矮星の惑星は生命で輝くかもしれない

宇宙の裏庭には惑星があふれているが、私たちが知っている生命が存在するのに適した惑星はわずかだ。水が液体のままでいられるのにちょうどよい距離を周回している惑星もあるが、その熱血漢の若い恒星が、地球上の生命のほとんどをあっという間に絶滅させるほどの放射線を浴びせる傾向がある。

しかし、地球外生命体はまだ道を見つけるかもしれない。危険な紫外線を吸収し、それを無害な緑と青の色合いに反射するサンゴの種にヒントを得て、天文学者のチームは最近、太陽に次いで2番目に近い恒星を周回する太陽系外惑星などの太陽系外惑星の海洋生態系全体が同じことをする可能性があると提唱した。もしそうなら、惑星全体が親星からのフレアに蛍光を発して反応し、将来の望遠鏡で捉えられるようになるかもしれない。

「それがどのように見えるか想像してみてください」と、コーネル大学の研究者でこの提案の共著者の一人であるリサ・カルテネッガー氏は言う。「考えてみると本当に美しいものです。」

太陽系外惑星（他の恒星を周回する惑星）の発見が積み重なるにつれ、生命を宿すことができる惑星の候補も増えている。プロキシマbは地球に最も近い位置にあり、プロキシマ・ケンタウリを周回しており、地球から4光年強の距離にある。次にトラピスト惑星群が続き、39光年離れた7つの惑星からなる。いずれも地球と同程度の質量を持つようで、一部は太陽からの距離が寒すぎず暑すぎず、液体のH2Oが凍ったり沸騰したりしない距離にある。

しかし、水が必ずしも住処になるわけではありません。これらの太陽は、近隣の恒星の 75 パーセントと同様に、赤色矮星のカテゴリーに分類されます。これらのガスの球体は、黄色い太陽よりも小さく、冷たく、赤いです。また、はるかに「活動的」である傾向があり、これは天文学上の丁寧な表現で、大規模で定期的な太陽フレアで近隣の惑星を焼き尽くす可能性が高いことを意味します。特によく観測されている私たちの隣人であるプロキシマ ケンタウリは、年間約 5 回噴火します。これは、わずか 5 年で地球のオゾン層の 90 パーセントを吹き飛ばすのに十分です。

プロキシマ b とトラピスト惑星は、薄暗く飛び散る恒星のすぐ近くに群がっており、11 ～ 19 日周期で周回しています。その近さから、これらの惑星は恒星の前を頻繁に通過するため、太陽系外惑星ハンターにとっては絶好のターゲットとなります (地球外の天文学者が地球を見つけるには、少なくとも 1 年間は太陽を継続的に観測する必要があります)。また、地球上の生命が住むには最悪の場所でもあります。太陽の紫外線を遮断するオゾンがなければ、丈夫なクマムシでさえ長くは生きられないでしょう。「あなたや私がそこに着陸したら、私たちにとって非常に不健康な状態になるでしょう」とカルテネッガーは言います。

しかし、地球上の生命は、比較的紫外線のない環境で進化する特権を持っていた（少なくとも、数十億年にわたってオゾンの保護効果を享受してきた）。トラピスト海で出現した種は、紫外線の集中砲火に耐えるために、もっと創造的な方法を見つけなければならなかっただろう。「生命についてわかっていることが一つあるとすれば、それは、生命が状況に適応するのがとても上手だということです」とカルテネッガーは言う。

たとえば、地球のサンゴの中には、高エネルギーの紫外線を吸収し、目に見える低エネルギーの緑や青の光を発してそれを排出する能力を発達させたものがある。コーネル大学の研究チームが最近の論文で提唱した同様の「生物蛍光」は、そのような惑星で生き残るための鍵となるかもしれない。カルテネッガーは、たとえば生物蛍光を発する浮遊藻類が広く生息する、主に水でできた世界を想像している。その藻類は、主星と生態系の間で協調した光のショーを繰り広げる。「大量の放射線が惑星に当たると、惑星、つまりこの生物圏は、それに反応して実際に光り輝くのです」と彼女は言う。

そして、現在チリのアタカマ砂漠で建設中で、2025年に運用開始が予定されている超大型望遠鏡（正式名称）などの次世代光学望遠鏡は、そのような異星人のちらつきを捉えることができるかもしれない。

カルテネッガー氏と共同研究者のジャック・オマリー・ジェームズ氏は、雲と光る生物にさまざまな程度に覆われた多数の仮想惑星を考察した。彼らは、理想的な場合（雲がなく、藻類が惑星を完全に覆っている場合）には、そのような惑星はフレア後に13倍明るく輝くことを発見した。表面の半分が雲に覆われ、30％が生物で覆われている惑星は、2倍明るく輝く。地球上で比較すると、雲は地球の約半分を覆い、生物蛍光を発するサンゴは地球表面の0.2％を占めている。

「本当に驚いたのは、それが見えたことです」とカルテネッガー氏は言う。「植物よりも強い信号になるとは予想していませんでした」（植物はまた、独特の方法で光を反射しますが、これも生命の兆候である可能性があります）。

決定的な証拠は、フレアによる輝きと、酸素と酸素を分解する化学物質を含む大気（生命が絶えず供給を補充していることを示す）の検出だろう。太陽系外惑星ハンターは、調査すべき惑星が多すぎるといううらやましい問題にすぐに直面することになるかもしれない。生命の大気または蛍光の輝きの兆候は、将来の観測の優先順位付けに役立つかもしれない。

もちろん、このアイデア全体は、山ほどある「もし」の上に成り立っている。もし矮星が惑星の大気を剥ぎ取っていなければ。もし惑星に水があったら。もし生命が紫外線を蛍光で消す方法を見つけたら。もし藻が惑星のかなりの部分を覆うほどに成長したら。研究者の中には、これらの「もし」が大きな障害になると考える人もいるが、カルテネッガー氏は、そのような考えは、こうした異星の環境に対する人間中心の印象から生まれたものであり、彼女は心をオープンに保とうとしているのだと言う。

「それは生命にとって悪いことではなく、あなたや私にとって悪いことです」と彼女は言う。「この研究は、私たちが盲目的に行動していないか、地球上で私たちが知っている多様性を利用してどこか別の場所で生命を探すようにしようとしているだけです。」

編集者注: 以前の危険な赤外線の記述は、実際に危険な光源である「紫外線」に変更されました。