他の惑星に生命体があるというシグナルは何ですか？ – アルステクニカ

去る6月、天文学者たちは残念な発見を報告しました。 ジェームズウェブ宇宙望遠鏡は、エイリアンの生命体を見つけるために最もエキサイティングな惑星系の1つに属するエイリアン惑星である岩石惑星TRAPPIST-1 Cの周りの厚い大気を見つけることに失敗しました。

この発見は、TRAPPIST-1システムのもう一つの惑星である近隣の惑星TRAPPIST-1 Bに関する同様のニュースによるものです。 その暗くて赤い星には7つの岩の世界があり、そのいくつかは居住可能なゾーンにあります。 このゾーンは、表面に液体の水が存在する可能性があり、他の世界の生命体が繁栄する可能性がある星から離れています。

生命体が存在する場合、それを検出するために必要なのは新しい質問ではありません。 ところがJWSTのおかげでいよいよ実用化されています。 今後数年以内に、望遠鏡は遠い星の周りを公転する多くの有望な惑星の大気を垣間見ることができました。 このような大気の化学的性質の中に隠されているのは、私たちの太陽系を超えた生命体の最初のヒントかもしれません。 これは難しい問題を提示します。 生命の真の化学的特徴は何ですか？

ワシントン大学の惑星科学者ジョシュア・クリスサンセン・トートン（Joshua Krissansen-Totton）は、次のように述べています。 これは、宇宙全体に対する私たちの視点を変えることです。」

そのようなバイオメトリックを検出するために、科学者は地球外惑星を観察して収集することができる限られた情報を活用して作業するための賢い方法を見つける必要があります。

状況に応じた化学物質

JWSTを含む最も強力な望遠鏡でさえ、地球外惑星をほとんど「見る」ことはできません。 概して、天文学者は星のちらつきだけでこれらの遠い世界を知っています。

惑星を直接見るのではなく、天文学者は望遠鏡を星に訓練し、惑星が太陽と望遠鏡の間を「通過」または通過するのを待ちます。 惑星が移動すると、わずかな星の光が大気を通過し、大気の化学物質に応じて特定の波長の星を暗くします。 その結果、星の明るさが低くなり高くなる現象は、移動する惑星の化学バーコードと同じです。

おそらく最も直感的な方法は 生体署名を探す そのバーコードで生命体によって生成されたのが明らかなガスを見つけることです。 しばらく科学者たちは、光合成のために地球上に豊富な酸素がスタンドアロンの生体特徴として作用すると考えていました。 しかし、酸素は他の過程で起こり得る。 たとえば、日光は惑星の大気中の水を分解する可能性があります。

そしてその問題は酸素だけに限られたものではありません。 生命体が生産するほとんどのガスは、生命体なしで発生する可能性があります。 したがって、今日の科学者たちは、単一のガスをそれ自体で生体特徴として扱うのではなく、文脈に従って考慮する傾向があります。

例えば、メタンは、生命体の有無にかかわらず生産することができる。 それ自体は説得力のある生体署名にはなりません。 しかし、メタンと酸素を一緒に発見することは「とても興味深い」とハーバード大学の惑星科学者であるロビン・ワードワース（Robin Wordsworth）は言います。 命なしでその組み合わせを作り出すことは非常に難しいです。 同様に、Krissansen-Tottonと同僚の研究では、最近、二酸化炭素などの適切な量の他のガスと一緒にメタンを発見した場合 命がなければ説明するのは難しいでしょう。

時間が経つにつれて、地球の惑星の大気がどのように変化するかを観察することは、弱い生体特性を強化するための貴重な文脈を提供するかもしれません。 例えば、オゾン濃度の季節的な変化は以下の通りである。 人生の指紋になることもある科学者たちは2018年に報告しました。

家ではない驚き

もちろん、「酸素やメタンなどの個々のガスを探しているなら、他の場所にどのような生命体があるかについての仮定が組み込まれています」とKrissansen-Tottonは言います。 それで、一部の科学者は、地球の生化学に似ていると外国の生化学が想定していない不可知論的な生体特徴を開発しています。

不可知論的な生体特徴の1つは、エイリアン惑星大気の化学的「驚き」の程度、つまり科学者が化学的不均衡と呼ぶことです。

平衡に近い雰囲気は化学的に興味深いものではありません。 まるで実験室の閉じたガスフラスコに似ています。 もちろん、実験室フラスコほど退屈な惑星はありません。 惑星大気の化学反応は星によって推進することができ、火山活動などの地質学的プロセスは不均衡を増大させ、大気の化学的驚きを高める可能性があります。

生命体は惑星を平衡状態から遠ざけることもできる。 そして、地球外の生命体がある種のガスを生成すると仮定すると、彼らは惑星の大気をそうでない場合よりもはるかに平衡状態から押し出すことができます。 しかし、不均衡だけでは「明確な指標ではない」とKrissansen-Tottonは言います。

2016年、彼と彼の同僚は熱を計算しました。 大気の不均衡 太陽系のすべての惑星と土星の月タイタンの。 この測定によると、地球の大気は極端なものであった。 ただし、計算に海が含まれている場合にのみ可能です。 海との相互作用を無視すると、地球の大気は実際に もっと近い 火星の大気より平衡を成す。

それにもかかわらず、生物学を指していなくても、平衡状態から遠く離れた地球外惑星大気を発見すると、天文学者は次の事実を知ることができます。 何 Krissansen-Tottonは、「私たちが理解しなければならない劇的な方法で雰囲気を変える」興味深いことが起こっていると言います。

エール大学の科学哲学者であるDavid Kinneyは、最近サンタフェ研究所の生物物理学者クリス・ケンペスと協力して新しい方法を開発しました。 不可知論的生体特徴の検出。 信じられないほど簡単なアイデアです。 生き物を探すには、最も奇妙な惑星を探してください。

地球外の生命体が何であるかについての仮定がない場合、実際にはどんなガスでも正しい文脈で生体特徴になる可能性があります。 2016年、MIT天体物理学者Sara Seagerと同僚は次のリストを提案しました。 約14,000個の分子 可能な生体特徴と考えられています。 KinneyとKempesは、セット内の奇妙なイメージアウトを認識するように設計された機械学習アルゴリズムに触発された方法とともに、化合物のリストを使用して評価方法を開発しました。 これは、他のバーチャルスタンバイセットと比較して、バーチャルエイリアン惑星大気の「奇妙さ」を正確に定義し、スコアを付ける方法につながった。

KinneyとKempesは、セット場で最も奇妙な雰囲気が生命を抱く可能性が最も高いと主張しています。 これはいくつかの基本的な仮定に基づいています。 宇宙の生命体はまれで、惑星の大気に痕跡を残し、生命体がなければそのような痕跡を模倣することは困難です。 もちろん、これらの仮定は偽と見なされる可能性があるとKinneyは言います。 しかし、「いかなる仮定もしないためには、今回のように深刻な不確実性がある分野では言うまでもなく、ある種の科学的進歩も成し遂げることが非常に難しいと思います」と彼は付け加えました。

まず、非生命を理解する

そのような不確実性を減らすために、科学者たちは潜在的な生体特性の生命ではなく説明を自信を持って排除することができなければなりません。 そのためには、地球外の地質学と大気化学の徹底的な理解が必要です。 したがって、一部の科学者は、惑星が居住可能かどうかに焦点を当てるのではなく、明らかに生命のない惑星を研究することは、地球外の生命体の探索を強化すると主張しています。

「住んでいる可能性についての質問を始める前に、まず惑星について学ぶ必要がある本当に基本的なものが多すぎます」 岩石エイリアン惑星天文学の概要 2022年の天文学と天体物理学の年次レビューで。

1つの大きな質問は、JWSTが観察できる潜在的に岩の多い惑星に大気があるかどうかです。 居住可能ゾーン惑星が望遠鏡の到達範囲内にある唯一の星は、TRAPPIST-1のような赤い矮星です。 これらの星は、多くの科学者が必然的に居住可能な惑星の大気を排除すると考える過酷な放射線を噴出する不快な習慣を持っています。説明できます。

赤い矮星は天の川で最も一般的な星でもあります。 したがって、岩石から成る惑星が大気を維持できない場合、潜在的に居住可能な世界の数は実質的に減少します。

十分に観察できれば 岩のようなエイリアン惑星Wordsworthは、「私たちは、生体署名が何を意味するのかを理解するためにはるかに強力な立場にあります」と言います。 「エイリアンの惑星が私たちに提供する本当に強力なものの1つは統計です」

「生体特徴」という言葉は喫煙銃を連想させることができます。 しかし、クリッセンセン・トトン氏は、「エイリアンの惑星生命体の発見は、漸進的な証拠の蓄積になるだろう」と述べています。

証拠が引き続き出てくると、科学者たちは岩石の惑星の仮説を厳格な方法でテストして再評価することができます。

Kreidbergは、「天文学はその核心がまさに発見科学です」と述べています。 「私たちがどんなによく構築した計画やフレームワーク、システムでもデータを得て物事を観察し始めるやいなや、すべてがひっくり返されました。」

エリス・カッツは、研究について書くことが研究よりも楽しいことに気づいた元科学者の一人です。 彼女はオーストリアのグラーツに住んでいます。 彼女を探す ツイートをサイトに埋め込む。 この記事はもともと次のページに掲載されました。 わかるマガジン、Annual Reviewsの独立したジャーナリズム活動です。 サインアップ ニュースレター。