おそらくそれは不可能ではないでしょう。もし本当に地球外生命体が存在するなら、その存在を確認するのは本当に難しいです！

他の惑星にも生命が潜んでいるかもしれないが、そこに閉じ込められて、その生命が存在することをどうやって確信できるだろうか？私たちが知っている生命の主要成分として知られている化合物を他の世界で探すのは良い考えです。生物によって生成されることが知られている化学物質、いわゆるバイオシグネチャーを検出できれば、惑星に生命が存在する可能性を示す強力な証拠となるだろう。しかし、そのような遠い惑星から化学物質を抽出し、探すのに適切な化合物を選択するのは複雑です。オランダのライデン大学のイグナス・スネレン教授は、地上最大の望遠鏡からのデータと高コントラスト画像を組み合わせる技術の完成に取り組んでいます。

これらの撮影ミッションでは、惑星などのかすかな物体を発見することができ、望遠鏡は高精度の分光法を使用して、宇宙から検出したさまざまな波長の光を調べます。これは、実際の星の光を可能な限り除去することで行われ、太陽系外惑星から得られるあらゆる情報が見えるようになります。惑星の大気を通過して地球に到達する光を調べることで、どのような種類のガスが存在するかを調べることができます。望遠鏡はまだ地球サイズの惑星のスペクトルを調査できるほど大きくはないが、科学者たちはより大きな太陽系外惑星の探査を進めており、いわゆるホットジュピター（私たちが知っているような生命を維持するには高温すぎる惑星）を対象にその手法を磨いている。これらは、親星に非常に近い軌道を周回する巨大ガス惑星です。

太陽系外惑星系

実際、それらは非常に近いため潮汐ロックされており、地球の月と同様に、太陽系外惑星は恒星の周りを一周する間に 1 回だけ自転します。これらの惑星の片側は常に明るく、もう一方は暗いため、明るい側は非常に高温になり、大気が沸騰して、彗星の尾のように惑星から物質を吹き飛ばす風が発生します。 EXOPLANETBIOプロジェクトでは、スネレン教授と研究チームが初めて高精度分光法を用いて地上望遠鏡でホットジュピターの大気中のヘリウム含有量を確認し、このプロセスがどのように進行するかを明らかにできる可能性がある。

これはホット ジュピターにとって画期的な発見です。この種の外気圏尾は知られていますが、地球の大気圏では検出できない水素を検出することによってのみ確認できるため、観測が困難です。そのため、ハッブル宇宙望遠鏡が使用されました。現在、ヘリウム線が強くなったため、地上から望遠鏡を使ってこれを非常にうまく行うことができます。ホットジュピターが大気を放出するかどうか、またそれにはどのくらいの時間がかかるかを理解すれば、太陽系外惑星の大気が時間の経過とともにどのように変化するかを説明できるかもしれない。このような大気の脱出プロセスは現在ではそれほど重要ではありませんが、太陽が今よりはるかに活発だった太陽系の初期には重要でした。

太陽系外惑星の気候

研究チームはこれらの新しい技術を使用して、太陽系外惑星の自転速度（惑星が回転する速さ）と軌道速度を検出するという、もう一つの初めての成果も達成した。ホット ジュピターは潮汐ロックされているため、自転速度は通常かなり低く、これにより太陽系外惑星の気候やそれに伴う天候に関する情報が明らかになることがあります。惑星の自転が速くなると木星のような帯状の構造が形成されますが、地球は自転が遅く、帯状の構造もいくつか形成されますが、依然として低気圧が支配的です。さて、もしもっとゆっくり回転するホット ジュピターがあったら、ベルト構造は形成されず、代わりに非常に異なる気象システムが形成されるでしょう。

これらの惑星の大気圏上層部では、より高温で永遠の昼側からのエネルギーがより低温の夜側へと回転する風が観測されている。来年、ヨーロッパ南天天文台（ESO）の超大型望遠鏡にネットワーク接続される予定のCRIRES（極低温高解像度赤外線分光計）装置のアップグレードにより、地球サイズの惑星で発見された場合、生命の構成要素となる可能性のあるメタンなどの化合物を低温惑星で発見できるようになる。天文学者たちは現在、将来地球のような惑星にも応用できるかもしれない方法を研究しており、（ESOの）超大型望遠鏡は2026年までに完成する予定で、その頃には地球のような惑星の検出が始まるかもしれない。

生命の兆し

しかし、地球サイズの岩石惑星から良質のサンプルが得られたとしても、化合物が本当に生命の証拠であるかどうかはどうやってわかるのでしょうか?スイスのベルン大学の教授ケビン・ヘン氏はこう語った。「地質学はメタンなど生命のように見えるものを作るのに非常に優れています。」バイオシグネチャーを検討する場合、さまざまな条件を満たす必要があり、地質学的にシミュレートできず、大気中に長期間存在し続ける必要があり、つまり非常に安定しているか、何らかの方法で補充され、検出可能でなければなりません。 EXOKLEIN プロジェクトの一環として、Heng 教授は次のような化合物を研究しています。

例えば、塩化メチルとアンモニアが太陽系外惑星の大気中に研究できるほど長く残留できるかどうかは、矮星を周回する小惑星をモデル化することによって調べられました。地球サイズの惑星の場合、大気は時間の経過とともに変化する可能性があるため、これは特に困難です。木星のような惑星を見ると、太陽に少し似ているように見えます。これらは水素で構成されており、微量の金属元素などが含まれています。惑星と恒星の違いに基づいて、天文学者はそれがどのように形成されたかを解明することができ、それがどのように形成されたかを示す化石記録が保存されます。

しかし、より小さな惑星の場合、炭素循環などの要因により、大気は時間の経過とともに大きく変化します。この研究では、地球（太陽系外惑星）用に設計された気候モデルの使用方法と、それを微調整および修正する方法を研究する 8 ～ 10 年が費やされました。機器がより小さな惑星を測定できるようになれば、これらのモデルは収集されたデータに対する潜在的な説明を提供し、化合物が本当に生物学的特徴なのか、それとも地質学的なものとして説明できるのかを理解するのに使用されるだろう。特別な特徴には特別な証明基準が必要です。したがって、何かが生物学を必要としないことと一致する場合、それは生物学が存在しないことを意味します。

私たちは、さらに劇的な運命を辿る可能性のある惑星のモデル化も行っています。赤い星の周りの小惑星が生命を支えるためには、ホットジュピターのように潮汐固定されるような極めて狭い軌道を持つ必要があるだろう。これは、夜側が非常に寒く、おそらく大気中のガスが凝縮して氷になるほど寒いことを意味します。つまり、暴走凝縮が発生し、大気がなくなり、大気が崩壊します。このような崩壊が起きれば、火星のように惑星は冷たくなり、生命の存在しない場所となるだろう。この研究は今のところ理論上の段階だが、欧州宇宙機関のクフ衛星やNASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡などの今後のミッションでは、理論に合致するデータが得られるはずだ。

博歌園｜www.bokeyuan.net

ボコ・ガーデン｜文：イーサン・ビルビー/ホライズン

参考ジャーナル EU Research and Innovation

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