私たちの太陽系は特殊です。
はい、そこには奇妙な世界があります。海を宿す衛星、砂漠のオーブそこはかつて水と、そしてもちろん惑星で満ちていました奇妙な触手のような生命体が溢れている。しかし、私たちの宇宙の近隣地域もまた、珍しいものです。何が無いのか。
今は、太陽系を超えた世界の発見の黄金時代です。系外惑星。NASAこれらの惑星のうち 5,000 個をはるかに超えていることが確認されています。最も普及しているのは、「スーパーアース」と呼ばれる世界のクラスです。それらは地球より約 30 ～ 70 パーセント大きい世界です。それらは（地球のように）岩石状であることもあれば、主に厚い渦巻くガスで構成されている場合もあります。あるいは両方。これまでに発見された系外惑星の約 3 分の 1 はスーパーアースであり、これは他の太陽系では非常に一般的であることを意味します。
裏の計算は説得力があります。おそらく1年以上あります1兆個の系外惑星私たちの中で天の川銀河一人で。したがって、私たちが知る限り、宇宙にはスーパーアースがたくさんあるはずです。そしてそれらのいくつかは居住可能である可能性があります。つまり、そこに生命が存在する場合、それらは生命を維持できる条件を抱えていることを意味します。
「それらは確かに非常にエキサイティングな惑星です」とNASAジェット推進研究所の系外惑星研究者レンユー・フー氏はMashableに語った。
たとえば 2022 年には、NASAが惑星LP 890-9 cの発見を発表。潜在的な居住可能性について多くのチェックボックスをオンにします。それは岩石が多く、地球よりも約 40% 大きく、太陽系の「ハビタブルゾーン」を周回しています。これは、地球より冷たい世界かもしれませんが、液体の水が存在できる領域を意味します。しかし、そこがどのようなものかは依然としてほとんど解明されていない。
その雰囲気には何があるのでしょうか？本当に地球に似たスーパーアースはあるのでしょうか?アリゾナ大学の天文学教授クリス・インピー氏は、「私たちの太陽系にはスーパーアースがないので、スーパーアースについてはあまり知りません」と語った。
「彼らは確かにとてもエキサイティングな惑星です。」
2022年に別のスーパーアースが発見されるかもしれない地球の何倍もの大きさの海が含まれている。幸いなことに、新しい巨大望遠鏡と今後登場する巨大望遠鏡の両方により、科学者はこれらの神秘的な遠い世界の大気を覗き込むことができます。
謎に満ちたスーパーアースを明らかにする
新しい世界を見つけるのは難しいです。 NASA の TESS 宇宙望遠鏡のような特殊な望遠鏡は星を見つめ、明るさの微細な変化を探す必要があります。星が暗くなるということは、惑星がその星の前を通過したことを意味する可能性があり、それが新しい世界の発見につながる可能性があります。テスはこれまでに確認された惑星は240以上発見されている、他の何千もの候補者とともに。
系外惑星が発見されると、天文学者はより深く調べることができるようになります。今日、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、これまで配備された中で最も強力な宇宙望遠鏡であり、系外惑星の大気が何で構成されているかを検出する。たとえば、地球には、二酸化炭素などの微量のガスに加えて、窒素と酸素が豊富に含まれています (この二酸化炭素は気候に重大な影響を及ぼしますが、）。
しかし、最も近い惑星でさえ何兆マイルも離れています。望遠鏡は、このような遠い超地球で何が起こっているのかをどうやって推測できるのでしょうか?繰り返しますが、天文学者は星の光に依存しています。惑星が恒星の前を通過するとき、光は系外惑星の大気を通過します。空間そして最終的にはウェッブ望遠鏡に搭載された分光器と呼ばれる機器に組み込まれます。これらは本質的にはハイテクプリズムであり、光を虹色に分解します。ここに大きなトリックがあります。大気中の特定の分子は、特定の種類または色の光を吸収します。したがって、その色がウェッブ分光器によって観察される色のスペクトルに現れない場合、それはその色が系外惑星の大気によって吸収された（または「消費」された）ことを意味します。言い換えれば、その元素はその惑星の空に存在します。
マッシュ可能な光の速度
天文学者ウェッブを指したい上述のスーパーアース、LP 890-9 ｃ．居住可能な世界になることが期待されています。
アーティストによる Super-Earth LP 890-9 c のコンセプト（右）。 クレジット: NASA / JPL-カリフォルニア工科大学
系外惑星の主な 4 つのタイプ。 クレジット: NASA
重要なことは、ウェッブはこの10年後半に、切望されていた系外惑星探索の支援を受けることになるだろう。注目すべきは、適切に名付けられた「超大型望遠鏡深く暗いチリの砂漠に建設されているこの建物は、系外惑星の大気を通過する光も集めるでしょう。その主鏡は幅127フィート以上、この機器はいくつかの系外惑星の写真を撮ることもできます。 「ELTは太陽系外の惑星の研究に革命をもたらすでしょう。」ヨーロッパ南天天文台は書いている, 南半球におけるヨーロッパの天文学協力。
今後数十年のうちに、スーパーアースの賞金についてさらに詳しく知ることになるでしょうが、多くはとらえどころのないままになるでしょう。私たちは本質的に、宇宙の中での住所によって制限されています。たとえば、ウェッブ望遠鏡は、星の前を通過するのが見える系外惑星の大気のみを見ることができます。ウェッブ氏はこれが起こるのを見るために完璧な角度を必要としますが、私たちの望遠鏡はしばしば正しい角度ではありません。 NASAゴダード宇宙飛行センターの系外惑星研究者ラヴィ・クマール・コパラプ氏は、銀河系で最も一般的な種類の恒星（赤色矮星と呼ばれる）の周りを典型的な惑星が通過する場合、検出できる確率はわずか2パーセントだと説明した。
私たちに最も近い惑星であるプロキシマ・ケンタウリbは、2016年に発見されたスーパーアースです。星のわずかなぐらつきを検出する、プロキシマ・ケンタウリbの引っ張りや引っ張りによって引き起こされます。しかし、私たちの現在の望遠鏡はどれも、大気からの光を捉えることができるようには設置されていません。宇宙的に言えば非常に近いにもかかわらず、地球の大部分は私たちにとって謎のままです。
「より強力な望遠鏡ができるまで、それについて多くを知ることはできません」とコパラプ氏はマッシャブルに語った。
居住可能な世界での生活?
いくつかのスーパーアースは本当に居住可能であり、生命が潜在的にそこに住む可能性があることを意味するのでしょうか? 「それは私たちが知りたい基本的な質問の一つです」とコパラプ氏は語った。
しかし、スーパーアースが本当に居住可能であるとしても、それはそこに生命が存在することを意味するわけではありません。ほとんどありません。 「居住可能な惑星には、居住可能であっても人が住んでいない可能性がある」とコパラプ氏は強調した。
アリゾナ大学のインピーは、居住可能なスーパーアースがかなりの数存在するのではないかと考えている。なぜ？彼らは地球よりも質量が大きいため、有害な放射線や紫外線から身を守る厚い大気を保持できる確率が高くなる、と同氏は指摘した。スーパーアースには、豊かな水が蓄えられている可能性もあります。 「水は宇宙において珍しい成分ではありません」とインピー氏は付け加えた。
「自然はさまざまな方法で私たちをだますことができます。」
NASAの胡氏は特に「冷たい」スーパーアースに興味を持っている。これは、それらが雪だるまであることを意味するものではありません。これは、恒星の周りの近い軌道で焦げていないことを意味します（多くの系外惑星は、恒星の近くで発見されています。トラピスト-1b岩だらけかもしれませんが、わずか 1.5 日でその星を一周します)。 「地球と同等の表面温度を持つ可能性が高いいくつかの星が存在する」と胡氏は語った。 「それらは、私たちが潜在的な居住可能性を探すのに適切な物理的条件を提供します。」
逆に、いくつかの系外惑星は、蒸気雰囲気とコパラプ氏は説明した。極寒の気候により、この水が地表から蒸発した可能性があります。そのような世界は確かに暑いですが、おそらく生命は、惑星の岩石の表面またはその中の一部の領域または地下の場所に住む可能性があります。結局のところ、地球上の生命は、海底火山噴火口の周囲のうだるような環境で繁栄しています。イエローストーン国立公園の温泉プール。
芸術家による水の世界のスーパーアース TOI-1452 の構想 ｂ． クレジット: Benoit Gougeon / モントリオール大学
しかし、遠く離れたスーパーアースの生命体を実際に特定するのは、また別の、非常に困難な話です。実際、私たちは地球上の遠隔地に旅行し、次のような極端な場所で生命が繁栄しているのを見つけることができます。南極の氷の下深くに住む生物。 「しかし、系外惑星の場合、それはできません」とコパラプ氏は言う。
スーパーアースが存在するという主張を裏付けるには、何兆、何兆マイル（何光年）も離れたところから、豊富な証拠が集められなければなりません。おそらく生命が含まれている。コンテキストが鍵だとコパラプ氏は説明する。地球は危険な放射線にさらされていますか?惑星の環境がどのようなものかについてのコンピューター シミュレーションを作成するのに十分な望遠鏡からのデータはありますか?メタンのような特定のガスがどのように生成されたかを説明する、生命を超えた別の方法はあるのでしょうか?
「我々は本当に注意しなければならない」とコパラプ氏は強調した。 「自然はさまざまな方法で私たちをだますことができます。」
地球に最も近い惑星であっても、金星、近年、少量のガスであるホスフィンが金星の大気中の生命のヒントである可能性があるかどうかについて、活発な科学的議論が行われています。そして2021年には、天文学者たちはガスはおそらく金星にも存在しないと結論づけた。地球外生命体の証拠は、たとえ私たちの太陽系であっても、説得力がありません。
スーパーアースでの居住可能性を探る中で、天文学者は最終的に、実際には地球に似た地球はほとんどないことを発見するかもしれない。おそらく、それらはさまざまなガスに支配されているか、水海から突き出た岩だらけの土地を持っていません。そしてそれはそんなに悪いことでしょうか？
「地球に似ていたらガッカリするだろう」とコパラプ氏は言う。 「私たちは奇妙な新しい世界を探検したいのです。」