宇宙にビールはありますか？|天文学

宇宙は寒くて不毛の場所です。そこには何も存在できません、何も！」ドナルドダックの無名のおじで天文学の教授であるルートヴィヒ・フォン・ドレイクは、彼の天文台の高い椅子に座っています。彼が撮影されているのを見ると、彼は落ちて、大きな音を立てて床に着地します。「今まで見たことのない星が見えるようになりました！」彼はうめきます。彼は本が山積みになっているテーブルに近づきます。それらの中で最も分厚いのは、彼自身が書いた宇宙旅行ガイドです。 45 分間の独白の中で、彼は太いドイツ訛りで、人類がどのようにして太陽系の惑星を発見し、それらの周りをうろついている可能性のあるあらゆるものについて空想にふけったかを語っています。彼はときどき大きな山から本を拾い上げて読み、さりげなく部屋の隅に投げ捨てる。彼は、コペルニクスとガリレオについて、ケプラーの火星人に関する夢、フォンテネルの他の惑星の生命についての推測、さらにはジョン・ハーシェルのグレート・ムーン・デマについて語っています。サイエンスフィクションがカラフルなカートゥーンに命を吹き込まれます。毛むくじゃらの宇宙生物と空飛ぶ円盤が画面上を飛び交います。最後に教授の言葉があります。彼はこれらすべての空想がポピーコックであることに気づきます。その何もない、不毛の空間に住むことはできません！しかし、彼が話していると、フォン・ドレイクは彼の物語の 1 つから黒い火星人ロボットに誘拐されます.

漫画、Inside Outer Space 、ウォルトディズニーのワンダフルワールドオブカラーの一部です、1960年代からのテレビシリーズ。ぼんやりしたアヒルの教授が多数のエピソードを主催し、それぞれに独自のトピックがあります。飛行の歴史、色のスペクトル、宇宙など、宇宙時代のアメリカの子供たちにとって刺激的なものです。

ルー・アラマンドラは、1960 年代の科学狂気の時代に 10 代を過ごしました。彼はニュージャージー州のカトリックの家庭で育ちました。彼の祖父母はイタリアからの移民で、彼は学校に行くまで英語を話すことを学びませんでした。彼は今でも、土曜の夜に放送されたルートヴィヒ・フォン・ドレイクのディズニーのアニメをはっきりと覚えています。「フォン・ドレイクは、星間媒体 (星と惑星の間の空の空間) を、何も存在できない不毛の場所と呼びました」と彼は私に話します。「60年代に私たちが知っていたのはそれだけでした。今、私たちはよく知っています。星間空間は、地球でも見られる分子でいっぱいです。」

ある水曜日の朝、ライデン天文台を訪れているアラマンドラと話をします。彼は巻き毛の背の高い男で、こめかみが白髪になっています。彼のアクセントは、ザ・ソプラノズのイタリア系アメリカ人のマフィアを少し思い出させます .私たちが話している間、彼のオフィスのドアが時々開きます。彼らは、最新の研究結果について彼の意見を緊急に必要としているか、一緒に書いている記事を修正する必要があります。彼は彼ら全員に午後に戻ってくるように言います。「自分のオフィスや電話から遠く離れた場所にいると、断りやすくなります」と彼は言います。そのオフィスは、カリフォルニア州にある NASA のエイムズ研究センターにあります。 1983 年以来、アラマンドラはアストロケミストリー研究所の所長を務めており、シミュレートされた宇宙条件で分子がどのように振る舞うかを研究しています。宇宙化学 (宇宙化学) は比較的新しい分野であり、アラマンドラはこの分野のパイオニアです。

宇宙時代のピークである 1969 年 7 月 20 日、アポロ 11 号の月面着陸の後、何億人もの人々がテレビやラジオにくぎ付けになりました。彼らは背景の干渉の上に、ニール・アームストロングの言葉を聞いた。

当時、宇宙飛行士が浮遊していた星間空間の化学組成について、私たちがほとんど知らなかったことは驚くべきことです。確かに、地球に比べて、宇宙は非常に空っぽです。

それでも、スペースが完全に空ではないことはわかっていました。 20 世紀初頭、星の多い地域の望遠鏡写真には、星がまったくない奇妙な暗いスポットが写っていました。それらは、背後にある星の光を吸収するガスと冷たい宇宙塵の大きな雲であることが判明しました。しかし、これらの暗い雲の中に隠されているものは、分光法を使用して可視化できる可能性があります。

すべての原子は特定の波長で吸収および放出することができるため、スペクトル上に吸収線と輝線の固定パターンが生じます。この「指紋」は分光器で測定できます。 Michel Mayor と Geoff Marcy は、ドップラー法を使用して星の移動速度を決定できるように、星のスペクトルでこれらの線の波長の変化を測定しました。

スペクトル線を持つのは個々の原子だけではありません。原子の組み合わせである分子も、特定の波長で光を放出します。これらの波長は、分子の動きによって決まります。最も単純な分子である水素は、2 つの水素原子が結合したものです。 2 つの原子が 2 つの電子を共有しているため、この組み合わせが可能です。弾性バンド (電子) で接続された 2 つの小さなボールとして見ることができます。エラスティックは柔軟であるため、一種のストレッチ運動のように、原子は前後に動くことができます。そして、彼らはさまざまな速度でそれを行うことができます。速度や方向を変えると、光の粒子を放出します。光子と呼ばれるこれらの粒子は、それぞれ特定の波長を持っています。つまり、宇宙のガス雲から放出される光には、雲内の分子のスペクトル線 (フィンガープリント) が含まれているということです。つまり、ガス雲からの光から、どのような分子が含まれているかがわかります。

分子は、20 世紀半ばまで宇宙で最初に検出されませんでした。それらのスペクトル線は非常に長い波長を持ち、電波望遠鏡と赤外線望遠鏡でしか検出できないため、これは以前は不可能でした。 1800 年、ウィリアムハーシェルは宇宙からの赤外線放射を初めて検出しましたが、より優れた機器が開発されるまでには長い時間がかかりました。

電波天文学も、第二次世界大戦中に開発された技術のおかげで、1960 年代まで勢いを増しませんでした。フランク・ドレークと彼の仲間は初期の SETI 実験にそれを使用しましたが、星形成に関心のある天文学者は電波も研究しました。ガスとちりの雲は主に若い星のグループの真ん中に見られ、星が雲の中で生まれたことを示唆しています。雲が冷めると、その中の粒子の動きが遅くなり、雲が自身の重力で崩壊します。その後、雲の真ん中にある物質が凝縮し、新しい星が形成されます。天文学者は、誕生雲からの電波スペクトル線を研究することで、この形成過程についてもっと知りたいと考えていました.

電波観測を使用して星間ガスと塵の雲で発見された最初の分子は、1 分子あたり 2 つ以下の原子という非常に単純な組成を持っていました。 1969 年 3 月、これまでで最も複雑な分子の発見が発表されました。化学式 CH₂ を持つホルムアルデヒドです。 O. 電波天文学者ルイス・スナイダーが筆頭著者であるこの発見を発表した記事は、「水素以外の少なくとも 2 つの原子を含む分子が星間物質で形成される可能性がある」という言葉で締めくくられています。

この声明には、ある程度の驚きが見られます。それまで、宇宙には何も見つからないと想定されていました。それはルートヴィヒ・フォン・ドレークの「不毛の地」であり、分子が生き残ることができない神に見捨てられた虚空でした.そして現在、星の間の空間が複雑な化学物質で溢れていることを示唆する実験が行われています.スナイダーの論文は月面着陸の 4 か月前に登場したため、コントラストがさらに大きくなりました。人類は宇宙飛行士を宇宙に送ることができましたが、そこに含まれる豊富な化学物質については知りませんでした.

アラマンドラは、天文学者たちをまだ待ち望んでいた多くの発見のすべてを考えると、笑って首を横に振ります。 1968 年、彼はニュージャージー州の小さなカトリック大学であるセントピーターズカレッジを化学で卒業しました。「奇跡的に」と彼自身が言うように、彼は博士号を取得するために選ばれました。国内で最高の化学部門の1つを持っていた名門バークレーでの研究。彼の指導者は化学者のジョージピメンテルでした。化学レーザーも発明した多面的なピメンテルの多くの関心の 1 つは、彼の研究室でガスの赤外線スペクトルを測定することでした。彼は、この技術を応用して、生命体に由来するガスを検出することで、火星に生命が存在するかどうかを調べたいと考えていました。 NASA は、火星を通過した無人探査機マリナーに彼が自作したスペクトログラフを送りました。分光器は生物学的物質を発見しませんでしたが、惑星の表面の温度と状態に関する多くの情報を提供しました。これに続いて、NASA は宇宙飛行士として訓練を受ける最初の科学者グループの一員としてピメンテルを選びました。しかし、彼がおそらく宇宙に行くことは決してないだろうことが明らかになったとき、彼はプログラムから撤退しました.

ピメンテルの下で勉強している間、Lou Allamandola は研究室で赤外分光法について学びました。博士号を取得した後、彼は米国の西海岸から少し離れたオレゴン州で研究職を見つけました。1976 年に契約が満了したとき、新しい仕事を見つけるのは困難でした。「石油危機が襲い、研究に利用できる資金はほとんどありませんでした」と彼は説明します。「10 年前なら 4 ～ 5 件のオファーがありましたが、約 80 件の断りがありました。妻と私はちょうど二人目の子供を産んだばかりで、将来について少し途方に暮れていました。その後、ジョージ・ピメンテルから電話がありました。彼は私のために作られたポジションについて聞いていました.理論天文学者であるメイヨー・グリーンバーグの知人は、星間塵雲の化学プロセスをシミュレートするための研究室を設立したいと考えていました。それが私の耳に響く音楽でした。それからジョージは言った。あなたのオランダ語はどうですか？」

その後のグリーンバーグとの電話で、アラマンドーラは、ライデンにあるグリーンバーグの研究室で行うことになる仕事にますます熱心になりました。それまで、天文学者は、星が形成されている領域の視界を暗黒の塵の雲が遮っていたため、主に宇宙の塵が刺激的であると感じていました。しかし、グリーンバーグはそれらが魅力的だと感じました。彼は、宇宙塵の粒子が雪玉のような水の氷の外層で覆われており、その中に酸素や炭素などの他の化学物質が溶解しているのではないかと考えていました。アラマンドラは、グリーンバーグがこの結論に至った経緯を次のように説明しています。宇宙を漂う水蒸気は、ここ地球上で外が凍ると窓に氷の花が見えるのと同じように、シリコン上に凝縮します。ガラスが空気を冷やし、空気中の蒸気が凍ります。それは魔法ではありませんが、何らかの理由で、雪玉はほとんどの天文学者にはまだ思い浮かびませんでした。」

グリーンバーグとアラマンドラは、宇宙の他の場所では不可能なあらゆる種類の化学プロセスが発生する可能性があるため、凍ったダスト粒子に興味を持ちました。「宇宙の真空を漂う孤独な分子を想像してみてください」とアラマンドラは説明します。「数億年後、別の分子に出会い、反応して新しい分子を形成します。分子が宇宙の塵に定着した氷の中に密集していれば、そのプロセスは加速されるでしょう。」

星間空間に比べて密度が非常に高い氷は、分子が集まる場所のような役割を果たします。ダスト粒子の表面が星に照らされると、あらゆる種類の化学プロセスが活性化されます。星の紫外線によって供給されるエネルギーにより、小さな化学構成要素からより大きな分子を形成することができます。グリーンバーグの疑惑が正しければ、星間氷粒の中で広範囲の複雑な分子が形成される可能性があります。おそらく、地球上で有機体を作るための化学物質は、もともと宇宙から来たものです.

そして1976年、アラマンドラと彼の若い家族はライデンに引っ越しました。彼はそこに 8 年間滞在することになっていたが、彼のオランダ語は「まだ妥当だ」と言う。彼は、1970 年代のライデン研究所の研究チームの写真を見せてくれました。男性8名、女性1名です。彼らは長髪で、黒縁の眼鏡をかけており、男性の中には濃いひげを生やしている人もいます。グリーンバーグ自身がグループの前にいます。灰色の髪、青いロールネックのセーター、ツイードのジャケットを着た小柄な男です。研究室のアシスタントは、複雑に見える機器に囲まれています。

アラマンドラは、1970 年代の研究は現在とは大きく異なっていたと私に語っています。「私たちはこれらのものを持っていませんでした」と彼は言い、ラップトップの画面をタップします。「以前は食堂で何時間も話し合うのが普通でした。科学について。記事を読みたい場合は、図書館に行き、そこで午後を完全に平和で静かに考えることができました。今でも、座って読書をして午後を過ごしている人は多くありません。他の多くのことをしなければならないというプレッシャーは常にあります。会議では、人々はスピーカーの話を聞くよりも、メールをチェックします。ラップトップでは、科学文献の正典全体を指先で操作できますが、それは情報をより迅速に吸収するという意味ではありません。機械がどのように世界を支配するかについてのシュワルツェネッガーの映画があります。私の意見では、ある意味で、彼らはすでに持っています。」

アラマンドラは次の写真を見せてくれました。研究者が周りに立っていた機械のクローズアップです。「ほら、これは氷のシミュレーションチャンバーです。普段、複雑な測定器の説明は苦手なのですが、これはとても簡単です。私たちが再現したい宇宙の状況を正確に再現します。」説明がなくても、マシンは確かに複雑で、コンピューターの内部のように見えます。チューブがねじ込まれた一種のビスケット缶を対象としたランプがあります。「これは紫外線を放出し、星をシミュレートしました」とアラマンドラはランプを指して言います。「ビスケットの缶は砂塵の雲を表しています。その中には、アンモニアと一酸化炭素という、宇宙でよく見られる 2 つの分子を含む深く冷却された水氷のサンプルがありました。その後ろの管は分光器でした。それは光を捉え、氷の中で分子が形成されたかどうかを記録し、もしそうであればどの分子かを記録しました。」

出来た。アラマンドラは 2 つのスペクトルを見せてくれます。1 つは紫外線を照射する前と 2 時間後です。最初のスペクトルは、氷サンプルの成分である水、一酸化炭素、およびアンモニアの線のみを示していました。しかし、2 番目には多数の新しいスペクトル線が含まれており、基本的な成分から形成された新しい大きな分子の存在を示しています。

この結果は壮観でした。星の近くでは、宇宙塵粒子の氷のマントルが分子工場となり、そこでさまざまな複雑な構造を作り出すことができました。 1969 年、科学者たちは、ホルムアルデヒドのような複雑な分子が宇宙で形成される可能性があることを発見して驚いていました。しかし、ライデンの氷室では、宇宙と同じ条件下で、1970 年代以降大量に生産されました。

しかし、実験室での実験の結果はすぐには気づかれず、他の人に受け入れられませんでした。「天体化学はまだ始まったばかりの分野でした」とアラマンドーラは言います。「科学者たちは、宇宙でますます多くの新しい分子を発見しました。彼らは、氷の結晶ではなくガスの形で分子がどのように形成されたかを示す理論モデルを構築しました。分子が別々に空間を漂っている場合、これらの反応は起こり得ないという事実は無視されました。宇宙化学者たちは、氷の粒子がなくても大丈夫でした。彼らは私たちを馬鹿げた教授と見なしていました。」

1980 年代に、ライデンの天文学者ザンダーティーレンスを含むアラマンドラと彼の同僚がカイパー空挺天文台で観測を行ったとき、すべてが変わりました。望遠鏡は胴体側面のハッチの後ろにありました。エアロックは、ハッチが開いたときにキャビンの圧力が低下した結果、研究者が飛行機から吸い出されないようにしました。飛行機は大気中の水蒸気層の上に上がることができたので、宇宙の水蒸気と氷を測定することができました。そして、彼らは氷の粒を発見しました:星や惑星が形成された塵の雲には、水の氷と、ライデンとエイムズの研究所で生成されたのと同じ複雑な分子が含まれていました.

2010 年にオーストラリアで開催された会議で、私自身、その時から星間空間で発見された多くの分子について初めて耳にしました。会議の夕食会は、クイーンズランド州の東海岸沖にあるマグネティック島で行われました。レストランの芝生では、レイアウトされたテーブルの間でポッサムが引っかき回っていました。約 200 人の天文学者がデザートを食べ終えたところで、会議の主催者であるアンドリュー・ウォルシュが話していました。ウォルシュは、頭に髪の毛がほとんどなく、2 つの印象的な長い三つ編みにひげを生やした、やや素っ気ないオーストラリア人です。天文学の他に、彼の大きな愛はビールを醸造することです.

「私の父は、私が博士号を取得し始めたとき、私に尋ねました。天文学で「では、あなたは実際に何をして日々を過ごしているのですか?」とウォルシュは私たちに語った. 「私は彼に私の論文のタイトルを伝えました:『ウルトラコンパクト HII 領域とメタノールメーザー放射の協会』.彼は私をガラスのような目で見て、私が彼の注意を失っているのを見ることができました-私が「メタノール」という言葉を言うまで. 「あはは！」彼は言った、「それで、宇宙でアルコールを飲んだのですか？私は彼に、ビールに含まれるアルコールはメタノールではなくエタノールであると説明しました。「お父さん、メタノールは毒です」と私は言いました。「ちょっと飲んだら失明するよ。これ以上飲むと死ぬぞ』その瞬間から、父は私の仕事に全く興味を失った。私はこのプレゼンテーションでそれを正しく表現したいと思います.'Beer in Space'というタイトルを付けて父に捧げます。」

15分で、ますます元気になったウォルシュは、ビールの12の主要成分をリストアップしました.水、アルコール（エタノール）、糖類、数種類のアミノ酸。それから彼は、星が形成される領域の写真を見せてくれました。これは、アラマンドラが実験室の氷でシミュレートしたのと同じ塵の雲です。熱意を込めて、ウォルシュは次々と、これらすべての雲の中で発見されたビールの成分に名前を付けました。大量の水とエタノール、二酸化炭素、さらには砂糖といくつかの単純なアミノ酸です。より複雑なアミノ酸と糖のうち 5 つはまだ見つかっていませんが、ウォルシュは、それはまだ十分に調べていないためだと確信しています.彼は同僚たちに宇宙ビールの足りない材料を探し続けるよう呼びかけた。「宇宙でも有用なものが見つかったと聞いて、父や他の多くの人にとって非常に心強いでしょう」と彼は締めくくっています。

1980 年代から、天文学者は宇宙でビールの原料の一部を発見しただけでなく、生命の基本的な物質の暫定的な探索を開始しました。ルー・アラマンドラは 1983 年に米国に戻り、ライデンで行った実験を継続するためにエイムズに自分の研究室を設立しました。「研究室で作成した物質のリストが長くなりすぎたため、化学者でさえ退屈だと感じ始めていました。 1980 年代の終わりに、生物の構成要素に似た分子を作ることができるかどうかを確認したかったのです。」私はアラマンドラに、宗教家として、彼の信仰と生命の起源の研究を結びつけるのは難しいかどうか尋ねた。「そんなことはありません」と彼は言います。「宗教と科学は異なる領域であり、どちらも大きな謎を含んでいます。その上、私が研究している化学は、いまだ生命の起源からかけ離れています。」

アラマンドラのチームが行った実験のいくつかは、驚くべき結果をもたらしました。各実験の後、放射氷を解凍し、水に溶解した。次に、水が蒸発するように液体を加熱した。残ったのは、メイヨー・グリーンバーグが初期の実験で「黄色いもの」と名付けた油状の残留物でした。おそらく、分光器によって以前に検出されなかった、複雑すぎる何かが黄色の物質に含まれていたのでしょうか?グリーンバーグは、1980 年にオランダで、残留物にもアミノ酸が含まれているのではないかと疑ったことで話題になりました。アミノ酸は私たちの体のタンパク質の基礎であり、生命の構成要素です. 「実験室でシミュレートされた宇宙生命の起源」は、おそらく最も劇的な見出しではありませんでした。地元のライツェ・クーラント 「ライデンの研究者は星の中で生命を見つける」と誇張して述べ、そのような留保はありませんでした。

「もちろん、私たちは生物を作っていませんでした」とアラマンドラは言います。「常に自分の発言に注意する必要があります。そうしないと、人々は間違った考えを持ってしまいます。プレバイオティクス、バイオジェニック…言い換えれば、生命が作られるのと同じビルディングブロックです.人間は、たとえ生きている細胞であっても、非常に複雑なレゴ構造です。私たちが見つけたのは、構造全体ではなく、いくつかの個々のレゴブロックだけでした。」しかし、彼らは顕微鏡下で非常に多様な化学構成要素を発見しました。アミノ酸のほかに、DNAの元になる糖や核酸もありました。彼らはまた、一方の側で水をはじき（疎水性）、もう一方の側で水と容易に結合する（親水性）細長い分子を発見しました。人体の細胞膜は、同じ種類の分子でできています。

アラマンドーラがこのすべてを教えてくれると、私はライツェ・クーラントのジャーナリストと同じくらい熱心になります .彼らは、宇宙での生活が可能であることを発見しました!アラマンドラは腕を広げて、落ち着くように身振りで示します。「ホーホー、ルーカス」と彼は言います。「人生なんて誰にもわからない。約 500 の異なる定義があります。私たちが見つけたものは、まだ生命とは何の関係もありません。私たちが見つけたのはビルディングブロックだけです。それらが最終的に生物にどのようにつながるかは、まったく別の問題です。」

科学者たちは何百年もの間、この問題に取り組んできました。 1950 年代、ミラーとユーリーは、地球上の生命は、雷に打たれた暖かい小さな池の中で形成されたというダーウィンの考えを探求する実験を行いました。アミノ酸のような複雑な分子がテスト環境で生成され、後に Bill Borucki によって多かれ少なかれ再現されました。アラマンドラとグリーンバーグによる実験は、星から放射された宇宙の氷の塊の中で同じ物質が作られることを示しました。大きな問題は、これらの物質がどのようにして地球に到達したのかということでした.

地球は、液体の岩石の熱いボールとして生まれた可能性が最も高いです。約 40 億年前に、生命が進化するのに十分なほど冷却されていました。地球上で発見された最古の化石は、その頃に発達したバクテリアのものです。氷の実験は、宇宙でこれらの生物の基本的な材料を見つけることもできることを示しました。これらの分子は、一種の宇宙郵便サービスを介して、地球が冷えた後に地球に届けられたのでしょうか?地球上の生命が宇宙で生まれたという仮説であるパンスペルミアは、興味深い可能性のように見え始めていました.

1989 年、アラマンドーラは生化学者のデイビッドディーマーと出会いました。当時、ディーマーはオーストラリアに衝突した隕石の破片を持っていました。重さ約100キログラムの巨大な岩の塊が、大気中で小さな破片に砕け散っていました。断片は後に実験室で分析されました。ディーマーの隕石は、アラマンドラが彼の研究室で作成したのと同じ細胞壁のような構造を持っていることが証明されました.地球に衝突した隕石に生物の基本的な物質が含まれていることを示す、驚くべき発見でした。しかし、まだ広範囲に及ぶ結論を導き出す時期ではありませんでした。「生命の指標であるバイオマーカーという言葉を話の中で聞くと、部屋を出ていく人がまだいます。私は、生命の構成要素が隕石で形成される可能性があることを示唆する、私たちの結果の一部を示すことを敢えてしませんでした.もし私がそんなことをしたら、それが化学であろうと天文学の会議であろうと、私の同僚は私が気が狂ったと思うでしょう。」

しかし、1990 年代半ばになると、アストロバイオロジーの人気がますます高まりました。 1996 年、アラマンドラは、NASA と SETI がイタリアの西海岸沖のカプリ島で開催したワークショップで講演者を務めました。彼のプレゼンテーションの最後に、彼は自分の研究室からのものと並んで、Deamer の隕石の構造を描いたスライドを敢えて見せました。「機は熟した」と彼は言う。「人々は、地球上の有機物が隕石によってもたらされた可能性があるという考えを受け入れていました。」

それ以来、私たちが日常的に吸収する物質の多くが宇宙で形成されたという認識が高まっています.たとえば、水を取ります。すべての隕石または彗星は、太陽系の誕生雲に起源を持つ巨大な雪玉です。そのような物体が地球に衝突すると、大量の水が惑星の表面に堆積します。すべての海を作るのに十分な量の雪玉が地球に落ちたとは想像しがたいですが、最近、この考えをもう少し受け入れられる画像を見ました。それは、すべての川、海、湖などからの水が 3 つの小さな球体に凝縮された、干上がった地球の絵でした。直径がアムステルダムからローマまでの距離とほぼ同じである最大の球体は、地球内、地球上、または地球上のすべての水を表しています。地球の大きさと比べるとかなり小さいです。突然、私がこれまでに飲んだすべての水、すべてのお茶、すべてのビールがかつて宇宙の雪玉の一部だったことが、それほど奇妙に思えなくなりました.

隕石の衝突は、毎日起こることのようには見えないかもしれませんが、実際に起こっています。より大きな衝突だけがニュースになりますが、小さな隕石や宇宙塵の形で、毎日何千キログラムもの星間物質が地球に着陸しています。若い太陽系では、影響はさらに頻繁で激しいものでした。月のクレーターの年代測定は、約40億年前、巨大な流星群が何百万年もの間太陽系を通過したことを示しています。これらは月だけでなく地球にも影響を与えたに違いありません.

これらの流星群の考えられる説明の 1 つは、それが形成された直後に、惑星木星が太陽に少し近づいたことです。この移動は、太陽を周回する他の惑星や小さな物体の重力によって引き起こされたようです。木星の軌道の変化は、太陽系の残りの部分のバランスを崩し、惑星の周りを飛んでいる宇宙の瓦礫の一種のカタパルトとして機能したに違いありません.その結果、地球を含む内惑星は、長期間にわたって隕石で激しく攻撃されました。このイベントは後期重爆撃として知られるようになりました。今日、まだ形成過程にある若い星の周りでも、同様の砲撃が観測されています。宇宙の塵と水は、初期の惑星系によって投げ出され、冷却されるにつれて最終的に惑星にたどり着きます。

ハッブル宇宙望遠鏡からの最もよく知られている画像の 1 つは、ロードオブザリングの暗黒卿のシンボルに非常に似ているため、天文学者によって「サウロンの目」と呼ばれています。映画。この画像は、楕円形のリングに囲まれた一種の金色のハローを示しています。リング中央の星は明るすぎるので消してあります。これにより、瞳孔のように見える細長い暗いスポットが画像に残ります。

画像は、地球に最も近い恒星の 1 つであるフォーマルハウトです。楕円形は、宇宙塵のリングからの反射光です。ダストはおそらく、彗星やその他の宇宙の瓦礫がシステムをランダムに飛んでいるために生成されます。毎日、何千もの物体が衝突し、小さな破片に砕け散り、水と有機分子で満たされた宇宙塵が生成されます。大小の破片は、最終的に若い星を周回する若い惑星に着陸します。フォーマルハウトの彗星雨は、後期重爆撃がどのようなものだったかを示しています。

私たちは現在、私たち自身の太陽系におけるこれらの水を運ぶ発射体について、さらに多くのことを発見しています. 2014 年、探査機ロゼッタは彗星 67P/チュリュモフゲラシメンコに到達しました。着陸船フィラエを降ろし、母船は2年間彗星の軌道を周回し続けた後、意図的にその表面に衝突しました。ロゼッタとフィラエは、彗星の中に水、酸素、および多数の有機化合物 (生物と混同しないでください) を発見しました。興味深いことに、彗星の水の分子構造は地球上の水の分子構成とは大きく異なっており、彗星、または少なくとも 67P のような彗星は、地球への水の供給に大きく貢献していない可能性があることを示唆しています。波乱に富んだロゼッタミッションは、史上初めて、彗星の水と塵を直接研究することができました。

アラマンドーラとの会話を終えたとき、私自身が宇宙の旅に出たような気がしました。ライデンにある彼のオフィスで一緒に過ごした 2 時間で、有機分子が宇宙を通過する様子を追った。若い星の誕生雲の中にある凍った塵の粒子の形成から、惑星が形成される塵とガスの円盤を経由して、隕石の衝突による惑星への到着まで.

これは、オランダを含む天文学者による熱心な研究の対象となっているルートです。アラマンドラはライデンにいて、そこにある 2 つの主要な天体化学研究グループで講義を行っています。そのうちの 1 つは、彼の友人で元同僚のザンダーティーレンスが率いています。赤外線衛星 Herschel や、チリのアンデスにある数十個の電波皿の配列である ALMA などの望遠鏡は、以前はアクセスできなかったスペクトルの一部を公開しています。これにより、星形成領域に新しいスペクトル線と新しい分子が生成されます。

これらの観察により、一部のプラネットハンターは、系外惑星に生命が存在する可能性について楽観的になります。結局のところ、地球の住民が作られている材料は、若い惑星系にも見られます。宇宙は、ルートヴィヒ・フォン・ドレークが描写した不毛で何もない場所ではなく、有機生命体の構成要素で溢れています。水に溶けたこれらの物質は、隕石によって若い惑星の表面に継続的に運ばれます。温度が適切で、材料が揃っていれば、時間と進化が残りを行います。おそらく、惑星ハンターのスティーブン・ヴォーグトがザーミナの世界について「100%」の主張をするようになったのは、この考え方だったのでしょう。

しかし、ビルディングブロックから化学反応を経て生命に至る経路がどのように走っているかは不明のままです。それが地球上でどのように起こったのかさえ、私たちは知りません。 Direct evidence—for example, the earliest life forms—have as far as we know largely disappeared from the face of the Earth. There are too many uncertainties to give preference to any single theory on the origins of life above all the others. And, for that reason, we cannot use life on Earth as a blueprint for the rest of the universe. Most planet hunters take a different approach to the question of whether extraterrestrial life exists. Imagine that a certain life form had developed on another planet from the same building blocks that we use on Earth and that we see everywhere in space. How then could we detect the existence of that life form from the Earth? How can we recognize a sign of life from an exoplanet?

Lucas Ellerbroek is an astronomer and researcher in comets and planet formation at the University of Amsterdam.

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Photocollage credits: Mariyana M / Pavelis / Shutterstock