地球の双子はどこで探せばいいのでしょうか?

地球上で生命がどこでどのように発生したかという問題は、非常に複雑なパズルである。パズルのピース自体、つまり実際に何が起こったかの物理的証拠は、ずっと前に消えてしまった。生物学者にできる最善のことは、ピースがどのような形をしていたか、どのように組み合わさっていたかを再構築しようとすることである。今日までの生命の起源研究におけるすべての躍進は、生命が実際にどのように発生したかを納得のいく形で説明するための重要ではあるが、非常に小さな一歩であった。セーガンが考えたように、適切な条件が整えば生命は必然であるのかもしれない。同様に、最良の状況下でも生命が発生する可能性は非常に低いのかもしれない。さらに、地球上の生命が非常に多くの過酷な環境で生き延びているという事実は、生命が簡単に発生したことを証明するものではない。生命は発生した後、猛烈に適応できることを証明しているだけだ。

したがって、あなたが悲観主義者なら、地球外生命体の探索はおそらく無駄になるだろうと結論付けるかもしれません。悲観論をさらに補強する材料が必要な場合は、古生物学者のピーター・ワードと天文学者のドン・ブラウンリーが 2000 年に出版した書籍「Rare Earth 」に目を通すとよいでしょう。著者らは、銀河系に生命はありふれているかもしれないが、私たちが本当に見つけたいと願うような高度な生命は非常にまれであることを示す一連の議論を展開しています。それぞれの議論はそれ自体かなり説得力がありますが、総合すると、最初は壊滅的に思えます。

もし木星が存在しなかったら、地球に衝突する彗星は1万個以上になるだろう。

たとえば木星を考えてみよう。もし地球最大の惑星が太陽に向かって螺旋状に接近してホット ジュピターになっていたら、地球の軌道は乱れていただろう。しかし、木星がまったく存在しなかったら、それも問題になるかもしれない。その理由は、木星が地球を彗星の衝突から守っているからだ、とウォードとブラウンリーは主張する。彗星は太陽系の外縁部から発生し、そのほとんどはそこに留まる。しかし、彗星が太陽に向かって落下すると、ほとんどの場合、地球に近づく前に木星によってはじき飛ばされる。天文学者のジョージ ウェザリルは数十年前、木星が存在しなかったら、地球に衝突する彗星の数は現在の約 1 万倍になるだろうと示した。これは、細菌よりも進化した生物の出現と進化にとって好ましいことではない。

ウォード氏とブラウンリー氏はまた、太陽系のどの惑星と月のペアよりも、地球に対する月の大きさがはるかに大きいと指摘している。月は非常に大きいため、その重力が地球の傾きを安定させるのに役立っている。火星の衛星は小さいが、まるで倒れそうなコマのように揺れている。月がなければ、地球も同じようになり、季節が非常に不安定になり、植物や動物が適応するのが難しくなるだろう。

そして、プレートテクトニクスは、何億年もかけて地殻を内部に再循環させます。このプロセスでは、二酸化炭素が表面の岩石に化学的に結合した後に再循環し、大気が暴走温室効果を起こして地球が金星のような温室状態にならないようにします。太陽系のすべての岩石天体の中で、プレートテクトニクスを持つのは地球だけなので、宇宙ではおそらく珍しいでしょう。そして、地球の磁場は、太陽や深宇宙から流れ込むエネルギー粒子から私たちを守ってくれます。そして…まあ、 Rare Earth は冷静に読むべき本だと言えば十分でしょう。

ジム・カスティングと話をするまでは、そうだった。「多くの人が『レア・アース』を読んで信じた」とシアトルのベトナム料理レストランでの会話の中で彼は私に言った。「この本が大量に売れたのは、カール・セーガンに対抗する本だったからだと思う。カールが売り込んでいた一連の話を信じたくない人たちの心をとらえたんだ」

生命は惑星の表面に限定されているという考えを捨てれば、突然、探すべき場所がずっと増えることになります。

カスティングは、レアアースの議論を一つずつ取り上げ、感銘を受けていないことを明らかにした。たとえば、月をなくしたら地球の傾きが無秩序に揺れるのは事実だ、と彼は言った。しかし、地球の自転速度が速ければ、つまり一日が24時間ではなく12時間であれば、この無秩序はなくなる。「だから、月がなかったら地球はどのくらいの速さで自転していたのか、と問わなければならない」とカスティングは言った。「そして、それは複雑な問題だ」。要するに、ウォードとブラウンリーはもっともらしい議論を提起しているが、決定的な議論とはほど遠い。

カスティング氏はさらに、木星が地球を彗星の衝突から守っているのも事実だと続けた。しかし、実際には小惑星が衝突する確率が高まっている。小惑星帯は木星のちょうど太陽側にあるため、この巨大惑星が山ほどの岩石の塊を地球を横切る軌道に押し込むのは比較的容易だからだ。「木星サイズの惑星が存在することは、一長一短であるようだ」とカスティング氏は2010年の著書『 How to Find a Habitable Planet』で書いている。同書では、 Rare Earthへの反論を述べるのに丸々1章を割いている。

プレートテクトニクスについては、金星は地球以外では太陽系でプレートテクトニクスがそもそも存在するほどの大きさを持つ唯一の惑星だ（金星より小さい惑星なら、今ごろは冷えきっているはずで、大陸が動き回れる半溶融岩石は存在しない）。しかし、金星には地殻プレートの動きを滑らかにするために必要な水がないため、十分な大きさがあるにもかかわらずプレートテクトニクスがないのかもしれない。プレートテクトニクスを持つ可能性のある2つの惑星のうち、1つにはプレートテクトニクスがあり、金星が太陽系外惑星の典型で地球はそうではないと仮定する理由はないとカスティング氏は考えている。

おそらく、そこら中に生命が存在しているのでしょう。

結局のところ、「わからないことがたくさんあるので、推測するしかない。TPF を実施し、TPF 後のミッションを継続できれば、何が起きて、どこで起きるかがわかるだろう」と彼は語った。「私は楽観主義者です」と彼は認めた。「カール・セーガンに賛成です。おそらくあらゆるところに生命はいるし、おそらく他の知的生命体もいると思います。ただ、彼ほど推測が得意ではないだけです」

楽観的な見方をする理由は他にもあります。生命が惑星の表面にのみ存在すると仮定している場合、居住可能領域の概念が適用されます。その仮定を捨てて、地表下の条件が良好な場所を考慮すると、突然、探す場所がずっと多くなります。私たちの太陽系では、地球が唯一の居住可能な地表ですが、惑星科学者は火星の地表下も居住可能であると考えています。2011 年 11 月、NASA は最大かつ最も能力の高い探査車を火星に向けて打ち上げました。6 輪で SUV サイズのCuriosity は、火星の土壌を掘削して有機化学物質を探すなどの作業を行います (ただし、このミッションでは生命そのものを探すわけではありません)。

生命が存在できる条件は、もっと風変わりな世界にも存在する可能性がある。天文学者たちは何年も前から、木星の衛星エウロパと土星の衛星エンケラドゥスの地下に水があることを知っている。エウロパが核まで凍らないようにするエネルギーは、木星の強力な重力場を周回する際に潮汐力によって得られる。エンケラドゥスの熱源は謎だ。最近では、理論家らは冥王星にも氷の表面の約100マイル下に液体の水が存在するかもしれないと示唆している。この場合の熱は放射性カリウムの崩壊によって生じる。複雑な炭素分子については、数十億年にわたって衛星や外惑星に衝突してきた彗星と小惑星の両方の天体に豊富に含まれている。

楽観的な理由として、宇宙は「私たちが知っている生命」のルールに従う義務がないという事実も挙げられます。炭素は天の川銀河に豊富に存在し、他の原子と簡単に結合して、地球上のすべての生物の基礎となる複雑な有機分子を形成します。水も豊富に存在し、多用途の溶媒として機能します。したがって、炭素ベースの生命が普遍的であると考えるのは不合理ではなく、まさに宇宙生物学者が探すべきものです。

本日発売の『 Mirror Earth: The Search for Our Planet's Twin』 (Walker & Company) から許可を得て抜粋。Michael D. Lemonick 氏はClimate Central, Inc.のシニアライターであり、かつてはTime 誌のスタッフライターでした。 『Mirror Earth』は彼の 5 冊目の著書です。こちらからご購入ください。