人類は地球外文明からの信号を捉えたことがあるだろうか？未知への探求について

星空を見上げると、当然の疑問が湧いてきます。広大な宇宙の中で、我々だけが文明を持っているのだろうか？天体観測の方法がまだあまり発達していなかった時代に、人々は太陽系の他の惑星にも生命が存在すると想像していました。しかし、これらの惑星の謎を一つずつ解明していくと、宇宙で同様の惑星を見つけるには、さらに遠くの宇宙を探さなければならないことがわかります。

広大な星空

無線観測を実施する

人々が信号の送信に無線を使い始めたとき、無線信号は海を越えて遠く離れた場所に情報を送信できるため、宇宙人も無線信号を使用して宇宙の他の場所に文明に関する情報を送信する可能性があると自然に考えました。無線通信技術が使用されるようになってすぐに、科学者たちは地球外からの信号の探査を試み始めました。

19世紀末から20世紀初頭にかけて、物理学者テスラ、無線技術の先駆者マルコーニらが相次いで火星からの信号を発見したと主張した。当時は、最高の望遠鏡でも火星表面の地形をかろうじて見分けることしかできなかったが、地球と似た山や川を見て、人々は火星人の存在を想像した。奇妙な無線信号が火星の出現とわずかでも関連していることが判明すると、人々は当然、これが火星人からのメッセージではないかと疑問に思うようになった。 1924年、火星と地球の距離が比較的近づいたとき、米国は8月21日から8月23日まで「全米ラジオ沈黙の日」というイベントを開始しました。火星人からの信号を聞くための「静かな」環境を提供するために、すべてのラジオ局は毎時5分間沈黙しました。しかし、現在の探査結果から判断すると、火星表面には文明は存在せず、こうした努力は確かに無駄だったと言えるでしょう。

さまざまなSF作品の中で、人々は多くの地球外知的生物の出現を想像してきました。しかし、人間はまだその真の姿について何も知らない。

20 世紀初頭に電波天文学が誕生したとき、電波天文学者は、これらの電波望遠鏡が天体物理学的プロセスからの自然信号を捉えられるだけでなく、地球外文明によって発せられる人工信号も捉えられる可能性があることにすぐに気付きました。 1960年、コーネル大学の天文学者ドレイクは「水穴」の概念を提唱した。彼は、他の文明が私たちと同じ生命体を持っているなら、彼らは当然「水」という物質に対して特別な好みを持つはずだと信じている。 1.4GHz付近には、水素と水素酸素元素で構成される無線スペクトル線間の領域があり、人工信号を重畳するために使用できます。ドレイク自身は当時いくつかの恒星の近くで探査を行っても何も発見できなかったが、「水場」という概念はその後の地球外文明の探査に大きな影響を与え、現在でも好まれる周波数帯の 1 つとなっている。

水トンネルの周波数帯域

1957 年、米国国立科学財団はオハイオ州立大学に資金を提供し、地球外文明の探索専用の無線アンテナを建設しました。これはおそらく最も初期の地球外文明への資金提供プロジェクトだろう。 1971年、NASAも地球外文明の監視に資金を提供する団体に加わった。

1980 年以降、関連する研究者は比較的安定した資金援助を受け始めました。 1971 年には、地球外文明からの無線信号を特に探すために、100 メートルの開口部 1,000 個からなる巨大な電波望遠鏡アレイを構築する「サイクロプス」プロジェクトを提案した研究者もいました。総予算は100億ドルにも達した。しかし、このような壮大な構想は資金援助を得るのが難しく、地球外文明の探索は画期的な進歩を遂げていない。はっきり言って、エイリアンの集団は一つも発見されなかった。

1990年代初頭、NASAの関連研究に対する年間資金は一時1,000万ドルを超えた。しかし成果が見られなかったため、1994年に資金援助は突然終了した。

それ以来、地球外知的生命体の探索に使われる電波天文学の観測は、公的部門からほとんど資金提供を受けていない。幸いなことに、地球外文明に強い関心を持つ多くの裕福な人々が、1990年代から現在に至るまで、多くの観測計画を支援するために惜しみなく寄付をしてきました。マイクロソフトの共同創業者ポール・アレン氏とインテルの創業者ゴードン・ムーア氏はそれぞれ、アレシボを含む大型電波望遠鏡を使用するフェニックス計画を支持した。

アレシボ電波望遠鏡

このプログラムは1994年から2004年にかけて、1.2～3GHzの周波数帯域で約250光年以内の800個以上の恒星の狭帯域観測を実施したが、検出された数百万の「信号」はすべて地球から発信された干渉信号であると認定された。 2015年、物理学者に転身したロシアの起業家ユーリ・ミルナーは、ブレークスルー・イニシアチブを立ち上げ、ブレークスルー・リッスン・プログラムを含む地球外生命体の探査に関連する数々の研究プログラムを推進するために1億ドルを寄付することを約束した。これらの計画を実行するにあたり、天文学者たちは賢明にも専用の大型電波望遠鏡の建設を中止し、代わりに望遠鏡の観測時間を他の研究と共有することで観測の機会を獲得しました。

太陽系外惑星の探索

宇宙の信号を聞くために電波望遠鏡を使用するだけでなく、人々は別の方法で地球外文明の存在を探索しています。現在知られている知的生命体は恒星上では生存できないため、太陽系外の惑星を発見することが知的生命体の存在を発見する第一歩となります。太陽系外惑星については長い間推測されてきましたが、最初の太陽系外惑星が発見されたのは 1995 年になってからでした。 2011年のケプラー宇宙望遠鏡の打ち上げは、太陽系外惑星の発見における大きな爆発的な進歩の先駆けとなった。

ケプラー宇宙望遠鏡が居住可能な可能性のある太陽系外惑星を発見

ケプラー宇宙望遠鏡

惑星が、その軌道を周回する恒星と地球の間に位置している場合、地球から観測される恒星の明るさは、惑星の遮蔽によりわずかに減少します。惑星が軌道によって恒星と地球の間の位置から遠ざかると、私たちが観測する恒星の明るさは通常のレベルに戻ります。星の明るさのこのような変化を観察することで、その星の周りに潜在的な惑星があるかどうかを判断することができます。これが太陽系外惑星を発見するトランジット法の基本原理です。ケプラー宇宙望遠鏡には、42 個の CCD 感光素子からなる巨大な CCD アレイが搭載されています。ミッション全体を通じて、ケプラー宇宙望遠鏡は白鳥座が位置する空の領域に向けられ、科学者が太陽系外惑星の存在の手がかりを探すために、天の川銀河の中心近くにある15万個の恒星の明るさを継続的に記録しました。

ケプラー宇宙望遠鏡は合計2,300個の太陽系外惑星の存在を確認し、4,500個の天体を太陽系外惑星の可能性があるものとして分類しました。天文学者たちがケプラー宇宙望遠鏡からのデータを分析して取得したところ、宇宙のほぼあらゆる場所に惑星が存在することがわかり驚きました。太陽系には地球と海王星の間の大きさの惑星はありませんが、他の恒星の周りにはそのような惑星がたくさんあります。これは、宇宙が実は惑星の宝庫であることを示しています。これらの惑星のうち、生命が存在する可能性が最も高いのは、居住可能領域にある惑星です。これらの惑星とその恒星の間の距離により、液体の水が存在でき、私たちと同様の生命が存在するための基本条件が整います。

2011年12月5日、天文学者たちはケプラー宇宙望遠鏡を使って、地球から約600光年離れた居住可能領域にある太陽系外惑星ケプラー22bを初めて発見した。この惑星の表面温度は約21～22℃、公転周期は約290日と、地球と非常に似ています。

近年、「スーパーアース」の発見に関するニュースをよく目にします。実際、これらのニュース報道は、科学者がいくつかの点で地球に似ている別の太陽系外惑星を発見したと報じているだけであり、その惑星の状況が地球と完全に似ているという意味ではありません。実際、液体の水の存在は、生命の誕生に必要な多くの条件のうちの 1 つにすぎません。特定の太陽系外惑星が生命の存在に完全に適しているかどうかは、まだ完全には確認できていません。

アクティブエミッション検出器

地球外文明を探すもう一つの方法は、地球に関する情報を持ち帰るために積極的に探査機を打ち上げることです。

1970年代、米国はパイオニア10号、パイオニア11号、ボイジャー1号、ボイジャー2号の4機の探査機を打ち上げました。これら4機の探査機は、それぞれ太陽系外惑星の探査を完了した後も、太陽系の外へ飛行を続けました。広大な宇宙で地球外文明に遭遇する可能性は非常に低いですが、宇宙船を設計する天文学者やエンジニアは、そのような接触に備えています。パイオニア10号と11号では、探査機を捕獲した地球外文明に探査機の出所を知らせるために、探査機にアルミニウム合金板が取り付けられました。

パイオニアの人間情報ボード

宇宙にはパルサーという天体が存在します。この天体の最大の特徴は、非常に安定した周期で信号を発することができることです。パイオニア10号と11号に搭載されたアルミニウム合金板には、14個のパルサーと太陽に対する相対位置が記されている。これらのパルサーの放射周波数は独特です。もしこの探査機を捕獲した文明が私たちと同じ技術レベルを持っていたなら、観測されたパルサーのデータからそれがどのパルサーであるかを判定し、太陽系の位置を判定できたはずだ。アルミニウム合金板の下部にある概略図は、この探査機が太陽に近い第 3 惑星、つまり地球から来たことをさらに示しています。ボイジャー1号と2号の金色のディスクにはより広範な情報が含まれていましたが、地球の位置を記録するために同じ方法が使用されました。

ボイジャー号に搭載された金色のレコードプレーヤー

現在、地球上の世界共通の時間の単位「秒」と長さの単位「メートル」は、全世界が共同で開発し遵守する基準によって定められています。当然、人間が定義した単位を使って宇宙人に説明することは不可能なので、科学者たちは再び自然現象を利用して単位情報を伝えることを考えました。彼らはディスク上の簡単な図を使って、水素原子内のスピン遷移のイメージを説明しました。宇宙に関する現在の理解によれば、水素は宇宙で最も一般的な物質であり、最も単純な原子構造を持っています。画像の下には、2 進数の「1」を表す短い直線があります。この遷移の周期は 0.704 ナノ秒で、放出される電磁波の波長は 21.106 センチメートルです。水素原子のスピン遷移のこれら 2 つの特性量は、パルサーの周期と地球からの距離を示すときに、時間と長さの単位として使用されます。物質世界に関する現在の理解に基づくと、エイリアンが観測した水素原子のスピン遷移現象は同じ特性を持つはずであり、バイナリは理解しやすい数学的表現です。彼らの技術レベルが私たちと同等であれば、私たちが伝えたいメッセージを理解できるはずです。