遥か彼方の惑星に生命の痕跡が発見された可能性 - 我々はどれほど興奮すべきなのか？

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）のデータから、しし座の恒星の周りにある太陽系外惑星が、地球上では生物に関連する化学的な目印をいくつか持っていることが示された。しかし、これは漠然とした兆候である。では、この太陽系外惑星にエイリアンの生命が存在する可能性はどのくらいあるのだろうか？

太陽系外惑星とは、太陽以外の恒星の周りを回る惑星である。問題の惑星はK2-18bと名付けられた。赤色矮星K2-18を周回する最初の惑星として発見されたため、この名前が付けられた。K2-18cもあり、これは発見された2番目の惑星である。K2-18bは太陽よりも暗く冷たい恒星であるため、私たちが地球にいるときと同じ明るさを得るためには、この惑星は私たちよりも恒星の近くにいなければならない。

この星系はおよそ124光年離れており、天文学的には近い。では、この太陽系外惑星はどのような環境にあるのだろうか？これに答えるのは難しい。恒星がどのような星なのか、太陽系外惑星がどれくらい遠くにあるのかを知るには十分な性能の望遠鏡と技術を持っているが、惑星の直接画像を撮影することはできない。しかし、いくつかの基本的なことはわかる。

K2-18bにどれだけの光が当たっているかを調べることは、この惑星に生命が存在する可能性を評価する上で重要である。K2-18bは地球よりも恒星に近い軌道を回っており、地球から太陽までの距離のおよそ16％である。もうひとつ必要な測定は、星の出力、つまり1秒間に放射されるエネルギーの総量である。K2-18の出力は太陽の2.3％である。

幾何学的に計算すると、K2-18bは1平方メートルあたり約1.22キロワット（kW）の太陽エネルギーを受けていることになる。これは、私たちが地球で受ける1.36kWの入射光に似ている。K2-18からのエネルギーは少ないが、惑星がより近いため、均等になっている。ここまではいい。しかし、入射光の計算では、雲や惑星の表面の反射率は考慮されていない。

他の惑星に生命が存在することを考えるとき、ハビタブルゾーンという言葉がよく使われるが、これは平均的な表面温度で水が液体の状態にあることを意味する。2019年、ハッブル宇宙望遠鏡はK2-18bに水蒸気の兆候があることを突き止め、表面に液体の水が存在することを示唆した。現在、この惑星には大きな海があると考えられている。

これは当時、興奮のさざ波を引き起こしたが、それ以上の証拠がなければ、興味深い結果に過ぎなかった。現在、JWSTが大気中の二酸化炭素、メタン、そしておそらくは硫化ジメチル（DMS）という化合物を確認したという報告がある。DMSは地球上では藻類によってのみ生成されるため、暫定的な検出は重要である。DMSは地球上では藻類によってのみ生成されるため、現在のところ、生命体なしで自然に生成されることはない。

K2-18bに生命体はいるのか？

これらすべての兆候は、K2-18bが異星人の生命を見つけるための場所である可能性を示唆しているように思われる。しかし、結果がどの程度正確なものなのか見当もつかないため、それほど単純な話ではない。太陽系外惑星の大気に何が含まれているかを調べるには、別の光源（通常は恒星や銀河）からの光が大気の端を通過し、それをわれわれが観測する。化学化合物であれば、特定の波長の光を吸収し、それを同定することができる。

ガラスのタンブラーを通して電球を見るようなものだと想像してほしい。空の状態では完全に見通すことができる。水を入れてもよく透けて見えるが、光学的な効果や色づきがあり、これは宇宙空間の水素や塵の雲に相当する。今度は、赤い食用色素を入れたとしよう。これは、惑星の大気の主な化学成分に相当するかもしれない。

しかし、ほとんどの大気は多くの化学物質で構成されている。そのうちのどれかひとつを探すのは、50色（おそらくそれ以上）の食用色素を異なる量でタンブラーに注ぎ、ある特定の色がどれだけ存在するかを識別しようとするようなものだ。主観的な評価や誤差の余地がたくさんある、信じられないほど難しい作業だ。さらに、大気を通過する光には星の化学成分のシグナルが含まれており、分析はさらに複雑になる。

ほんの数年前、金星に生命が存在するのではないかという関心が高まった。微生物が生成するホスフィンガスの存在が観測によって示されたからだ。

しかし、この発見は後にいくつかの研究によって見事に否定された。天文用語で言えば、すぐ隣の惑星の大気に何が含まれているのか混乱することがあるとすれば、何倍も離れた惑星の分析が難しいことは容易に理解できる。

ここから何が読み取れるだろうか？

太陽系外惑星K2-18bに生命が存在する可能性は低いが、可能性が全くないわけではない。この結果は、地球外生命体についての意見や信念を変えるものではないだろう。むしろ、私たちの世界ではない世界を調べ、より多くの情報を見つける能力が進歩していることを示すものである。

JWSTの威力は、素晴らしい写真を撮ることだけでなく、天体そのものについてのより詳細で正確なデータを提供することにある。どの太陽系外惑星に水があり、どの太陽系外惑星に水がないかを知ることで、地球がどのように形成されたかを知ることができる。

ガス惑星系外惑星の大気を研究することは、木星や土星のような太陽系内の似たような世界の研究に役立つ。また、CO2のレベルを特定することで、極端な温室効果が惑星にどのような影響を与えるかを知ることができる。これが、惑星大気の組成を研究する真の力なのだ。

本記事は、Ian Whittaker氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「Possible hints of life found on distant planet – how excited should we be?」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。