太陽系外惑星でこれらの化合物を発見した場合、そこには高度な文明が存在する可能性が高い

他の恒星を周回する太陽系外惑星の数が増え続けている今、天文学者が高度な文明の痕跡を探すのは自然なことだ。そのような兆候は、生物学的または技術的な起源を持つかもしれない。

（SETIなどが行ってきたように）電波信号を探す代わりに、少し違うものを探すとしたらどうだろう？技術社会が作り出した大気汚染の証拠はどうだろう？結局のところ、我々はこの地球上で大気汚染に慣れ親しんでいるのだ。これが、MITのSara Seager氏と国際的な科学者チームによる『Scientific Reports』誌の論文の主旨である。彼らは、生命が作り出したものではない化学物質を探すことで、技術文明が発見される可能性を示唆している。具体的には、三フッ化窒素（NF₃）と六フッ化硫黄（SF₆）を提案している。地球上の生命体はN-F結合やS-F結合を持つ分子を生成することは知られておらず、これには完全にフッ素化されたN化合物やS化合物も含まれる。

実際、この論文によれば、フッ素は地球上の生命の化学からはほぼ除外されている。他の自然の過程でも、フッ素は大量には生成されない。そうなると、残るのは人工的な（工業的な）汚染だけということになる。言い換えれば、これらのガスは産業活動の大気中の副産物ということになる。ここ地球では、産業革命が始まって以来、その量は（ほとんど存在しない状態から）急速に増加した。

高度文明の化学的痕跡を探る

最近わかってきたように、天文学者は太陽系外惑星の大気中のガスをより詳細に探索できるようになった。そして、その検索は生命を示すかもしれないガスを発見する。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）による観測では、生物由来のガスの証拠を示している可能性がある。この望遠鏡は、惑星の恒星からの光がその惑星の大気を通過する際に分解する様子を観察できるが、そのガスの指紋がデータに現れるのだ。JWSTによる分光観測は、天文学者が何十年も待ち望んできた強力なツールである。しかし、すべての発見が生物由来のガスである必要はない。同じ技術を使って、技術由来のものを探すこともできる。その中には、Seager氏のチームがテクノシグネチャーとして示唆したものも含まれる。

太陽系外惑星の大気からそれらの証拠を見つけるために、Seager氏のチームは “スペクトル・ファランクス・プロット”と呼ばれる新しいツールを作った。基本的には、ガス分子のスペクトルのすべてのスペクトルのピークを視覚的に比較することができる。似たようなピークを持つ分子をグループ化する。これにより、スペクトル・クラスターのさらなる分析が可能になる。さらに研究チームは、このデータを使ってモデル大気のシミュレーションも行っている。その結果、科学者がターゲットとする惑星で検出したいガスの大気存在量の近似値が得られる。チームはまた、自然の生化学的プロセスによって生成される化合物の「天然物データベース」も管理している。これは、非生物学的（工業的）プロセスで生成される可能性が高い完全フッ素化化合物のユニークな性質を理解するのに役立つ。

その他の生命の兆候についてはどうだろうか？

天文学者が探し出せる生命の手がかりは、生物学的・工業的プロセスだけではない。他にも、さまざまなテクノシグネチャーが存在する可能性がある。人工的な光、惑星上あるいは惑星を取り囲む巨大構造物（ダイソン球など）、廃熱やその他の放出物、電波信号などである。

天文学と天体物理学の分野には、驚くべきデータがあふれている。天文学者は、他の文明からの技術的な痕跡を含む可能性のある情報の金鉱の上に座っていることが判明した。これらのデータは、あらゆる波長での天空調査や太陽系探査から得られたデータの流れから得られたものである。このような情報の宝庫に、機械学習アルゴリズムやAIの台頭を組み合わせれば、テクノシグネチャーを探すための洗練されたツールを手に入れることができる。これらのツールは、生命や高度な文明の存在を示す可能性のある調査データの異常を特定するのに役立つ。

ビッグデータを使って高度な文明を探す

2019年、George Djorgovski率いる天文学者グループは、”Data-driven Approaches to Searches for the Technosignatures of Advanced Civilizations”と呼ばれるワークショップを開催した。このワークショップはケック宇宙研究所によって開催された。その目的は、他の惑星探査の進歩とデータ駆動天文学の発展に照らして、異星人のテクノロジーの証拠を探すことを再検討することであった。パンデミック（世界的大流行）の影響で開催が遅れたものの、このワークショップの最終報告書は非常に興味深い内容となっている。ワークショップの背景と動機を概説し、天文学データのビッグデータベースを利用するための方法論を検証している。

特に、テクノシグネチャーを示す可能性のある「異常値データ」を発見するための機械学習に焦点を当てている。また、大規模データベース（ダイソン構造などを含む）から何を探すべきかについても触れている。最後に、データベースから探すべき他のタイプのシグナルと、太陽系内のアーティファクト探索の可能性について概説している。

興味深いことに、この報告書は、天文学と天体物理学における予期せぬ発見が、他の場所での生命探査の結果としてもたらされることも示唆している。このワークショップの重要な成果は、テクノシグネチャー探索は、Freeman Dysonの “SETI調査の第一法則”、すなわち、”異星人が発見されなかったとしても、興味深い結果が得られるように、異星人文明の探索は計画されるべきである “に合致した方法で実施されるべきであるということである。テクノシグネチャー探査に対するこのアプローチは、NASAのバイオシグネチャーに対するアプローチと一致している。

“探索”の社会的受容

しかし、他の場所での生命探査における最大の要因のひとつは、科学的なものではない。それは社会的なものである。Seager氏の論文もケック宇宙研究所の報告書も言及しているように、このような探索を行う際には、私たち自身のバイアスを検証しなければならない。長い間、人々は他の文明が私たちに「宇宙こんにちは」とビームを送るだろうと単純に考えていた。あるいは、空飛ぶ円盤に乗ってやってくるだろうと。両論文が示唆するように、他の文明からのシグナルは、我々が予想するよりもはるかに繊細で異質なものかもしれない。

“社会的”方程式のもう一つの部分は、他の場所で生命を探すには、かなりの公的支援が必要だということである。ケック宇宙研究所の報告書にはこうある：「現在、SETIとテクノシグネチャーの探索は、肯定的な反応と否定的な反応が混在している。過去の論文や主張の多くは誤りであり、科学的に検証されていないとんでもない主張をする者も出てきた。太陽系外惑星の探査が始まったときも同じような状況だった。太陽系外惑星という分野が主流になるには、多くの検証が必要だった。テクノシグネチャーの本格的な探索には、財政的な支援（つまり公的な支援）が重要なのだ」と。

ケック宇宙研究所の報告書では、科学者は、科学と発見の利害関係を説明するのに役立つ方法で聴衆にアプローチすることを示唆している。一般市民向けのメッセージは、コミュニティ内部で査読の支持を得るためのメッセージとはまったく異なるものになるだろう。そしてもちろん、資金提供機関は、天文学、天体物理学、そして他の場所での生命探査の分野を発展させるためにできることをしている、正当な科学チームからの資金提供提案を見る必要がある。特に、科学者が宇宙の生命探査において太陽系外惑星とその大気の詳細な研究を行えるようになった今、このような一般向けの教育への複合的なアプローチが重要になるだろう。

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