天文学者は現在、太陽系外の恒星を周回する惑星を日常的に発見しています。それらは系外惑星と呼ばれています。しかし 2022 年の夏、NASA の Transiting Exoplanet Survey Satellite に取り組んでいるチームは、親星のハビタブル ゾーンを周回するいくつかの特に興味深い惑星を発見しました。
1 つの惑星は地球より 30% 大きく、3 日以内にその星を周回します。もう 1 つは地球よりも 70% 大きく、深海をホストする可能性があります。これら 2 つの太陽系外惑星はスーパーアースです。地球よりも重いですが、天王星や海王星のような氷の巨星よりも小さいです。
私は天文学の教授で、銀河核、遠方銀河、宇宙生物学、太陽系外惑星を研究しています。生命が存在する可能性のある惑星の探索を綿密に追跡しています。
地球は、科学者が生命の本拠地として知っている宇宙で唯一の場所です。生命の探索を地球のクローン (地球に近い特性を持つ惑星) に集中させることは理にかなっているように思われます。しかし研究によると、天文学者が別の惑星で生命を発見する可能性が最も高いのは、最近発見されたものと同様のスーパーアースである可能性が高いことが示されています.
一般的で見つけやすい
ほとんどのスーパーアースは、太陽よりも質量が小さく寿命が長いクールな矮星を周回しています。太陽のようなすべての星には何百ものクールな矮星があり、科学者たちは、彼らが見たクールな矮星の40％を周回するスーパーアースを発見しました.その数を使用して、天文学者は、天の川だけで液体の水が存在できるハビタブルゾーンに数百億のスーパーアースがあると推定しています。地球上のすべての生命は水を使用するため、水は居住性にとって重要であると考えられています。
現在の予測に基づくと、すべての系外惑星の約 3 分の 1 がスーパーアースであり、天の川銀河で最も一般的な系外惑星となっています。最も近いものは、地球からわずか 6 光年しか離れていません。私たちの太陽系は、地球と海王星の間の質量を持つ惑星を持っていないので、珍しいとさえ言うかもしれません.
スーパーアースが生命を探す上で理想的なターゲットであるもう 1 つの理由は、地球サイズの惑星よりも検出と研究がはるかに簡単だからです。天文学者が太陽系外惑星を検出するために使用する 2 つの方法があります。 1 つは、親星に対する惑星の重力効果を探し、もう 1 つは、惑星が星の前を通過するときに星の光が一時的に暗くなるのを探します。これらの検出方法はどちらも、惑星が大きいほど簡単です。
スーパーアースは非常に住みやすい
300年以上前、ドイツの哲学者ゴットフリート・ヴィルヘルム・ライプニッツは、地球は「可能な限り最高の世界」であると主張しました。ライプニッツの主張は、なぜ悪が存在するのかという問題に対処することを意図していましたが、現代の宇宙生物学者は、惑星を生命に適したものにするものを尋ねることによって、同様の問題を探究しています.地球は考えられるすべての世界の中で最高ではないことが判明しました.
地球の地殻活動と太陽の明るさの変化により、気候は時間の経過とともに海のように沸騰する暑さから地球全体の凍えるほどの寒さへと変化しました。地球は、その 45 億年の歴史のほとんどの間、人間やその他のより大きな生物が住むことができませんでした。シミュレーションは、地球の長期的な居住可能性は必然ではなく、偶然の問題であったことを示唆しています。人間が生きていることは文字通り幸運です。
研究者たちは、惑星を生命にとって非常に助長する属性のリストを作成しました。より大きな惑星は地質学的に活動的である可能性が高く、科学者は生物学的進化を促進すると考えている特徴です.したがって、最も居住可能な惑星は、地球の約 2 倍の質量を持ち、体積で 20% から 30% 大きくなります。また、光が海底まで生命を刺激するのに十分なほど浅い海と、華氏77度（摂氏25度）の平均温度を持つ海もあるでしょう。地球よりも厚い大気があり、断熱ブランケットとして機能します。最後に、そのような惑星は、太陽よりも古い星を周回して、寿命を延ばし、宇宙放射線から保護する強力な磁場を持っています。科学者たちは、これらの属性を組み合わせることで、惑星は非常に住みやすいものになると考えています.
定義上、スーパーアースは超居住可能な惑星の多くの属性を持っています。今日までに、天文学者は 20 個のスーパーアース系外惑星を発見しました。それらは、考えられるすべての世界の中で最高ではないにしても、理論的には地球より居住可能です。
最近、居住可能な惑星の目録にエキサイティングな追加がありました。天文学者は、星系から放出された太陽系外惑星を発見し始めており、天の川を歩き回っている数十億の惑星がある可能性があります.スーパーアースがその星系から放出され、高密度の大気と水の表面を持っている場合、太陽が死ぬ前に地球上の生命が存続できるよりもはるかに長く、数百億年にわたって生命を維持できます.
スーパーアースでの生命体の検出
遠く離れた太陽系外惑星の生命を検出するために、天文学者は、惑星の大気中で検出可能な生物学の副産物であるバイオシグネチャーを探します。
NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、天文学者が系外惑星を発見する前に設計されたため、望遠鏡は系外惑星の研究用に最適化されていません。しかし、この科学の一部を行うことができ、運用の最初の年に、潜在的に居住可能な2つのスーパーアースをターゲットにする予定です.過去数年間に発見された大規模な海を含むスーパーアースの別のセットと、今年の夏に発見された惑星も、James Webb の魅力的なターゲットです。
しかし、太陽系外惑星の大気で生命の兆候を見つける最高のチャンスは、次世代の巨大な地上望遠鏡である.これらの望遠鏡はすべて建設中で、20 年代の終わりまでにデータの収集を開始する予定です。
天文学者は、生命の材料がそこにあることを知っていますが、居住可能とは居住を意味しません。研究者が他の場所で生命の証拠を見つけるまでは、地球上の生命が偶然の出来事だった可能性があります。居住可能な世界に生命の兆候が見られない理由はたくさんありますが、今後数年間、天文学者がこれらの非常に居住可能なスーパーアースを調べても何も見つからない場合、人類は宇宙が孤独な場所であると結論付けざるを得なくなる可能性があります. 
アリゾナ大学 天文学 大学特別教授 Chris Impey 氏
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