daniel Angerhausen dari Institut Teknologi Federal Swiss Zurich, yang merupakan ilmuwan proyek dalam misi LIFE, sebuah teleskop luar angkasa yang diusulkan yang akan mencari gas biosignature di planet ekstrasurya mirip Bumi.

Jika atau ketika para ilmuwan mendeteksi gas yang diduga memiliki tanda biologis di planet yang jauh, mereka dapat menggunakan rumus yang disebut teorema Bayes untuk menghitung peluang adanya kehidupan di sana berdasarkan tiga probabilitas. Dua ada hubungannya dengan biologi. Yang pertama adalah kemungkinan munculnya kehidupan di planet tersebut mengingat semua hal lain yang diketahui tentang planet tersebut. Yang kedua adalah kemungkinan bahwa, jika ada kehidupan, hal itu akan menciptakan biosignature yang kita amati. Kedua faktor tersebut membawa ketidakpastian yang signifikan, menurut para ahli astrobiologi Cole Mathis dari Universitas Negeri Arizona dan Harrison Smith dari Institut Ilmu Kehidupan Bumi di Institut Teknologi Tokyo, yang mengeksplorasi alasan semacam ini dalam a kertas musim gugur yang lalu.

Faktor ketiga adalah kemungkinan sebuah planet tak bernyawa menghasilkan sinyal yang teramati – sebuah tantangan yang sama seriusnya, para peneliti sekarang menyadari, yang terbelit dalam masalah alternatif abiotik yang belum dipahami.

“Itulah kemungkinan yang menurut kami Anda tidak dapat mengisinya secara bertanggung jawab,” kata Vickers. “Hampir bisa berkisar dari nol hingga 1.”

Misalnya saja kasus K2-18 b, “mini-Neptunus” yang ukurannya berada di tengah-tengah antara Bumi dan Neptunus. Pada tahun 2023, data JWST mengungkapkan tanda dimetil sulfida (DMS) yang lemah secara statistik di atmosfernya. Di Bumi, DMS diproduksi oleh organisme laut. Para peneliti yang untuk sementara mendeteksinya di K2-18 b menafsirkan gas-gas lain yang ditemukan di langit bahwa planet ini adalah “dunia air” dengan permukaan lautan yang dapat dihuni, mendukung teori mereka bahwa DMS di sana berasal dari kehidupan laut. Namun ilmuwan lain menafsirkan pengamatan yang sama sebagai bukti komposisi gas planet yang tidak ramah dan mirip dengan Neptunus.

Alternatif yang tidak terpikirkan telah memaksa para ahli astrobiologi berkali-kali untuk merevisi gagasan mereka tentang apa yang membuat biosignature bagus. Ketika fosfin dulu terdeteksi di Venus, para ilmuwan tidak mengetahui cara apa pun yang dapat menghasilkan hal tersebut di dunia berbatu yang tak bernyawa. Sejak itu, mereka telah mengidentifikasi beberapa kemungkinan sumber gas abiotik. Salah satu skenarionya adalah gunung berapi melepaskan senyawa kimia yang disebut fosfida, yang dapat bereaksi dengan sulfur dioksida di atmosfer Venus untuk membentuk fosfin. Penjelasan yang masuk akal mengingat para ilmuwan telah menemukan bukti adanya aktivitas vulkanisme aktif di planet kembaran kita. Demikian pula, oksigen dianggap sebagai gas biosignature hingga tahun 2010-an, ketika para peneliti termasuk Victoria Meadows di Laboratorium Planet Virtual Institut Astrobiologi NASA mulai untuk menemukan cara yang bisa dilakukan oleh planet berbatu mengakumulasi oksigen tanpa biosfer. Misalnya, oksigen dapat terbentuk dari sulfur dioksida, yang melimpah di dunia yang beragam seperti Venus dan Europa.

Saat ini, para ahli astrobiologi telah meninggalkan gagasan bahwa satu gas bisa menjadi tanda biologis. Sebaliknya, mereka fokus pada mengidentifikasi “kumpulan” atau kumpulan gas yang tidak dapat hidup berdampingan tanpa kehidupan. Jika ada yang bisa disebut sebagai tanda biologis standar terbaik saat ini, itu adalah kombinasi oksigen dan metana. Metana dengan cepat terdegradasi di atmosfer yang kaya oksigen. Di Bumi, kedua gas tersebut hidup berdampingan hanya karena biosfer terus menerus mengisinya kembali.

Sejauh ini, para ilmuwan belum berhasil menemukan penjelasan abiotik untuk tanda-tanda biologis oksigen-metana. Namun Vickers, Smith, dan Mathis ragu bahwa pasangan gas ini – atau mungkin campuran gas apa pun – akan meyakinkan. “Tidak ada cara untuk memastikan bahwa apa yang kita lihat sebenarnya adalah akibat dari kehidupan, dan bukan akibat dari proses geokimia yang tidak diketahui,” kata Smith.

“JWST bukanlah pendeteksi kehidupan. Ini adalah teleskop yang dapat memberi tahu kita gas apa saja yang ada di atmosfer suatu planet,” kata Mathis.

Sarah Rugheimer, seorang ahli astrobiologi di Universitas York yang mempelajari atmosfer planet ekstrasurya, lebih optimis. Dia secara aktif mencari penjelasan abiotik alternatif untuk tanda-tanda biologis seperti oksigen dan metana. Namun, dia berkata, “Saya akan membuka sebotol sampanye – sampanye yang sangat mahal – jika kita melihat oksigen, metana, dan air serta karbon dioksida.₂” di planet ekstrasurya.

Menuangkan minuman ke atas hasil yang menarik secara pribadi, tentu saja, berbeda dengan memberi tahu dunia bahwa mereka telah menemukan alien.

Rugheimer dan peneliti lain yang berbicara dengannya Quanta karena cerita ini bertanya-tanya bagaimana cara terbaik untuk berbicara di depan umum tentang ketidakpastian seputar biosignatures – dan mereka bertanya-tanya bagaimana perubahan opini astrobiologis tentang deteksi tertentu dapat merusak kepercayaan publik terhadap sains. Mereka tidak sendirian dalam kekhawatiran mereka. Saat kisah fosfin Venus mendekati klimaks pada tahun 2021, administrator dan ilmuwan NASA memohon kepada komunitas astrobiologi untuk menetapkan standar yang tegas demi kepastian dalam deteksi tanda tangan biologis. Pada tahun 2022, ratusan ahli astrobiologi berkumpul untuk mengadakan lokakarya virtual untuk membahas masalah ini — meskipun masih belum ada standar resmi, atau bahkan definisi, biosignature. “Saat ini, saya cukup senang bahwa kita semua sepakat, pertama-tama, bahwa ini adalah sebuah masalah,” kata Angerhausen.

Penelitian terus berjalan meski ada ketidakpastian – sebagaimana mestinya, kata Vickers. Mengalami jalan buntu dan harus mundur adalah hal yang wajar bagi bidang pemula seperti astrobiologi. “Ini adalah sesuatu yang orang harus coba pahami lebih baik tentang cara kerja sains secara keseluruhan,” kata Smith. “Tidak apa-apa untuk memperbarui apa yang kami ketahui.” Dan klaim yang berani mengenai biosignature mempunyai cara untuk menyulut api di bawah para ilmuwan untuk memalsukannya, kata Smith dan Vickers – untuk mencari alternatif yang tidak dipahami.

“Kami masih belum tahu apa yang terjadi di Venus, jadi tentu saja rasanya tidak ada harapan,” kata ahli astrokimia Clara Sousa-Silva dari Bard College, pakar fosfin yang membantu pendeteksian Venus. Baginya, langkah selanjutnya sudah jelas: “Mari kita pikirkan lagi tentang Venus.” Para astronom praktis mengabaikan Venus selama beberapa dekade. Kontroversi biosignature memicu upaya baru tidak hanya untuk menemukan sumber fosfin abiotik yang sebelumnya tidak dianggap, tetapi juga untuk lebih memahami planet kembaran kita. (Setidaknya lima misi ke Venus direncanakan untuk beberapa dekade mendatang.) “Saya rasa hal ini juga merupakan sumber harapan bagi planet ekstrasurya.”