概要
- そこには非常に多くの系外惑星があります 銀河では、生命が蔓延することを期待するのは当然のことのようです。しかし、一連の異常な偶然が私たちの知的文明を生み出すために発生しました。そのような偶然が他の場所で起こった可能性は非常に低いです.
- 太陽系誕生のタイミング 銀河系の歴史の中で、たとえば、天の川での私たちの位置と同様に、偶然でした.さらに、私たちの惑星のいくつかの特徴は非常にまれであり、ここで生命の進化を引き起こした条件は再現不可能である可能性があります.
- おそらく最も可能性が低いのは開発でした 生命の最初の火花から、私たちの技術種の数を減らしました。これはおそらく他に類を見ない偉業です。
出来た。知的地球外生命体の可能性についての楽観主義は、人間がどのように存在するようになったかについて私たちが知っていることを無視しています。私たちがここにいるのは、信じられないほどの偶然の連鎖が長引いたからです。私たちが置かれている状況に至るには、多くの、多くの、多くのことが正しく行われなければなりませんでした。実際、この連鎖は非常に信じがたいので、人間が銀河で唯一の技術文明である可能性が最も高いと結論付ける十分な理由があります. (宇宙の他の無数の銀河は脇に置いておきます。「無限の宇宙では、何でも可能である」ということわざがあるからです。)
特別なタイミング
偶然の一致は、水素やヘリウムよりも重いすべてのものを含む重元素の製造から始まります。最初の星は、130 億年以上前に、ビッグバンの残骸であるこれら 2 つの最も軽い元素の雲の中で生まれました。炭素、酸素、ケイ素、鉄、またはその他の金属がなかったので、彼らは惑星を持つことができなかった.>
金属は星の内部で生成され、星が死ぬときに物質を放出するときに宇宙空間に広がります。この物質は星間雲を豊かにするので、雲から作られた星の連続する世代は、その前のものよりも金属性が高くなります.約 45 億年前に太陽が誕生したとき、この濃縮は私たちの銀河の近隣で何十億年も続いていました。それでも、太陽には約 71% の水素、27% のヘリウム、わずか 2% の金属が含まれています。その組成は、太陽系を作った雲の組成を反映しているため、地球を含む岩石惑星は、その微量の元素構成材料のみから形成されました。太陽よりも古い星はさらに金属が少なく、それに対応して、地球のような岩石の惑星を作る可能性が低くなります (木星のような巨大なガス惑星は形成しやすいですが、生命を宿す可能性は低くなります)。これは、私たちが銀河で唯一の技術文明ではないにしても、最初の文明の 1 つでなければならないことを意味します.
特別な場所
天の川での私たちの場所も好都合です。太陽は、差し渡し約 100,000 光年の星の薄い円盤の中にあります。銀河の中心からおよそ 27,000 光年離れており、縁までの距離は半分強です。概して、中心に近い星はより多くの金属を含み、古い星がより多く含まれています。この状況は円盤銀河の典型であり、中心から外側に向かって成長しているように見えます。
岩石惑星を作るという観点からは、より多くの金属が良いことのように思えますが、生命にとってはそれほど良いことではないかもしれません.余分な金属量の理由の 1 つは、星が中心に向かってより密集しているため、多くの超新星が発生し、近くの星の惑星に有害なエネルギー放射 (X 線と宇宙線として知られる荷電粒子) を生成することです。銀河の中心には非常に大きなブラック ホール、射手座 A* があり、時々強烈な放射を発生させます。
次に、ガンマ線バーストと呼ばれるさらにエネルギーの高いイベントの問題があります。重力波研究を使用して、天文学者は、これらの爆発の一部が中性子星の合体によって引き起こされることを知りました。他の銀河でのガンマ線バーストの観測は、それらが銀河の密集した内部領域でより一般的であることを示しています。 1 回の爆発で天の川銀河の核が殺菌される可能性があり、他の銀河の研究に基づく統計によると、100 万年から 1 億年ごとに私たちの銀河で発生することが示唆されています。
中心から遠く離れた場所では、これらすべての壊滅的な出来事の影響は小さくなりますが、星はまばらで金属量が少ないため、岩石惑星があったとしても少なくなります。すべてを考慮に入れると、オーストラリア国立大学のチャールズ H. ラインウィーバーなどの天文学者は、銀河の中心から約 23,000 ～ 30,000 光年、銀河半径のわずか約 7% に広がる「銀河のハビタブル ゾーン」があると推測しています。中心に向かって星が集中しているため、含まれる星の数は 5% 未満です。その領域にはまだ多くの星が含まれていますが、私たちの銀河系ではそれらの大部分の生命を排除しています.
太陽はハビタブル ゾーンのほぼ中央にありますが、他の天文学的な特異性が私たちの太陽系を際立たせています。たとえば、長期的な安定性を提供するほぼ円形の軌道に惑星が整然と配置されていることはまれであり、ほとんどの惑星系は混沌とした場所であり、地球が生命の進化に提供してきた穏やかさが欠けているという証拠がいくつかあります.
特別な惑星
地球に似た惑星の話はすべて、もう 1 つの重要な違いを覆い隠しています。天文学者はそのような世界を数多く発見していますが、彼らが「地球に似た惑星」と言うとき、彼らが意味するのは、ハビタブル ゾーンにあり、私たちの惑星とほぼ同じ大きさの岩石惑星だけです。この基準によると、私たちが知っている最も地球に似た惑星は金星ですが、そこに住むことはできません.あなたが地球に住むことができるのは、偶然の出来事の結果です。
2 つの惑星は、いくつかの重要な点で異なります。金星には厚い地殻があり、プレートテクトニクスの兆候はなく、本質的に磁場もありません。地球には、地殻活動、特にプレート境界付近の地殻活動によって、火山活動によって地表に物質がもたらされる、薄くて可動性のある地殻があります。地球の長い歴史の中で、この活動は鉱石を人間が採掘できる場所まで運び、私たちの技術文明の原材料を提供してきました。プレートテクトニクスはまた、そこに住む細胞によって枯渇する栄養素を補充するために表面に栄養素をもたらしました。これは、炭素をリサイクルし、長期にわたって温度を安定させるために重要です.地球にはまた、大きな金属の (日常的な意味での) コアがあり、その急速な自転と相まって、有害な宇宙放射線からその表面を保護する強力な磁場を生成します。このスクリーンがなければ、おそらく私たちの大気は侵食され、地上の生物はすべて焼き尽くされてしまうでしょう.
私たちの惑星のこれらすべての属性は、月に直接関係しています。これは、金星や他の多くの地球に似た惑星にはない別の特徴です。科学者の最善の推測は、太陽系の歴史の初期に、火星サイズの物体が発生期の地球に一撃を加え、両方の原始惑星が溶けたときに月が形成されたというものです。 2つの物体からの金属物質が地球の中心に落ち着き、私たちの惑星の元の軽い岩石物質の多くが飛び散って月になり、地球の地殻は以前よりも薄くなりました.その影響がなければ、地球は金星のような無菌の岩の塊であり、磁場とプレートテクトニクスを欠いています.このような大きな月の存在は、地球の安定化の役割も果たしています。何千年もの間、地球は太陽の周りを回るにつれて軸を中心に揺れてきましたが、月の重力の影響により、火星で起こったように、垂直から遠く離れて倒れることはありません.地球とその月のような二重のシステムを形成するために、そのような衝突がどのくらいの頻度で発生するかを言うことは不可能です.しかし、明らかに、それらはまれであり、私たちの衛星がなければ、私たちはおそらくここにいないでしょう.
特別な人生
地球と月のシステムが落ち着くと、生命はほとんど卑猥な速さで出現しました。さらに初期の生物の証拠という物議を醸す主張はさておき、科学者たちは、34 億年前の岩石から単細胞生物の化石を発見しました。これは、地球自体よりも約 10 億年若いものです。地球外生命体の発見を望んでいる人にとって、これは最初は朗報のように思えます。地球で生命がすぐに誕生したとしたら、他の惑星でも同じように簡単に発生するのでしょうか?問題は、それが始まったものの、その後の 30 億年間はあまり効果がなかったということです。確かに、元の細菌細胞と本質的に同一の微生物は、今日でも地球上に生息しています。これは、地球上の生命の歴史の中でおそらく最も成功した種であり、「壊れていない場合は修理しないでください. 」
原核生物として知られるこれらの単純な細胞は、ゼリーの袋に過ぎず、生命の基本的な分子 (DNA など) を含んでいますが、中心核やミトコンドリアなどの特殊な構造 (化学反応を使用して必要なエネルギーを生成する) はありません。あなたの体の細胞。より複雑な細胞である動植物のものは真核生物として知られており、それらはすべて、約 15 億年前に起こった細胞の単一の融合から派生しています。
この合併には、細菌と古細菌という 2 種類の原始単細胞生物が関与していました。後者はかつてバクテリアよりも古いと考えられていたため、そのように名付けられました。証拠は、生命が地球上に最初に出現したとき、ほぼ同時に両方の形態が出現したことを示唆しています。ここに来ると、約 20 億年間、ほとんど変わらずに事業を続けました。そのビジネスには、とりわけ、他の原核生物を飲み込み、その原材料を使用して「食べる」ことが含まれていました.
その後、劇的な転機が訪れました。古細菌は細菌を飲み込みましたが、それを「消化」しませんでした。細菌は、最初の真核生物である新しい細胞の常駐となり、その中で特殊な任務を遂行するように進化し、宿主の残りの部分は、どこでエネルギーを得るかを心配することなく自由に発達できるようになりました.その後、細胞はこのトリックを繰り返し、より複雑になりました。
地球上のすべての高度な生命体の細胞間の類似性は、それらが単一の子孫であることを示しています。 単細胞の祖先 - 生物学者が好んで言うように、細胞のレベルでは、人間とキノコの間に違いはありません。もちろん、このトリックは複数回発生した可能性がありますが、発生した場合、他の原真核生物は子孫を残しませんでした (おそらく食べられたため)。これは、そのような単一の細胞融合が発生するのに 20 億年かかったという可能性がどれだけ低いかを示す指標です。
それでも、その後10億年ほどの間、大きな変化はありませんでした。初期の真核生物は集まって多細胞生物を作りましたが、最初はキルトの構造に似た平らで柔らかい体の生物にすぎませんでした。今日の地球上のさまざまな生命につながった多細胞生命体の増殖は、カンブリア爆発として知られる爆発で、わずか約 5 億 5000 万年前に始まりました。これは非常に壮観な出来事であり、今でも化石記録の中で最も重要な出来事です。しかし、なぜそれが起こったのか、あるいは他の場所で発生する可能性がどのくらいあるのかは誰にもわかりません。最終的に、その生命の噴出は、技術を開発し、それがどこから来たのか疑問に思うことができる種を生み出しました.
特別種
原始種から進化種への進化は容易ではありませんでした。人類の歴史は私たちの遺伝子に詳細に書かれているため、DNA 分析から、さまざまな集団がどこから来たのかだけでなく、そのうちの何人が周りにいたかを判断することができます。この種の分析から得られた驚くべき結論の 1 つは、中央アフリカで互いに近くに住んでいるチンパンジーのグループは、世界の反対側に住んでいる人間よりも遺伝的に異なるということです。これは、私たち全員が小さな人口集団の子孫であり、おそらく何らかの大惨事の生存者であることを意味するだけです.
DNA の証拠は、特に 2 つの進化上のボトルネックを特定しています。 150,000 年前、人類の人口はわずか数千、おそらく数百のつがいにまで減少しました。そして約7万年前、人類全体の人口は約1,000人にまで減少しました。この証拠の解釈は何人かの研究者によって疑問視されていますが、それが正しければ、現在地球上にいる何十億人もの人々はこのグループの子孫であり、このグループは非常に小さかったため、今日そのような数に減少した種はおそらく絶滅危惧種とみなされるでしょう. .
私たちの種が生き残り、さらに繁栄し、最終的には 80 億近くにまで成長し、テクノロジー社会に進出したことは驚くべきことです。この結果は保証されていないようです。
すべてをまとめたとき、私たちは何を言うことができますか?銀河の他の場所に生命が存在する可能性はありますか?それが地球上に現れた速度を考えると、ほぼ間違いなくそうです。今日、別の技術文明が存在する可能性はありますか?私たちの存在につながった一連の状況を考えると、ほぼ間違いなくノーです。これらの考慮事項は、私たちが地球上だけでなく、天の川全体でもユニークであることを示唆しています.そして、私たちの惑星が非常に特別な場合、私たち自身、私たちの子孫、そして地球を故郷と呼ぶ多くの生き物のために、このユニークな世界を保存することがますます重要になります.
この記事は、Scientific American 319、3、94-99 (2018 年 9 月) に「Alone in the Milky Way」というタイトルで最初に掲載されました。
doi:10.1038/scientificamerican0918-94
