滅びゆく惑星で地球外生命体を見つける方法

もし生命が宇宙の他の場所に存在するとしても、それはほんの一瞬かもしれません。現在、科学者たちは死にかけている惑星で生命の兆候がどのように見えるかを研究しています。

天文学者たちは過去 20 年間に数百もの遠く離れた異星惑星を発見してきました。将来のミッションでは、これらの世界でバイオシグネチャーと呼ばれる生命の潜在的な兆候を検出できる可能性があります。大気中の酸素またはメタン。

スコットランド、ファイフにあるセント・アンドリュース大学の宇宙生物学者ジャック・オマリー・ジェームズとその同僚は次のように指摘した。地球上の生命のバイオシグネチャ時代を経ても変わらないのではなく、歴史の中で大きく変化してきました。このことから研究者たちは、地球や他の惑星が将来どのように見えるかについて推測するようになりました。

「分野としての宇宙生物学は、生命の起源と地球外の生命を見つける方法に重点を置いているようですが、生命の終わりにはそれほど重点が置かれていません。それが私が宇宙生物学についてもっと知りたいと思ったきっかけです。他の惑星の生物圏はどのようにしてその目的を達成するのか、さらに言えば、居住可能な惑星の居住可能な寿命の中で、どのくらいの期間、生命が発見されると予想できるかということだ」と研究の筆頭著者であるオマリー・ジェームズ氏は述べた。

科学者たちは、可能性のある系外惑星の気候と生物圏、つまり寿命全体のコンピューターモデルをテストしていました。

「そのとき、このモデルを時間を進めて、地球上からすべての水とすべての生命がいつ消滅するかを確認しようというアイデアが浮かんだのです」とオマリー・ジェームズ氏は語った。

太陽は中年の星で、現在年齢は約46億歳です。今から約 20 億年から 30 億年後の進化の後期段階では、太陽はさらに高温になり、将来の地球の表面温度はさらに高くなり、地球上で最後の生命が成長し生き残るための環境はこれまでより過酷になるでしょう。惑星。

研究チームは、現在から最大 28 億年後に地球の生物圏が生成するであろうバイオシグネチャーガスをモデル化しました。

「これらの結果で最も興味深いのは、生命の多様性と人口規模が私たちが見ているものに比べて大幅に減少している、居住可能な寿命の最後の段階であっても、惑星上の生命の存在を検出できる可能性があることを示唆していることです」今日の地球では」とオマリー・ジェームズ氏はアストロバイオロジー・マガジンに語った。

の地球の生物圏の死現在存在するものは、植物が枯れることから始まるでしょう。温度の上昇により、ケイ酸塩として知られるケイ素を多く含む岩石が摩耗し、二酸化炭素の吸収が増加します。その結果、植物が太陽光からエネルギーを生成するために必要な大気中の二酸化炭素が減少し、最終的には植物の時代に終止符が打たれることになる。

植物の絶滅は大気中の酸素濃度を低下させ、ほとんどの生態系から主要な食料源を奪い、大型の脊椎動物から小型の動物に至るまでの動物の絶滅を同時に引き起こすことになるが、中でも無脊椎動物の処刑期間が最も長い。全体として、研究者らは、現在から 12 億年から 18 億 5 千万年の間に、地球の表面はほとんど人が住めなくなるだろうと計算しました。

それでも人生は大変なので、微生物瀕死の地球上のより複雑な生物よりもはるかに長く存続できる可能性があります。科学者らは、動植物が絶滅した後、地球の将来の生物圏は、主に単細胞微生物からなる初期の生物圏によく似たものになるだろうと推論した。酸素の生成を助ける植物がなければ、大気中の酸素は最終的には無視できるレベルに達し、数百万年以内に、酸素がなくても生存できる微生物への比較的迅速な移行を引き起こすでしょう。地球の最後の生存者は、おそらく太陽のせいで地球が高温になり、天文学者たちが遠くから生命体を検出できなくなるであろう約28億年後まで、洞窟や地下深く、あるいは高地の比較的涼しい避難所のいずれかで生き残る可能性がある。

科学者らは、高等植物が絶滅すると、大気中の酸素とオゾンのレベルが今から約11億1000万年後までに天文学者が検出できない濃度まで低下すると計算した。それでも、この酸素の低下は、揮発性化合物イソプレンのレベルが空気中に蓄積し、植物が絶滅するまでバイオシグネチャーとして機能する可能性があることを意味する可能性があります。イソプレンは生体物質であり、酸素とすぐに反応するため、通常、大気中での寿命は非常に短いです。

植物や動物の死により、メタンチオールなどの化合物が大気中に放出される大量の腐敗物質も生成されます。このガスは生物学的起源に由来することのみが知られています。太陽光はこのガスを急速に分解しますが、結果として生じるガスであるエタンは、すべての動植物が絶滅するまで潜在的なバイオシグネチャーとして機能する可能性があります。

メタンも、他のすべての物質が存在する場合にバイオマーカーとなる可能性があります。バイオマーカーガス死にかけている惑星の大気中では検出できなくなります。実際、遠い将来、地球の大気中のメタンのレベルは現在の 10 倍になる可能性があります。植物が二酸化炭素を除去するために存在しなくなったため、メタン生成細菌は燃料として必要な二酸化炭素をより多く取得します。それでも研究者らは、生命体だけがメタンの発生源ではなく、火山や火山岩が関与する化学反応でもメタンガスが発生する可能性があると警告している。

科学者らはまた、雲が死にかけている地球上で潜在的なバイオシグネチャーの拠点として機能する可能性があると推測している。惑星の表面が生存できないほど高温になると、微生物は雲の中に避難する可能性があります。微生物は雲の中に存在することが知られています。地球の大気しかし、彼らが落下する前に通過しているだけなのか、それとも空に活発に生息しているのかはまだ不明です。研究者らは、空気中の微生物は、乾燥した惑星の大気中で予想外に大きな雲滴を生成するのに役立つ可能性があると述べている。さらに、植生は、高等植物が絶滅するまで、検出可能なバイオシグネチャーとして機能する可能性があります。葉により、植物に赤いエッジが現れます。地球から反射される光のスペクトル。

死にかけている地球外惑星がどのように見えるかについての主な混乱要因の 1 つは、地球外知性体の影響である可能性があります。

「この種の予測をする際に、知的生命体を考慮に入れるのは難しい」とオマリー・ジェームズ氏は言う。「知的生命体が、おそらく何らかの形態の地球工学（陸、海、空への人為的な変化）や、さらには惑星を軌道上に移動させることによって、遠い将来の環境に対するこうした変化を緩和する役割を果たす可能性は確かにあります。それが惑星のバイオシグネチャーにどのような影響を与えるかを予測するのは非常に困難ですが、単に惑星の年齢を考えると、その惑星の生物圏が私たちが予想するよりも若く見えるだけかもしれません。」

要するに、天文学者が発見し始めると、ハビタブルゾーンの惑星古い恒星を周回していると、「生命の兆候が見られると期待できるかどうか、そして可能であれば、その生命が私たちにどのような痕跡を残して検出できるかを知ることは有益でしょう。なぜなら、死にかけている惑星の生物圏は、地球とは大きく異なるからです」私たちが今日地球上でよく知っている生命です」とオマリー・ジェームズ氏は語った。

この研究分野の次のステップは、太陽に似た恒星の周りにある古いハビタブルゾーン惑星を天文学者が発見した実際の例に適用し始めることだとオマリー・ジェームズ氏は語った。「これらの星の数はまだそれほど多くないため、これには、より古い恒星の選択された近くの例の周りの理論上の惑星のモデリングが含まれる可能性があります」と彼は指摘しました。「おそらくこの世界は良くないでしょう地球の正確なコピーしたがって、これは、その特定の惑星の生命の終焉に至るまでの出来事のタイムラインに影響を与える可能性があります。」

オマリー・ジェームズ教授はまた、火星が居住可能な寿命の終わりを迎えた地球外惑星のテンプレートとして機能する可能性があるかどうかも調査している。「この場合、寒くて乾燥することによって」と彼は述べた。研究者らは、既存のコンピューターモデルを適応させて「火星をシミュレートし、地球上の潜在的に居住可能なすべての地域に、そこに生息できる微生物を生息させ、死につつある生物圏に考えられる一連のバイオシグネチャーを追加することを目的としている」としている。

O'Malley-James と彼の同僚は、その発見の詳細を International Journal of Astrobiology に掲載しました。

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