「2つの可能性が存在します。私たちは宇宙で孤独であるか、そうではないかです。どちらも同じように恐ろしいです。」 – アーサー・C・クラーク
人類が集合的な目を天に向けて以来、私たちは「私たちは宇宙に一人でいるのだろうか?」という問いを熟考してきました。地球外生命体の存在は、長い間人間のフィクションの主題であり、科学者の間で大きな議論の対象となってきました。地球外生命の存在を主張する支持者は通常、観測可能な宇宙の巨大なサイズを、多かれ少なかれ生命が他の場所に存在する証拠と見なします.
宇宙は非常に大きく、非常に長い間存在しており、宇宙の無限の砂漠の空虚にある複雑なオアシスのように、星の間にまだらになっている生命が他の場所に存在することが本質的に保証されていると言われています.宇宙のサイズと時間スケールを単純に考慮に入れると、地球上で生命を生み出した正確な条件が宇宙のどこかで、おそらく何度も発生したことはほぼ確実に思われます。
一般に、地球外生命体の存在の可能性に関する議論は、惑星の「ハビタブル ゾーン」の調査に焦点を当てています。これは、惑星の表面に液体の水が存在できるほど十分に暖かく、親星からの距離の範囲です。現在までに、3,900 を超える系外惑星が発見されており、その多くは、ことわざの「ゴルディロックス ゾーン」内にあります。生活条件が整った地域。しかし、新しい研究では、これらの惑星のいくつが理論的に複雑な生命を維持できるかについて、科学者が考えを再考する必要があるかもしれません.
The Astrophysics Journal に掲載されたこの研究は、これらの太陽系外惑星の大気中の二酸化炭素やその他のガスの毒性レベルが、従来考えられていたハビタブル ゾーンのサイズを 50% も大幅に制限し、場合によってはそれらを完全に排除することを示しています。この研究は、伝統的に定義されたハビタブルゾーンのほとんどの地域には、複雑な生命をサポートする条件が存在し得ないことを暗示しているようです。科学者たちは、惑星の大気形成と光化学のコンピューター シミュレーション モデルを使用して、多くの既知の太陽系外惑星の安全地帯が実際には当初想定されていたサイズの約 3 分の 1 であることを実証しました。
新しい研究により、科学者は複雑な生命がいつ可能になるかについての概念を再考する必要が生じる可能性があり、私たちが知っているような生命の出現は、以前考えられていたよりも実際にははるかにまれな出来事である可能性があるという結論につながります.
ハビタブル ゾーンと複雑な生活
伝統的に、星を囲むハビタブルゾーンは、適切な大気圧が与えられた場合に、表面に液体の水が存在する可能性がある親星からの距離の範囲として理解されています。ハビタブル ゾーンの正確な範囲は、特定の星の放射強度と惑星の大気の組成によって決まります。具体的には、惑星は星から適切な距離にある必要があり、表面に熱を閉じ込めて熱くなりすぎないようにするために、温室効果ガスの大気中の濃度が適切である必要があります。ハビタブル ゾーンの内側の端は、温室効果ガスが地表の液体の水を蒸発させる前の領域として定義され、ハビタブル ゾーンの外側の端は、大気に二酸化炭素を追加することができないポイントとして定義されます。気温を氷点下に保つ。
私たちが知っているように、水は生命にとって不可欠であるため、地球外生命の探索はほとんどの場合、液体の水の発見に基づいています。また、炭素ベースの複雑な多細胞生物が存在するためには、酸素が必要であることもわかっています。細胞呼吸中に酸素が行う高レベルの自由エネルギーを生成できる既知の化学物質は他にないため、生命には酸素が必要であると考えられています。
基本的に、私たちのような複雑な生命体が惑星に存在するためには、親星からの距離は別として、惑星の大気中の二酸化炭素と酸素の両方のレベルが決定的な要因のようです.
複雑な生物の生息域はこれまで考えられていたよりも小さい
そして、考察された研究の動機は、大気中の二酸化炭素と酸素の濃度が、伝統的に考えられていたハビタブル ゾーン内の惑星での複雑な生命の発達にどのように影響するかを知りたいという願望です。
チームは最初に、シミュレーションで二酸化炭素を考慮しました。二酸化炭素が多すぎると人間に悪いことは誰もが知っています。ただし、惑星は、表面を居住可能な温度に保つのに十分な熱を閉じ込めるために、一定のレベルが必要です。特定のクラスの星の周りに位置する太陽系外惑星の大気中に存在する二酸化炭素のレベルを推定することにより、研究者はこれらの惑星が複雑な生命を維持できるかどうかを判断できました。これらのシミュレーションでは、地球の生物圏における溶存炭素の理論上の濃度も考慮されました。
彼らのシミュレーションは、伝統的に定義されたハビタブル ゾーンの端近くにある惑星の場合、二酸化炭素の大気レベルは、CO2 の推定値の最高値よりも 1000 倍から 10,000 倍大きくなければならないことを示しています。 過去 5 億年間の地球上の濃度。さらに、彼らは、これらのレベルが CO2 の致死レベルよりもほぼ 2 桁大きいことを発見しました。 ほとんどの CO2 耐性のある既知の生物。
本質的に、これらの結果は、CO2 のレベルの高さに厳密な上限があることを暗示しているようです。 複雑な生物が毒殺される前に取得でき、この上限により、バクテリアや古細菌などの比較的単純な微生物の生息域がほぼ 50% 制限されます。より複雑な動物の生活では、ハビタブル ゾーンの範囲は元のサイズのほぼ 3 分の 1 に縮小します。
さらに、この結果は、最も近い恒星であるプロキシマ ケンタウリや TRAPPIST-1 を含むいくつかの恒星のハビタブル ゾーンを効果的に排除しています。これらの星は温度が低いため、放出される紫外線が少なくなり、大気中の一酸化炭素 (CO) 濃度が高くなる可能性があります。一酸化炭素は、細胞呼吸の原因となるメカニズムを妨げるため、酸素ベースの生命にとって非常に有毒です。研究者のシミュレーションから得られたこれらの結果は、より低温の星の内側境界付近を周回する惑星も、複雑な生命にとって住みにくい大気を持っていることを示唆していますが、研究者は、CO に富む大気での単純な微生物の生命の可能性を認めています。
この研究の主なポイントは、ハビタブルゾーンが星の周りの領域の中で以前考えられていたよりもはるかに狭い部分であることをどのように示しているかにあります.
複雑な生命体はどこに存在するのでしょうか
CO2 に対する異常に高い回復力を仮定しても 、惑星の可能な大気濃度の範囲は、ハビタブルゾーンを縮小します。研究によると、生理的 CO2 0.01、0.1、および 1 バーのしきい値は、従来考えられていたハビタブル ゾーンの幅の 21%、32%、および 50% のハビタブル ゾーンに対応します。さらに、研究者たちは、一酸化炭素のために有効温度が 3200 K 未満の親星を周回する惑星上に複雑な生命体が存在することを排除するものとして、彼らの調査結果を採用しています。
さらに、この結果は、CO2 の減少を示す惑星で複雑な生命体が形成される可能性が最も高いことを示唆していると解釈されます。 地質学的時間スケールでの濃度。これは、星が年を取るにつれて高温で燃焼し、ハビタブル ゾーンが星に近づくためです。恒星の光度のこの増加は、CO2 のレベルの減少によって一致する必要があります 複雑な生命に必要な温度とガス濃度を維持するためです。
この研究から得られる実際的なポイントは、はるかに制限されたハビタブル ゾーンにある惑星のみを考慮することによって、結果が将来の地球外生命の探索を導くはずだということです。研究者は、自分たちの結果が SETI の科学者によるさらなる研究につながることを望んでいると述べています。
もちろん、制限のない研究はありません。これらの主なものは、複雑な人生は私たちと同じようにしか取ることができないという仮定です。これを仮定するための十分な理論的理由はありますが、複雑な生命が私たちのものとは根本的に異なる生化学に基づいて存在できるかどうかは不明です.複雑な生命のいくつかの形態は、液体の水、炭素、または酸素を必要としない可能性があるため、この研究から引き出される結論は、複雑な生命に必要な条件が何であるかについての研究者の概念のおかげで制限されています.
研究者はまた、彼らの 1 次元計算モデルの限界を指摘し、惑星の大気条件の将来の 3 次元シミュレーションの必要性を指摘しています。具体的には、より複雑なモデルでは、大陸のサイズ、表面のアルベド (反射) 大気質量、重力相互作用、軸傾斜などの軌道パラメーターなどの要因を説明できます。
結論:地球は希少か?
「レアアース」仮説の支持者は、地球上で複雑な有性生殖を行う生命体の発達は非常にまれであり、天文学的にありそうもない出来事であると主張しています。この仮説によれば、複雑な地球外生命体が存在する可能性は低く、非常にまれです。
チームの調査結果によると。希土類仮説は、これまで想定されていたよりも多くの証拠を裏付けている可能性があります。複雑な生命体の居住可能ゾーンが以前に想定されていたよりもはるかに小さい場合、以前は複雑な生命体を収容できると考えられていた多くの太陽系外惑星が考慮から除外されます。この研究は、M および K クラスの星に生命が存在する可能性は低く、M および K クラスの星が既知の星のほぼ 82% を占めていることを示唆しているようです。
地球外生命体のより広い探索についてこの研究が何を示唆しているかに関係なく、少なくとも、私たちが知っているような複雑な生命体には、これまで考えられていたよりもはるかに具体的な一連の状況が必要であることを意味しています.
