科学者はどのようにして地球外生命体を探索するのでしょうか?生命が第一レベルの文明に発展するにはどのような条件が必要ですか?

生命は現在地球上にしか存在しないため、人々が想像する地球外生命体にも地球に似た環境が必要です。したがって、地球外生命体の探索には、地球に必要な条件と同様の条件が設定されます。

今のところ、地球と全く同じ環境を持つ惑星は発見されていない。地球外生命体の探索において科学界が設定する最も重要な条件は、居住可能な惑星を見つけることです。いわゆる居住可能な惑星とは、人類や他の地球上の生物の生存と居住に適した惑星を意味します。地球上で生命が誕生し生存するための条件によれば、生命は惑星上でのみ出現することができ、その惑星には適切な温度、液体の水、有機物、理想的な大気などが必要です。

人類の無人探査機は太陽系のすべての惑星といくつかの準惑星や衛星を訪問したが、生命の兆候は発見されていない。その結果、地球外生命体の探索の視点は太陽系外（太陽系の外、以下同じ）へと移っていった。

科学界はさまざまな望遠鏡を使った観測を通じて、4,000 個以上の太陽系外惑星を発見しました。これら多数の惑星のうち、居住可能な惑星は多くなく、発見されているのは数十個程度です。 「地球の古いいとこ」、「地球 2.0」、「地球のいとこ」などの用語は、このタイプの惑星を指します。これは、地球の「双子の兄弟姉妹」はおろか、「本当の兄弟」もまだ見つかっていないことを意味する。

地球のような居住可能な惑星は、恒星の温度と光が適切な範囲内にあり、惑星が適切な温度を維持できる惑星であり、この適切な温度は液体の水が存在するのに十分です。このように、日中の気温は少なくとも 0 度以上である必要があります。これが第一の要因です。

第二に、大気の存在も必要です。大気には、紫外線や雷を通じて有機物の合成を活性化するなど、少なくとも 3 つの重要な機能があるからです。大気は星や宇宙線を遮り、隕石や放射線による被害から生命を守ることができます。大気は地表の熱を拡散・保存し、地球の温度を調節する役割も果たします。

第三に、この惑星上の元素は合理的な構造を持ち、主に炭素、水素、酸素、窒素などの元素を通じて有機物を合成することができます。なぜなら、これらの元素こそが地球上の生命の芽を生み出すことができるからです。

人類はまだ太陽系外惑星がどのようなものかはっきりと見ることができません。現在、人間による観察方法と能力は非常に限られています。望遠鏡では太陽系外惑星を実際に見ることはできません。恒星に惑星が付随しているかどうかを観測し、惑星の大きさや質量、恒星からの距離を調べるために、私たちは今でも主にトランジット法と重力摂動法に頼っています。

トランジット法とは、望遠鏡を使って遠くの星を観測する方法です。惑星がたまたま人間の視線と恒星の中間地点に移動すると、恒星の光の一部が遮られ、恒星の明るさがわずかに変化します。恒星の大きさと光度変化の周期に基づいて、それが惑星であるかどうか、また惑星の大きさを大まかに推定することができます。

重力摂動法は、万有引力の法則に基づいて恒星や惑星間の運動変化を観測し、天体間の関係や関連するパラメータを決定する方法です。万有引力の法則は、F=GMm/R^2 と表されます。ここで、F は重力の大きさ、G は万有引力定数、M と m は重力で互いに引き合う 2 つの天体の質量、R はそれらの重心間の距離です。

万有引力の法則の表現から、重力は互いに影響し合っていることがわかります。 2 つの重力源によって生じる重力の大きさは、両者の質量の積に比例し、両者間の距離の 2 乗に反比例します。このように、トランジット法によってこの恒星に惑星があることがわかったら、重力摂動法を使用してこれらの惑星の質量と距離を求めることができます。 2 つの方法は相互検証し、より正確なデータを取得できます。

昨年、科学者たちは直接撮影によって2つの太陽系外惑星を観測しました。これは大きな進歩であり、太陽系外惑星に対するより直感的な理解をもたらす可能性があります。しかし、直接撮影された2つの惑星は極めて大きなガス惑星であり、生命を維持することはできません。 TYC 8998-760-1b と TYC 8998-760-1c と名付けられたこれら 2 つの惑星は、地球から約 300 光年離れています。 1 つは木星の 16 倍の質量があり、もう 1 つは木星の 6 倍の質量があります。それらは非常に大きいにもかかわらず、まだぼんやりとした光の点にすぎません。

したがって、太陽系外惑星に生命が存在するかどうかを調べるには、まだ長い道のりが残っています。

地球外生命体や文明が存在するための条件については、かなり議論の余地がある。科学界のほとんどの科学者は、地球外生命体や文明が存在する可能性があることに同意しています。これには確かに多くの理由がありますが、最も単純な理由は宇宙が大きすぎるということです。観測可能な宇宙だけでも 1 兆個以上の銀河があり、それぞれの銀河には数千億、あるいは数兆個の星があります。これらの恒星のほとんどには惑星が伴っています。したがって、地球上に生命と文明が単独で存在する可能性は小さすぎます。

しかし今のところ、人類は地球外生命や文明の証拠を発見していない。理由は何ですか？最も単純な説明は、地球外生命体や文明が存在するための条件が極めて厳しく、偶然性が高すぎるため、宇宙では非常に稀であるということです。これにより、生命の誕生と文明の存在の条件についても論争が起こりました。

生命誕生の条件や文明発展の道は地球に限ったものではないと多くの人が信じています。宇宙は非常に広大で、環境条件は大きく異なります。地球上の生命は炭素を基盤とする生命体だけではありません。炭素ベースの生命とは何ですか?炭素を有機物の基礎として利用する生物です。地球上のすべての生物は、炭素と水をベースにした炭素系生物です。

宇宙には炭素以外の生命体が存在するのでしょうか？たとえば、アルキル生物は存在するために水や適切な温度を必要としません。タイタンは太陽系の中で生命が存在する可能性が最も高い惑星の一つであると信じられているため、人々はタイタンに非常に興味を持っています。タイタンの表面温度はわずか-179℃なので、液体の水が存在することは不可能です。しかし、表面には液体の湖や海があり、大雨が降ります。これらの大雨や湖、海に含まれる「水」は、私たちが目にする一般的な酸化水素ではなく、液体アルカンやエタンなどのアルキル化合物です。

科学者たちは、水酸化湖（メタン湖またはエタン湖）の深部でマイナス179℃という低温でも生き残ることができるメタンを食べる生物が存在する可能性があると考えています。タイタンの大気は地球よりも濃く、表面大気圧は地球の 1.5 倍ですが、主に窒素で構成されており、窒素含有量は最大 98.44% です。酸素はほとんどなく、メタン、エタン、ブタン、プロパン、二酸化炭素などが微量に存在するだけです。そのため、タイタンの生物が有毒ガスと水に満ちた地球環境に来た場合、進むべき道はただ一つ、つまり死です。

そのため、地球の環境が宇宙における生命の存在の唯一の条件ではないと考える科学者もいます。

地球外生命体や文明は有機物ではないかもしれないと信じている人もたくさんいます。ケイ素やリン、ホウ素などの非炭素元素を核とする「非炭素系生命体」が存在するかもしれないと示唆する人もいます。いわゆるシリコン系生命体、あるいはシリコン系文明とは、シリコンを骨格とする生物分子で構成された生命体です。このような生命によって育まれた文明がシリコンベースの文明です。

シリコンは宇宙の埋蔵量で第 8 位にランクされており、あらゆる場所に存在します。砂の主成分は二酸化ケイ素で、これは地球の地殻で2番目に豊富な元素です。米国のシリコンバレーは、シリコンを原料とするハイテク製品の製造において、世界で最も強力で集中した場所です。おそらくここは地球のシリコンベースの文明が誕生した場所なのだろうか？将来、シリコンをベースにした人工知能が人間に取って代わり、文明の支配者となるのでしょうか？これは、この記事では詳しく取り上げないもう一つのトピックです。

非炭素ベースの生命の妊娠と生活環境に対する要件は、地球上の生命の要件とはまったく異なります。そのため、科学者が太陽系外で居住可能な惑星を探し、地球外生命や文明を見つけようとする方法は非常に狭く、間違っている可能性が高いと多くの人が考えています。しかし問題は、地球上の生物は存在するものの、これまでのところ、いわゆる非炭素ベースの生命や文明の存在を示す証拠は見つかっていないため、この基準を使用する方が現実的であるということです。

もし私たちが何の条件も制約もなく、盲目的に地球外生命体や文明を探し求めるなら、それは盲人が何の論理もルールもなく暗闇の中で手探りで探し求めるようなものではないでしょうか。もちろん、これは将来的に新たな発見が起こる可能性を排除するものではなく、科学者は確実に時代の変化に対応し、その方法を改善していくでしょう。

生命が文明へと発展するにはどのような条件が必要ですか?科学界には現在、カルダシェフのレベル 3 文明分類基準と呼ばれる宇宙文明レベルの基準があります。その主な基盤は、文明が星間通信のために消費するエネルギーです。消費されるエネルギーが多ければ多いほど、文明のレベルは高くなります。この基準については過去に何度も言及しているので、今回は繰り返すつもりはありません。

現在人類が消費しているエネルギーに基づいて、宇宙文明が到達したレベルはわずか 0.73 であると推定する科学者もいます。人類が第一レベルの文明に発展したいのであれば、あと200年努力する必要があるでしょう。第二レベルの文明に発展したいのであれば、さらに5,000年努力する必要があるだろう。レベル 3 の文明は今では想像もできないため、何十億年かかるかは誰にも予測できません。

人類の文明を例にとると、簡単に言えば、各文明レベルの能力は、レベル 1 に到達すると、地球を完全に制御できるようになり、地球からのいかなる災害も恐れることはありません。レベル 2 まで発達すると、太陽系を完全に制御できるようになり、太陽系からのいかなる災害も恐れなくなります。レベル 3 まで発達すると、天の川を完全に制御できるようになり、銀河全体からのいかなる災害も恐れなくなります。

ここでの文明の最低レベル、つまりこの集団が文明体とみなせるかどうかの尺度は、この集団が星間通信を行えるかどうか、平たく言えば、無線を使って宇宙に電波を送受信できるかどうかである。この観点からすると、科学技術文明だけが宇宙文明であると考えられます。人類が近代科学を発達させる前の農耕時代は宇宙文明とは何の関係もありません。

地球上には数十億種の生物が存在し、それらはすべて生命に属しますが、文明を発達させたのは人間だけです。では、生命が第一レベルの文明に発展するには、どのような条件が必要でしょうか?最も基本的な要件は次のとおりだと思います。

1. この生命集団は知恵を生み出さなければなりませんが、それは自己認識と集団間のコミュニケーションの方法を持つことを前提としています。例えば、人間は思考と言語を持っているので、コミュニケーションを通じて集団の知恵や相乗効果を形成することができます。

2. 自然に対応し、自然に介入する能力を拡張し、高めるための道具を作り、使用できるようになる。

3. 好奇心と探究心を持ち、自然の法則について継続的に洞察し、探究を深めることができる。自然の法則は地域や発見の対象によって影響を受けません。それらは宇宙全体に当てはまる真実であり、物事の内なる本質間のつながりです。

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