酵母と大腸菌は、異星の惑星に存在する可能性のある条件で増殖できる。

今週Nature Astronomyに掲載された論文によると、太陽系をはるかに超えて、大気の大半が水素ガスである岩石惑星には生命が存在する可能性があるという。MIT の科学者らは、密封されたボトルと非常に丈夫な微生物を使った実験で、酵母と大腸菌の両方が、大気が純粋に水素で構成された環境で生育できることを発見した。これは、人間や他の多くの生命体が繁栄している地球の窒素と酸素が豊富な空気とはかけ離れている。これは、これまで認識されていたよりも広範囲の地球外の生息地で生命が見つかる可能性があることを意味する。

科学者が生命が住める地球外惑星を思い描くとき、​​彼らは火星や金星のような窒素や二酸化炭素が主成分の地球のような大気を持つ場所を想像します。しかし最近、研究者たちは他のタイプの環境を持つ惑星でも生命を維持できるのではないかと考え始めています。特に、一部の科学者は水素を豊富に含む大気に注目しています。

「地球上で水素が豊富な環境は極めて稀で、よく知られていない」と、天体物理学者でこの新しい研究の共著者であるサラ・シーガー氏はポピュラーサイエンス誌にメールで語った。現在まで、天文学者は宇宙のどこかで水素が豊富な大気を持つ地球型惑星を特定していない。おそらく岩石惑星の周囲の大気はガス惑星の大気よりも一般的に検出が難しいためだろう。しかし、水素が豊富な大気を持つ岩石の非ガス惑星がどこかにある可能性は高く、今後数年以内に発見できるかもしれないより高性能な望遠鏡が開発されている。

「現在、私たちはハッブル宇宙望遠鏡や地上の望遠鏡を使用しています」とシーガー氏は言う。しかし将来、科学者たちは2021年に軌道に打ち上げられる予定のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のようなより強力なツールに頼るようになるだろうと彼女は言う。

この新しい技術により、表面上に水素が浮遊している惑星は、地球に似た他の惑星よりも実際に見つけやすくなります。水素ガスは非常に軽いため、その大気は宇宙空間のずっと遠くまで広がるはずです。

水素を豊富に含む大気を持つ世界がまだ発見されていないのではないかと考え、シーガー氏とチームは、こうした領域で生命が繁栄できることを証明したいと考えていた。「私たちは、生命が水素環境で生き延び、繁栄できることを天文学者に明確に伝えるために、簡単な実験を行うことにしました」とシーガー氏は語った。

水素自体は生命に害はないが、これまで100％水素の雰囲気で微生物を培養した人はいなかった。実験では、シーガー氏とチームは、酵母と大腸菌（酸素なしでも生存できるが、一見すると水素が豊富な生息地にはあまり適応していないように見える2つの生物）をテストすることにした。

研究者たちは、周囲の空気から遮断された瓶の中で酵母菌と大腸菌のコロニーを培養した。瓶の中には、微生物が食べる栄養豊富な培養液に加え、純粋な水素、通常の空気、そして他の太陽系外惑星に存在する可能性のある他の混合ガスなど、さまざまな大気が含まれていた。

酵母と大腸菌はどちらも、空気中よりも遅いとはいえ、100% 水素の大気中で生存し、繁殖することができた。シーガー氏と同僚が研究室で作り出した条件は、科学者が実際の惑星で見つけると予想するものを完全に模倣したものではない。その大気には水素以外のガスもいくらか含まれ、重力がはるかに強いか、あるいは地球とは異なるかもしれない。しかし、単純なバクテリアだけでなく、酵母のような比較的複雑な微生物も、こうした条件でなんとか生き延びることができたという事実は、水素に覆われた惑星に何らかの生命が存在する可能性を高めている。

研究者たちは、水素を豊富に含む岩石惑星が存在し、微生物がそこで繁殖できると推測しているが、次のステップは、はるか遠くの地球から来た異星生命を特定する方法を見つけることだ。その方法の 1 つは、いわゆるバイオシグネチャー ガスの証拠を探すことだ。地球上では、植物や光合成細菌などの生命体が、こうした特定のガスを生成することができる。理論的には、別の惑星でこれらを特定できれば、そこに生命が存在することを示す良い兆候となるだろう。

シーガー氏と同僚の実験中、増殖中の大腸菌は数十種類のガスを放出した。その中には、科学者が遠方の惑星で観測した場合に生命の兆候とみなすアンモニアなどもあった。これは、将来の望遠鏡が水素で満たされた大気に生息する生命のようなものを検出できるかもしれないことを意味する。あとは、こうした奇妙な世界を見つけるだけだ。