これらの太陽系外惑星の居住可能性は正しい方向に傾いている

なぜ地球には季節があるのでしょうか。もちろん、地球の軸の傾きによるものです。しかし、軸の傾きは、単に地球を春から夏、秋から冬へと移すだけではありません。軸の傾きは、地球の大気を安定させる重要な力でもあります。地球の大気がなければ、地球上の生命はほぼ確実に不可能でしょう。したがって、軸の傾きが他の惑星での生命の育成にも重要な役割を果たしていると考えるのは当然です。そこで、 The Astronomical Journalに掲載された新しい研究結果が発表されました。この研究では、居住可能な可能性のある太陽系外惑星のペアが安定した傾きを持っていることが示唆されており、これらの惑星が私たちが想像していたよりも地球に似ている可能性が高まっています。

これらの惑星は、地球からそれぞれ550光年と990光年離れたケプラー186fとケプラー62fです。2014年に初めて発見が発表された前者は、実際にはその恒星のハビタブルゾーンで発見された最初の地球サイズの太陽系外惑星でした。後者は質量が地球の2.8倍（スーパーアース）です。「これら2つの太陽系外惑星は岩石質である可能性が高いことはすでにわかっており、惑星の表面に液体の水が存在する可能性のあるハビタブルゾーンにあります」と、研究著者でジョージア工科大学の助教授であるゴンジエ・リーは述べています。「私たちは、これらの惑星の居住可能性をさらに制限し、これら2つの惑星が生命を宿す可能性がどの程度あるかをよりよく理解したいと考えています。」

自転軸は、恒星から発せられる熱と放射線が惑星に到達したときに、それがどのように分散されるかを本質的に決定します。軸によっては、この分散が比較的穏やかになるものもありますが、他の軸では、より極端な環境が生じる可能性があります。さらに、惑星の傾きは前後に振動することがあり、軸の大きな振動は、この恒星の放射線の拡散方法に大きな変化を引き起こし、惑星の大気循環と気候に影響を与える可能性があります。

「自転軸の変化と気候が生命の存在に実際にどのように影響するかは詳しくわかっていません。強靭な生命体は極端な環境でも存在できる可能性がありますが、安定した環境は良い出発点となる可能性があります」とリー氏は言う。

たとえば、火星は太陽系の生命居住可能領域にあるにもかかわらず、厚い大気を失い、過去40億年の間に暖かく水の多い世界から冷たく乾燥した地獄のような場所へと変化したが、その理由の1つは軸の傾きだと考えられている。赤い惑星の軸の傾きは0度から60度まで大きく変化しており、その不安定さは大気を適切に保持できないことを意味する。一方、地球の軸は22.1度から24.5度の間で、およそ1万年ごとにしか振動しない。そのため、青い惑星は長い間、生命にとって適した場所であった。李氏の共著者であるハーバード・スミソニアン天体物理学センターのユートン・シャン氏は、「地球の軸の角度も、少なくともこの場合、安定効果を持つ大きな月がなければ、より不安定になっていただろう」と指摘している。

ケプラー 62f とケプラー 186f は、地球や火星よりも主星から遠く離れているため、特に興味深いものでした。「また、重要な点として、自転軸の変動は惑星間の重力相互作用によって生じるため、自転軸のダイナミクスは多惑星系で最も豊富です。62f と 186f はどちらも 5 惑星系にあり、他の惑星はすべて主星を通過するため、その特性はよく理解されています」とシャン氏は言います。

計算を行った後、2人は入手した数値に基づいてシミュレーションをいくつか実行し、衛星がないにもかかわらず、両方の惑星の自転軸はかなり安定していることを発見した。それぞれの恒星系内には、対抗すべき近隣の太陽系外惑星がかなりあるにもかかわらず、自転軸を不安定にするような重力の影響は受けていない。「これは、母惑星の長期的な安定にその出現と生存がかかっているような生命体にとっては朗報です」とシャンは言う。

リー氏は、この種の自転軸の動的分析は「他の太陽系外惑星系にも簡単に適用できる」と考えており、他の惑星の居住可能性に関する疑惑を強めたり否定したりするのに大いに役立つ可能性がある。

「この研究から得られる刺激的な点は、こうしたタイプの力学研究が現実のシステムと結びつくことです」と、ケプラー62fを初めて発見したワシントン大学の天文学者エリック・アゴル氏は言う。「現在、私たちは実際にこのような[複数の]惑星系を特徴づける可能性のある見通しを持っています。多くの場合、これは理論的な作業を行う上で問題となります。考慮すべきパラメータが非常に多いため、どのターゲットが最も[居住可能性に]期待でき、どのターゲットがそうでないかが必ずしも明確ではありません。」

コーネル大学カール・セーガン研究所所長でケプラー62f（および62e）発見チームの一員であるリサ・カルテネッガー氏は、今回の発見は太陽系外惑星の居住可能性における軸の傾きの役割に関する活発な議論の一部であると考えているが、「他の惑星で発達する生命は、軸の傾きに関係なく発達できるはずです。地球の軸の傾きが異なっていたら、生命はおそらく違った進化を遂げていたでしょうが、その違いがかなり大きかったのか、それとも私たちは単に地球上の別の場所に住んでいただけなのかは誰にもわかりません」と強調している。