地球外生命体の探索において、科学者はなぜ地球の生命体を参考にするのでしょうか?

画像キャプション：エウロパの氷の下の海洋世界は生命が存在する可能性があると考えられている

エウロパ・クリッパー探査機の打ち上げにより、人類は地球外生命体の探査において新たな重要な一歩を踏み出した。このミッションは、エウロパの氷の地殻の下の海の奥深くまで探査し、惑星上で居住可能な環境があるかどうかを調べることになる。

こう尋ねる人もいるかもしれません。「なぜ天文学者はいつも地球上の生命体に基づいて地球外生命の兆候を探すのでしょうか?」地球外生命体が私たちとは全く異なる可能性はないでしょうか?

科学者にとって、地球外生命体の探索は見知らぬ場所でかくれんぼをするようなものです。慣れ親しんだ家でかくれんぼをすると、ベッドの下、クローゼットの中、ソファの後ろなど、よくある隠れ場所が簡単に思い浮かびます。しかし、なじみのない環境では、想像もできない隠れた隅に課題が潜んでいます。

科学者たちは地球外生命体を発見するための新たな方法を見つけるためにも懸命に取り組んでいますが、科学者が想像できる範囲は地球上の生命体に基づいているため、現時点ではまだ探究が続いています。それで、この星間の隠れんぼゲームで、科学者は未知の生命体の謎を解明できるのでしょうか?

0 1 より詳しい調査

太陽系内の惑星で地球外生命体を探すことは、間違いなく最も直接的かつ簡単な方法です。

1976年早くも、NASAのバイキング1号ミッションは火星での生命探索の旅に乗り出しました。火星は地球に最も近い隣星であるため、火星での生命の兆候を探すことがバイキング1号の主要かつ最も重要な科学的ミッションです。着陸機は火星の表面に着陸してすぐに、この異星の土壌で生命の痕跡を掘り起こそうと試み始めました。

画像キャプション: 1976年8月にバイキング1号着陸船が撮影した火星の写真

当時の科学者たちは、火星の生命は地球の生命とは大きく異なる可能性が高いことを知っていたため、特定の生命体や分子の探索に限定しませんでした。代わりに、彼らは、物理的な形だけではなく、仕事中の生命の微妙な兆候を捉えることを目的とした一連の実験を設計しました。

たとえば、地球上の植物は光合成によってエネルギーを吸収し、成長します。光合成には太陽光と二酸化炭素の関与が必要です。そこで、「バイキング1号」の科学者たちは、火星の土壌が空気中の二酸化炭素を吸収する能力を持っているかどうかをテストする実験を巧みに設計した。

実験中、着陸機は火星の表面から土壌サンプルを採取し、光を照射して、土壌が二酸化炭素を吸収したかどうかを正確に測定した。しかし、実験結果では火星の土壌に光合成の痕跡は見られなかった。

着陸船には、さらに2つの実験装置が搭載されている。1つは二酸化炭素ガスを使用し、もう1つは糖とアミノ酸を使用する。どちらも地球上の生命が好む「珍味」であり、火星の土壌に微生物が増殖している兆候があるかどうかをテストする。

最終的に、これら 3 つの実験の結果から、ほとんどの科学者は、火星の表面には生命はおそらく存在せず、少なくとも光合成したり、成長するために糖分に依存したりする生命は存在しないという結論に達しました。しかし、科学者たちは、火星の表面の下に生命の痕跡が隠されているかどうか、あるいは火星の表面の奥深くに生命が潜んでいるかどうかさえまだ判断できていない。

0 2 長距離探査

太陽系内の探査と比較すると、太陽系外での生命の探索は間違いなくより困難であり、まったく異なる技術的手段を必要とします。

地球に最も近い太陽系外惑星はプロキシマBで、約4.2光年離れています。これらの遠く離れた惑星は手の届かないところにあり、現在の技術レベルでは、人類は探査機を送り込んで現地での探査を行うことができません。

太陽系外惑星での生命の探索は、隣の家でかくれんぼをするのに似ていますが、窓から覗くことしかできず、直接足を踏み入れることはできません。正しい視点から隠れ場所を見つけることができるかもしれませんが、あなたの目に触れていない隠れた角がどれだけあるかはわかりません。

画像キャプション: ハッブル宇宙望遠鏡で撮影されたプロキシマ・ケンタウリ。地球から約4.2光年離れており、太陽に最も近い恒星です。それを周回する惑星には生命が存在するのでしょうか?

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のような最先端の観測ツールは、太陽系外惑星の大きさや中心星からの距離を明らかにし、さらには大気のガス組成を検出することさえできるが、これはこうした基本的な情報を得ることに限られている。科学者はこの情報をどのように活用して生命の痕跡を探すのでしょうか?

天文学者たちは当初、酸素を探すことで生命を探しました。地球上では生命活動によって大気中の酸素の大部分が生産されているため、ある惑星の酸素も地球外生命体によって生産されている可能性があります。

しかし、研究が進むにつれて、科学者たちは酸素は非生物的手段によっても生成できることを発見しました。そのため、天文学者たちはもはや酸素だけを探すことに限定されず、酸素、水、メタン、二酸化炭素などのガスの組み合わせに注目し始めています。科学者たちは、生命の存在しない惑星にこれらすべてのガスの組み合わせが同時に存在する可能性は低いと考えているからです。もちろん、この判断は絶対的なものではありません。

画像キャプション: 特定の元素は特定の波長の光を放射するため、科学者はスペクトルに基づいて遠くの惑星の大気が何でできているかを判断できます。

これらのガスの組み合わせを探すのは、かくれんぼでソファの後ろを探すようなものです。科学者たちは何が見つかるかは確実には分かりませんが、探せる場所は限られているので、可能性のある場所はすべて試して探検する価値があります。科学者は他にどこを見ることができるでしょうか?

0 3地球外生命体を探すには？

かくれんぼをすることと地球外生命体を探すことの間には、2 つの本質的な違いがあります。

まず、かくれ​​んぼをするときは、たいてい誰かが一緒に遊んでいることがわかります。しかし、地球外生命体の探索において、科学者たちは宇宙に他の生命体が存在するかどうかはわかっていません。宇宙には何も存在しないのかもしれないし、あるいは私たちの周りの星の近くに静かに異星生命体が存在しているのかもしれない。

地球外生命の決定的な証拠が見つかるまでは、科学者は宇宙に生命がどれほどありふれた存在であるかを判断することはできないだろう。

第二に、ほとんどの科学者は地球外生命体が意図的に隠れているとは考えておらず、単にその痕跡がまだ見つかっていないだけだと考えている。より高度な文明は意図的に発見を避けているかもしれないという説もあるが、研究者たちは太陽系内ではそのようなことは起こりそうにないと考えている。

ほとんどの天文学者や宇宙生物学者は、地球上の生命体に似た生命体を探すことに探索範囲を限定すると、まったく異なる生命の兆候を見逃してしまう可能性があることをよく知っています。しかし、科学者はこれまで地球外生命体の存在を実際に発見したことがなく、その探索をどのように行うかは実に大きな課題です。この場合、何もしないよりも、何らかの実行可能な方向（つまり、地球上の生命の形態を参考にする）で探索を始める方がはるかに良いでしょう。

バイキング1号のような探査機を使った実験や酸素の探索は、科学者が地球外生命体を発見することを保証するものではないが、発見に役立つ可能性はある。たとえそうでなかったとしても、明らかな可能性を排除し、より捉えにくい手がかりに焦点を当てることができます。これが、科学者が現在、地球の生命を参考にして地球外生命を探索している理由でもあります。

参考文献

https://theconversation.com/why-do-astronomers-look-for-signs-of-life-on-other-planets-based-on-what-life-is-like-on-earth-227658

編集者: Wen Xing

企画：Liu Kun、Li Peiyuan、Zhang Chao、Yang Liu

レビュー者: 北京天文館研究司書 Li Xin