この遠い世界は地球によく似ているが、そこに住みたいとは思わないだろう

もし熱気球を恒星間宇宙船に積み込み、獅子座の暗い恒星を周回する惑星まで 110 光年を旅することができれば、地球上で気球に乗るのとまったく同じような体験ができるだろう。気温、気圧、湿った空気は、かなり心地よく感じられるかもしれないが、酸素マスクと傘が必要になるかもしれない。

「雨に降られる可能性もある」とモントリオール大学の太陽系外惑星研究者ビョルン・ベネケ氏は言う。

ちらつき、揺れ動く恒星を探す望遠鏡は、ここ数十年で4,000個以上の太陽系外惑星の候補を発見した。そのうちのいくつかは、主星の周りの、水が液体のままでいられるような、寒すぎず暑すぎない領域を周回している。他の惑星は、実際にH ₂ O分子を抱えていることもわかった。しかし、今週発表された2つの研究によると、太陽系外惑星K2-18bは、その両方の条件を満たす初めての惑星だという。残念ながら、地球とはまったく異なるいくつかの特徴により、K2018bは、私たちが知る生命の住処にはなりそうにない。しかし、この発見は、私たちが実際に居住可能と考えるかもしれない惑星を見つけるための重要な一歩となる。

「これは、地球に似た環境を発見するのに最も近いものだ」と、この惑星を研究する2つのチームのうちの1つを率いるベネケ氏は言う。

科学者たちがこの異星について知っていることはすべて、その恒星との相互作用から得たものだ。ケプラー計画は2015年に初めて恒星の減光を発見し、スピッツァー宇宙望遠鏡による追跡観測で2017年に地球の2倍の大きさの惑星の存在を確認した。その後、別の機器で恒星のふらつきを計測して惑星の重量を測り、地球の約8倍の重さであることが判明した。ハッブル宇宙望遠鏡によるさらに3年間の観測で、さらに8つの光のちらつきを捉えることができ、今週の惑星の大気の説明につながった。

実際に目にすることができない惑星の大気を研究する鍵は、さまざまな種類の光を使ってその惑星の大きさを測定することです。大気のない純粋な岩石惑星はすべての色を完全に遮断しますが、大気中の各タイプの分子は特定の波長のみを遮断します。そのさまざまな光の中では大気は不透明に見え、惑星は背景の星に対して大きく見えます。たとえば、K2-18b は、水によって遮断されたタイプの光で見ると膨らみます。

「これは基本的に、大気中に水蒸気が存在するという直接的な証拠だ」とベンネケ氏は言う。同氏の研究は今週オンラインで発表されたが、まだ査読は受けていない。

水曜日にネイチャー・アストロノミー誌に発表された別の科学者グループも、同じデータを使って同じ結論に達した。彼らは、この惑星が湿潤気候か乾燥気候かは言えないが（彼らのモデルは湿度を0.01～50パーセントと予測している）、ランダムな統計的偶然の一致の確率は2,000分の1未満だと述べている。

しかし、将来、探査者が K2-18b の大気圏を漂うことになったとしても、着陸を試みるべきではない。この惑星は大きさと重さからして、地球の基準からするとかなり薄い。ほとんどが水素ガスで、地球外生物が這い回れるほどの固体物質はほとんどない。太陽系には真の類似物はないが、ベネケ氏は、超巨大な地球よりもミニ海王星のほうがイメージしやすいかもしれないと示唆している。「地表がないので、地球のような生命は期待できない」と同氏は付け加えた。

K2-18b の空は、水の存在から想像される以上に、もっと見慣れたものなのかもしれない。ベンネケ氏の分析では、すべての波長でわずかな光が遮られていることが検出された。このため、惑星はわずかに厚く見えるのだ。惑星の密度が低いため表面は存在しないため、同氏はこの遮蔽は水の副作用だと解釈している。「最も可能性の高い説明は、これが実際には地球と非常によく似た液体の水滴の雲層であるということだ」と同氏は言う。「雨が降っている可能性も十分にある」

しかし、もう一方のチームは、太陽系外惑星の天気予報を発表する準備がまだできていない。「私たちのモデルは雲と完全に一致しています」と、ネイチャー・アストロノミーの分析に携わったロンドン大学ユニバーシティ・カレッジの天文学者インゴ・ワルドマンは電子メールで書いている。「しかし、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測結果が出るまでは、雲があるかどうかは断定できません」。彼と彼の同僚は、雲のある大気と雲のない大気の両方のモデルに対して観測結果をチェックし、どちらも他方よりも大幅に適合していないことを発見した。

K2-18b は表面がないだけでなく、太陽とはまったく異なる恒星を周回している。小型の矮星であるため、明るさは太陽の 40 分の 1 近く低く、温度が低いため、黄色というよりは赤色に近い。エネルギー供給という点では問題ない。この惑星は地球よりずっと近い軌道を周回し、約 1 か月で一周するため、同じような温度になる。しかし、恒星の頻繁なフレアにより、惑星は紫外線を浴びている可能性が高い。紫外線フレアは生命にとって必ずしも致命的ではないが、生活を容易にするものではない。

K2-18bのような大気を持つ太陽系外惑星をさらに研究することの本当の意義は、矮小星が生命に適した岩石惑星の周りの薄い大気をどの程度破壊するかなど、恒星がどのように惑星を形成するかという大きな疑問に答えるのに役立つことだとベネケ氏は言う。K2-18bの厚い大気はそのような恒星の活動の影響を受けないが、近い将来、より強力な望遠鏡がハッブル宇宙望遠鏡を凌駕するようになるにつれ、K2-18bの研究に使われる技術は非常に貴重なものとなるだろう。

「人類が宇宙全体で生命を発見するという全体的なストーリーの中で、これはおそらく私たちがこれまでに到達した中で最も遠いところまで来ている」とベネケ氏は言う。