本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
人们可能会天真地认为,如果科学测量本身是公开的,那么该测量上的误差条不应被分类。但是,美国政府(USG)在发布关于流星的数据时却不这么认为,这些数据是其传感器系统在过去30年中测量的。然而,经过进一步思考,政府的做法是有道理的,因为误差条可能会提供有关用于国防的传感器有效性的线索,从而可能暴露弱点并危及国家安全。
天文学家原本不期望流星数据会引起重大关注。但是,情况在2019年3月31日下午6:20(美国东部时间)发生了变化,当时,在一次关于流星的电台采访之后,我在给哈佛大学本科生阿米尔·西拉杰的一封电子邮件中建议,我们应该在政府数据库中搜索星际陨石——即在撞击地球之前起源于太阳系之外的物体。
在收集由美国国家航空航天局喷气推进实验室中心(称为CNEOS)编制的关于火流星和爆闪火球的数据时,我们发现了一个试探性的“奥陌陌”的表亲——唯一已知的星际物体,它在2017年10月19日经过地球附近时被反射的阳光所观测到。新物体是一个米级大小的流星,在2014年1月8日17:05:34 UTC在巴布亚新几内亚附近的地球大气层中燃烧时被探测到。它移动得如此之快,以至于推断出其过去的轨迹不受太阳约束。我们计算出,它在太阳系之外的超额速度应该约为惊人的每秒40公里。
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这是我们从流星撞击时报告的速度和位置得出的推论。但是,鉴于美国政府表格中的测量数据不包括误差条,我们对这一诱人的结论应该有多大的信心?在我们预印本的提交版本中,我们通过估计误差条来校准了我们的统计置信度,这些误差条基于美国政府传感器和其他流星独立探测系统之间的测量差异。我们试图尽可能保守地将这些差异仅归因于美国政府测量的误差。但这不足以获得同事的广泛认可。
我们的预印本在arXiv上发布后,评论家们很快就在Twitter、Facebook和电子邮件上驳斥了我们的结论,他们反复提到另一篇最近的论文,该论文断言“美国政府传感器数据通常对于轨道计算是不可靠的。”大多数流星“专家”对我们的推论持怀疑态度,他们没有直接证据表明这是错误的。在我们的预印本中,我们指出,测量的速度需要减少到不合理的45%,才能使2014年的流星与太阳结合,这远远超过了用于国家安全目的且资金充足的美国政府最先进传感器系统预期的不确定性。
在我们提交论文发表几周后,我们收到了两份负面的审稿报告。其中一位审稿人说:“本文的结果完全取决于来自未知仪器的单个测量,其不确定性未知……因此,我们有一个关于星际火球的严重缺陷的主张,以及对频率的无根据的估计。但这使得作者能够继续对星际物体的空间密度、附近恒星中此类物体的质量损失以及在地球历史上撞击地球的此类物体的数量做出惊人的主张。论文的前提和结论都存在严重缺陷,我建议不要发表。”
幸运的是,大约在同一时间,我访问了华盛顿特区,主持了国家科学院物理学和天文学委员会。在晚餐时,我坐在来自洛斯阿拉莫斯国家实验室国家安全教育中心的董事会成员艾伦·赫德旁边。当我向艾伦提到这个流星的故事时,他很乐意从“国家安全之墙”的另一边提供帮助。一周后,艾伦安排了一次与马特·海夫纳的会议,马特是洛斯阿拉莫斯全球安全、情报和新兴威胁的数据科学项目经理,他们共同制定了一个计划,要求相关联邦机构解密2014年流星的测量误差,并可能解密整个CNEOS目录。
艾伦和马特制定的计划完美地奏效了。几天之内,马特会见了白宫科技政策办公室的官员,随后与分析2014年流星数据的人进行了交谈。因此,我和阿米尔被授权在我们的论文中做出以下正式声明:“每个速度分量的不确定性都优于±10%(海夫纳,M.,私人交流)。”
考虑到CNEOS样本量约为200颗流星,并假设解密的不确定性采用标准高斯统计,我们计算出2014年流星起源于太阳系的概率为十万分之一。换句话说,尽管专家们普遍怀疑,但解密的误差条意味着该流星以99.999%的统计置信度来自星际空间。这非常重要;当我意识到我的妻子如此特别时,我娶了她。
这个故事有两个重要的寓意。首先也是最重要的,很明显,大多数“专家”倾向于对并非来自他们之一的令人兴奋的科学结果采取怀疑而非中立的先验。2014年的流星提供了一个独特的案例研究,因为经过认证的专家不知道测量的不确定性,但可以从其他科学家那里获得。
导致这种“专家偏见”的原因有很多,包括他们的经验表明,新结果很少见,保守主义是避免错误和保持良好声誉的安全方法,或者意识到经验丰富的专家俱乐部的成员被外人抢走了重大发现所带来的嫉妒,这一发现引起了多家媒体媒体的关注。认识到这种“专家偏见”应该促使“非专家”对其进行补偿,方法是降低并非基于证据的批判性评论和社会压力,并鼓励有创造力的科学家,尤其是在他们职业生涯的早期,发表创新的见解。
第二个寓意是,我们非常幸运地在国家实验室拥有像赫德和海夫纳这样具有建设性的同事,他们致力于服务而不是他们的自负,这在学术界文化中很常见,并且他们愿意通过消除不必要的障碍来促进蓝天科学,以公开传播数据。
感谢艾伦和马特,我们现在知道,在发现“奥陌陌”的3.8年前,一颗星际流星在地球大气层中燃烧殆尽。我们还可以感谢那些没有盲目跟风,而是帮助揭示科学真相的公正的同事。我们只能希望他们堪称典范的做法能够鼓励期刊出版物和学术俱乐部的守门人更加开放,并提高我们科学事业的效率。