ウェッブ望遠鏡は近いうちに地球外生命体を発見するでしょうか？科学者たちは自信を持っている

科学者たちは、太陽系内では地球外生命体は発見されていないが、太陽系外惑星（太陽系外の惑星、以下同じ）では発見される可能性が非常に高いと考えており、ウェッブ望遠鏡に期待を寄せている。

アリゾナ大学の天文学教授クリス・インピー氏と惑星科学教授ダニエル・アーピー氏は、ウェッブ望遠鏡（以下「ウェッブ」）は太陽系外惑星の大気のスペクトルデータを取得できるため、これらの大気の特性を分析し、地球外生命の兆候をすぐに発見できる可能性があると考えています。

太陽系外惑星の大気の観測はウェッブ望遠鏡にとって副次的な仕事に過ぎない

ウェッブ望遠鏡の開発には25年かかり、費用は100億ドルかかった。これは間違いなく、歴史上最も高価で先進的な宇宙望遠鏡です。この望遠鏡の主な使命は非常に壮大で、ビッグバンの始まりの地、つまり138億光年離れた宇宙を観測することです。

科学的観測と研究により、ビッグバンの最も重要な証拠である宇宙マイクロ波背景放射が得られました。これは、ビッグバンによって放出された最初の光線が残した残り火であり、ビッグバンの最も初期の状態の名残であると考えられています。ウェッブ望遠鏡はこの光線を明瞭に調査し、ビッグバンの初期状態を復元します。

そのため、ウェッブ望遠鏡には高感度の赤外線センサーや分光計などが搭載されています。ウェッブ望遠鏡とハッブル望遠鏡の最大の違いは、可視光よりも長い赤外線帯域で観測できることです。赤外線は宇宙塵を透過し、主鏡の直径はハッブル望遠鏡（以下、ハッブル）の2.7倍、集光面積は6.5倍と大きいため、ウェッブの観測能力はハッブルの100倍にもなります。

この能力はどれほど強力でしょうか?これを、40 キロメートル離れた場所にあるコインをはっきりと識別できる能力に例える人もいます。この類推は確かにあまり厳密ではありません。ウェーバーがハッブルより 100 倍強力だとすると、ハッブルは 400 メートル離れたコインしか見られないということでしょうか?

ウェッブは打ち上げ以来、宇宙空間で6回の微小隕石衝突に見舞われており、最後の衝突はウェッブが耐えられるよう設​​計された衝撃想定を超えていると考えられており、観測や画像に影響を及ぼすのではないかと懸念されている。しかし、北京時間7月12日に公開された画像はやはり驚くべきものだ。ハッブル ウルトラ ディープ フィールドと呼ばれるハッブル エクストリーム ディープ フィールドと比較すると、そのギャップはすぐに明らかになります。

ウェッブ氏は指先に砂粒を置き、腕を伸ばして、空の非常に狭い領域にある何千もの銀河を撮影したと言われています。最も遠い銀河は私たちから135億光年離れています。しかし、ハッブルが撮影した空の領域にはもともと銀河がはるかに少なく、鮮明さもまったく異なっていました。 （上の写真をご覧ください）

これにより多くの天文学者が大喜びし、宇宙のさらなる謎が明らかになるだろう。米国大統領が当初予定されていた公開時刻まで待てず、前日に記者会見を開き、大統領と副大統領が同時に出席するという珍しい事態を招いたのも不思議ではない。公開された写真はハッブル宇宙望遠鏡の写真よりもはるかに鮮明で、100億ドル以上が無駄に使われなかったことを知り、皆が安心した。

公開された写真はウェッブの能力をテストするためのもので、真に集中した観測はまだ始まっていない。太陽系外惑星の観測は単なる副業ですが、この光景は本当に衝撃的でした。実際に惑星の大気を捉えたので、惑星の大気を分析することで、その惑星に生命が存在するかどうかを判断できるのです。

天文学者はどうやって太陽系外惑星を見つけるのでしょうか?

前世紀に宇宙探査の新時代が始まって以来、科学者たちは地球外生命体、さらには地球外文明を発見することを望んできました。人類がまだ近くの惑星をはっきりと見ることができなかった頃、金星人、火星人など、観察したいくつかの手がかりに基づいて多くの空想を抱いていました。

実際、太古の昔から、人々は私たちに最も近い惑星である月に生命が存在することを夢見てきました。古代中国には、美しい嫦娥が月の広漢宮に住んでいたという伝説があります。前世紀の無人探査と有人月面着陸活動は、何千年も受け継がれてきた神話を打ち砕きました。月には人が住んでいないだけでなく、大気も存在せず、生命の痕跡さえ存在しません。

そこで人々は、私たちに最も近い金星と火星に注目しました。望遠鏡を通して、金星の濃い大気や火星の蜘蛛の巣のような溝をぼんやりと見ることができます。そこで人々は、金星には金星人が、火星には火星人が住んでいて、火星の溝は火星人によって作られた人工物だと推測しました。規模から判断すると、彼らはそのような巨大な人工物を構築することができました、そしてそこでの文明のレベルは人類のそれよりはるかに強力でした。

その後の惑星探査活動により、こうした幻想は一つずつ打ち砕かれていった。金星と火星に生命が発見されなかっただけでなく、太陽系全体の大小の惑星、準惑星、衛星のいずれにも生命の証拠は発見されませんでした。しかし、科学者たちは諦めず、生命が存在する可能性があると信じているタイタン、エウロパ、火星などの惑星で、今も精力的に生命の探索を続けています。

しかし、科学界では長い間、一つの共通認識となっていたようだ。それは、太陽系内に高度な地球外生命体が存在することは不可能だということ。たとえそれらの惑星に生命が存在するとしても、それは極めて低レベルの菌類生命体です。そのため、科学者たちは長い間太陽系の外に目を向け、太陽系外惑星の大規模な探索を始めました。

数十年にわたる努力と、ますます高性能化する一連の望遠鏡の開発により、現在では 5,000 個を超える太陽系外惑星が発見されています。これらの発見は、恒星には一般的に惑星が伴うという事実を裏付けています。しかし、これらの惑星には生命や文明が存在するのでしょうか?今のところ、貴重な手がかりはありません。

しかし、これまでのところ、いわゆる「発見」は、それらの惑星を実際に「見る」ことや、はっきりと見ることを意味するものではありません。率直に言えば、彼らのほとんどは、そこに惑星が存在することを「感じる」だけです。それは、広大な宇宙に比べると、現在の人類の観測能力が小さすぎるからです。最も強力な望遠鏡でも、私たちに最も近い星をはっきりと見ることはできません。恒星の数十倍、あるいは数百万倍も小さい惑星は言うまでもなく、私たちに見えるのは明るい点だけです。

現在、望遠鏡を使って恒星の周りに太陽系外惑星があるかどうかを観測する場合、主に使われる方法はトランジット法、または掩蔽法とも呼ばれます。惑星が恒星への視線の間に挟まれると、恒星は見えなくなり、その明るさが少しずつ変化して周期的に現れます。

この光の変化現象と他の補助的な方法を通じて、科学者はこれが惑星であるかどうかを大まかに判断し、惑星の質量、恒星からの距離、公転周期を計算することができます。その後、視線速度法やマイクロレンズ法などの他のいくつかの方法、主にドップラー効果と重力の法則を通じて、惑星と恒星の間の動きの変化によって惑星のデータを決定します。ここでは説明しません。

5,000 個を超える惑星のうち、直接撮影によって観測されたものはごくわずかですが、これらのいわゆる「画像」は、数ピクセルの大きさのぼやけた光点にすぎず、通常は赤外線スペクトルなどの目に見えない光によって捉えられます。現在、直接観測されている惑星は 100 個以上あり、そのすべてが巨大なガス惑星で、そのほとんどが木星の数十倍の質量を持っています。

このように、発見された惑星がどのような外観をしているのか、そこに生命の兆候があるかどうかは、さらに推測の域を出ません。

では、ウェッブは太陽系外惑星に生命が存在するかどうかをどうやって判断するのでしょうか?

ウェッブ望遠鏡はこれまでに作られた中で最も強力な望遠鏡であり、40キロメートル離れたコインをはっきりと見ることができます。しかし、宇宙は非常に広大で、地球から最も近い恒星であるプロキシマ・ケンタウリ（4.3光年離れている）でさえ、コインの大きさに縮小すると40キロメートルをはるかに超える距離になります。それは数千キロ、あるいは数万キロのコインに相当するでしょう。

したがって、惑星をはっきりと見ることは依然として贅沢です。しかし、ウェッブには独自のスキルがいくつかある。彼は目を開けるとすぐに、地球から1,000光年以上離れた惑星の大気のスペクトルを捉えました。実際、これに先立ち、ウェッブの前身であるハッブルはすでに多くの太陽系外惑星の大気を分析し、2013年に惑星に水が存在するという明確な信号を得ていた。

しかし、ハッブルが観測した信号はまだ非常に曖昧で、含まれる情報もほとんどありませんでした。ウェーバーはハッブルの観測に基づいてこれらの証拠をさらに確認した。

WASP-96bは、地球から1,150光年離れた場所で発見されたガス惑星です。その質量は木星の約半分で、直径は木星よりも大きく、木星の1.2倍です。南の星座フェニックス座に位置します。この惑星は太陽（恒星）に非常に近く、その距離は約643万キロメートルで、これは水星が太陽からどれだけ離れているかの約9分の1に過ぎず、公転周期は地球の約3日半に過ぎません。

ウェッブ氏は、近赤外線スリットレス分光計 (NRISS) を使用して WASP-96b を 6.4 時間観測し、0.6 ～ 2.8 ミクロン帯における惑星の測光変化と透過スペクトルを測定しました。その結果、これまで大気中に隠れていた特定の詳細、つまり、以前の観測では確実でなかった、あるいは存在するとさえ考えられていなかった重要な水の特徴、もやの兆候、雲の証拠が明らかになりました。

実際、ウェーバーは惑星がどのような様子なのかをはっきりとは見ていませんでしたが、赤外線観測を通じて大気中のスペクトルデータを取得しました。これらのスペクトルを分析することで、研究者は惑星の大気がどのような成分で構成されているか、またそれぞれの存在比（含有率）を知ることができます。

生命が存在する惑星と生命が存在しない惑星の大気の成分は、異なる特性を持っています。特定の元素は生命の代謝中にのみ生成され、これらの生命関連成分は大気中に現れます。これは生命によって変化した大気であり、大気中の酸素やメタンなど生命の特徴を示すものとなります。

地球上の植物や藻類は、光合成においてクロロフィルやその他の色素が特定の波長の光を捉えるため、大気の色を変えます。 Webb は、高感度赤外線カメラを通じて、これらのさまざまな色のスペクトルを高感度に捉えることができます。惑星にクロロフィルの存在を示すスペクトルが見つかった場合、それは生命の存在の典型的な証拠を示します。

もちろん、WASP-96b のような惑星に生命が存在する可能性は低い。ウェッブは今回、ただ練習していただけであり、科学者たちには良い兆候が見られました。これまでに発見された5000個以上の太陽系外惑星のうち、生命が存在する可能性が高い地球型惑星は約4％、200個以上を占める。その中には、恒星から遠すぎず近すぎず、液体の水が存在する可能性のある、いわゆる居住可能惑星が数十個ある。これらがウェッブ氏の今後の観察の焦点です。

たとえば、地球からわずか 39 光年離れた TRAPPIST-1e は、地球に似た惑星です。今後数か月で、Webb はレンズをその点に向ける予定です。 TRAPPIST-1 はスペクトル型 M の赤色矮星です。その惑星系は非常に意味深く特別な系です。地球に似た惑星が少なくとも 7 つあり、そのうち 3 つはいわゆるハビタブルゾーン内にあります。

したがって、この惑星系を観測することで、生命の存在が発見される可能性が非常に高いのです！これは科学者たちに希望を与えます。もし地球外生命体が本当に発見されれば、それは人類の宇宙と生命に対する理解において大きな進歩となり、科学研究は新たな時代を迎えることになるでしょう。これは、常に新たな発見を追い求めている科学者にとって大きな誘惑となるでしょう。

そのため、ウェッブ望遠鏡は遥か遠くの深宇宙に目を向けた画期的な意義を持ち、科学界全体が日々その新たな発見に注目しています。これについてどう思いますか？議論へようこそ。読んでいただきありがとうございます。

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