季節の変化から地球外生命体の有無がわかるでしょうか?

最近打ち上げられたTESSだけでなく、地上望遠鏡や宇宙望遠鏡などの宇宙機関による数多くのミッションのおかげで、人類は宇宙で私たちだけなのかという恐ろしい質問に答えようとしています。

今回、アストロノミカル・ジャーナル・レターズに掲載されたカリフォルニア大学リバーサイド校（UCR）の新しい研究は、季節の間に地球の大気中で起こるのと同じ変化を遠く離れた系外惑星で探すことができることを示唆している。なぜなら、これらの変化は生命の存在を示している可能性があるからである。 。このようにして、たとえ系外惑星が何百万光年も離れていて、当面は訪れることができないとしても、私たちは孤独かどうかについて答えを与える方法を知ることになるでしょう。しかし、季節はどのような変化をもたらし、系外惑星に生命が存在することを明らかにできるのでしょうか?そして、どうすればそれらを検出できるでしょうか?

地球外生命体探索のためのバイオシグネチャー

彼らの仮説は、生命の存在の候補となる系外惑星の大気中の生物起源の産物の探索に基づいています。生物に関連する特定のガスがあり、これは生物が存在する可能性のある大気中の指紋のようなものです。これらの指紋はバイオシグネチャーとして知られており、それらを見つけるのは難しいように思えるかもしれませんが、そうではありません。むしろ、ジェームズ・ウェッブなどの次世代の望遠鏡では、惑星の周囲のガスの組成を測定できるようになるため、そうではないでしょう。

ただし、バイオシグネチャーが科学者を騙す可能性があります。この理由から、そしてマーカーを完成させるために、 NASAアストロバイオロジー研究所は、地球の大気中で起こる季節的事象の変化に基づく動的バイオシグネチャーの初の定量的フレームワークを開発するために、カリフォルニア大学リバーサイドセンターの科学者に資金を提供しています。

地球は傾いた地軸で太陽の周りを回っています。これは、一年のさまざまな時期により多くの光線を受ける地域があることを意味します。この現象の最も目に見える兆候は季節の変化と日の長さですが、目には見えませんが、大気の組成も変化します。たとえば、北半球には世界で最も多くの植生があり、夏の植物の成長により大気中に生成される二酸化炭素のレベルが著しく低くなります。

「大気の季節性は、地球上では生物学的に調節されており、他の人の住む世界でも発生する可能性が高いため、大気の季節性は有望なバイオシグネチャーです」とオルソン氏は言う。 「季節性に基づいて生命が存在すると推測するには、地球外生命化学の詳細な理解は必要ない。なぜなら、それは地球に特有の特定の生物活動の結果としてではなく、環境の季節変化に対する生物学的反応として生じるからである」 」と彼は説明する。さらに、地軸の傾きのような極端な楕円軌道は、太陽系外惑星に季節性をもたらし、バイオシグネチャーを探索する対象の範囲を拡大する可能性があります。

バイオシグネチャーとしてのオゾン

この研究の研究者らは、酸素、二酸化炭素、メタンの季節的な生成と破壊の特徴付け、および分光法と呼ばれる技術を使用したそれらの検出に関連する機会と困難を特定しています。彼らはまた、数十億年前に地球上で起こったような、酸素量が少ない生命の住む惑星の大気中の酸素(O ₂ ) の変動をモデル化しました。こうして彼らは、生命の存在の可能性に関係する気体の一つであるオゾン（O ₃ ）が、酸素化が弱い惑星では酸素そのものよりも、酸素の季節変動を測定するのが容易なマーカーであることを発見した。

「将来の宇宙望遠鏡や地上望遠鏡が、より有望なバイオシグネチャーを特定できるように設計できるよう、この種のシナリオを今からモデル化することが重要です」と、UCR の博士研究員であるエドワード・シュヴィーターマン氏は述べています。 「オゾンの場合、それを簡単に検出するには紫外線機能を備えた望遠鏡が必要です。」

シュヴィーターマン氏は、地球外生命体の探索における課題は、そのような遠隔地から収集されたデータの曖昧さであるとコメントしている。偽陽性（生物の可能性を装う非生物学的プロセス）と偽陰性（バイオシグネチャーをほとんどまたはまったく生成しない地球上の生命）は、研究者にとって大きな懸念事項です。

「酸素とメタンは両方とも有望なバイオシグネチャーですが、生命を必要とせずにそれらを生成できる方法があります」とシュヴィーターマンは説明する。たとえば、火星の大気中にはメタンが存在しているようですが、これは生命が存在すると信じさせる可能性があります。しかし、それはこれによって生成されるだけでなく、目に見えない地質学的プロセスによっても生成されます。私たちは、すでに赤い惑星の周りを周回している欧州宇宙機関（ESA）のエクソマーズミッションの結果を待たなければなりません。

オルソン氏は、季節変化におけるメタンと酸素は、生命の確認というよりも単なる情報として扱われるべきだと指摘する。 「系外惑星を評価する1つの方法は、その軌道全体にわたって大気を観察し、 1年間にわたるこれらの生体特徴ガスの変化を検出できるかどうかを確認することだろう」と彼は述べた。 「場合によっては、このような変化は生命がなければ説明が難しく、単に太陽系外惑星の生命を認識するのではなく、特徴づけることができるようになる可能性さえあります。」

UCR地球科学部の生物地球化学教授であり、代替地球宇宙生物学リバーサイドセンター所長であるティモシー・ライオンズ氏は、この研究は、特に「初期の地球を発見する」という目的のために、非常に遠い惑星での生命探査の基本的なアプローチを前進させるものであるとコメントしている。 「。 」 「オゾンによって明らかにされる季節変動は、ほとんどの生命がまだ微視的で海に生息していた数十億年前の地球のような惑星では、より簡単に検出できるでしょう。」

この研究の結論が実践され始めると、私たちは「外に生命は存在するのか？」と自問し続ける必要があるでしょう。