地球外生命体の探索が始まった

「生命の起源は原子の形成と同じくらい必然だ」と、ロシア科学アカデミー応用天文学研究所所長のアンドレイ・フィンケルシュタイン氏は6月、宇宙生物学者や記者らを前に、地球外生命体発見に向けた野心的なタイムラインを説明した。「他の惑星にも生命は存在し、20年以内に発見されるだろう」

しかし、プリンストン大学の宇宙生物学を専門とする地質学者タリス・オンストット氏は、さらに野心的な予測をしている。「今後 15 年以内に、地球に近い太陽系外惑星で生命が発見される可能性が高い」と彼は言う。科学者たちは長い間、地球外生命の発見を予測してきたが、フィンケルスタイン氏とオンストット氏が楽観的になるのには十分な理由がある。研究者たちはこれまで以上に多くの資源を地球外生命の探索に投入しており、魅力的な結果も得ている。

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NASAが現在の宇宙生物学プログラムを創設した1996年以降、同局は年間予算を1,000万ドルから5,500万ドルに増額した。同じ期間に、宇宙生物学者の数は全世界で数千人にまで増加し、彼らが発表した論文の数も約40件から約3,000件にまで増加した。こうした研究に基づき、NASAは今後20年間の生命探査ミッションのフルラインナップを計画している。今年、科学者らはケプラー宇宙望遠鏡のデータを使用して、1,200個を超える新しい太陽系外惑星の証拠を発見した。そのうち54個は居住可能な可能性がある。また、この秋、NASAは生命の化学的特徴を探すため火星に探査車を送る予定である。2018年には、火星に別の探査車を送る予定で、最終的には地球に持ち帰る土壌サンプルを提供する予定である。

科学者たちはまた、木星の氷の衛星エウロパへの2機の探査機ミッションの概要も発表しており、ケプラーよりも高性能な新しい望遠鏡を設計している。この望遠鏡は、生命の兆候を直接発見するために、遠く離れた恒星系を観測することができる。もちろん、何を見つけるかは謎のままだが、その方法はよく計画されている。

裏庭

最初の仕事は地球から始まります。極限環境に存在する生命を研究することで、科学者たちは他の惑星で生命を探す方法と場所について多くのことを学んでいます。研究者たちは火山のカルデラ、深海の噴出孔、ヒ素を多く含んだ湖で微生物を発見しました（「異国の地の科学者」を参照）。そして、これらの「極限環境」生命体の存在は、地球や他の惑星での居住可能性の概念を再定義しました。

NASAエイムズ研究センターの研究科学者アルフォンソ・ダビラ氏は、チリの極度に乾燥したアタカマ砂漠の塩の結晶に生息する微生物を発見したチームの一員だった。ダビラ氏によると、この生物は大気中の水蒸気で生き延びることができたため、霜を形成できるほどの大気中の水蒸気がある火星の塩の堆積物でも同様の生物が生き延びる可能性があるという。モントリオールのマギル大学の微生物学者ライル・ホワイト氏は、カナダ北極海のアクセル・ハイバーグ島のメタンに富んだ泉で氷点下の気温で生息するバクテリアを発見した。同様の生命体は、最近火星で発見されたメタンの噴出の原因でもある可能性がある。「火星の地下深くにガスを生成する微生物がいる可能性があります」とホワイト氏。そしてこの冬、科学者たちは木星の氷の衛星に生命が存在する可能性を観察できるだろう。科学者たちは南極の氷床の下に閉じ込められた150以上の湖のいずれもまだ掘削していないが、12月から研究チームは3年かけて3つの掘削プロジェクトを完了する予定だ。

ロシアの北極および南極研究所の研究者らは、ボストーク湖を掘削する際に最初に水に到達する予定である。ボストーク湖はオンタリオ湖とほぼ同じ大きさの水域で、現在では厚さ2マイルを超える氷冠の下に2000万年もの間孤立していた。湖の下の水は封鎖されており、光がなく極寒であるため、厚い氷の層が太陽光を遮り、地下の海と思われる場所に届かないエウロパに非常によく似ている。「南極の氷河下システムに生命が存在することで、エウロパの海での生命の探索に集中できるようになります」と、2014年に半マイルの氷を溶かしてボストーク湖の西650マイルにあるウィランズ湖に到達する予定のモンタナ州立大学の微生物学者、ジョン・プリスク氏は言う。「これにより、DNAプローブを設計し、エウロパの海で生物学的特徴を探すことができます。」

課題は、繊細なシステムを乱したり汚染したりせずにサンプルを採取することだ。昨年 2 月、ロシアのチームは湖水から 100 フィート以内まで掘削したが、その後冬季のため作業を中止しなければならなかった。南半球の夏に作業を再開すると、研究者は機械式コアラーから加熱ドリルビットに切り替えて、最後の 30 フィートの氷を溶かす。ドリルの先端にある拡張可能な掘削孔プラグによって速度が遅くなった湖水は、穴から 100 フィート上昇して凍結する。2012 年 12 月、研究者は再びコアラーに戻り、サンプルを採取する。サンプルからは、このような状況でどのような生物が生き残れるかに関する多くの手がかりが得られるはずである。同時に、研究者はより困難な状況でサンプルをより効率的に採取する方法を学んでいる。 「エウロパの氷が、人間が掘削したり、氷を溶かしたりできるほど薄い場所があるかもしれないとすれば、ボストーク湖や他の氷底湖から、そのための技術を学べるかもしれない」と、NASAジェット推進研究所の宇宙生物学者で、将来のエウロパ探査ミッションの科学チームを率いるロバート・パパラルド氏は言う。

近所

科学者たちは地球で学んだ教訓を、太陽系内での今後のミッションの指針に役立てている。近い将来、最も注目を集めるのは火星だ。火星から3500万マイル離れたこの惑星は、太陽のハビタブルゾーンの端を通過している。ハビタブルゾーンとは、液体の水、つまり私たちが知っている生命が表面に存在できる可能性が最も高い軌道領域である。火星には恒久的な水の流れは知られていないが、科学者たちはそこで氷を発見し、この夏には季節的な水の流れの証拠も発見した。また、古代の降雨、湖、さらには海の痕跡も発見されており、この惑星がかつては今よりはるかに温暖だったことを示唆している。

11月下旬か12月上旬、NASAは火星探査機「マーズ・サイエンス・ラボラトリー」を打ち上げ、かつては水があったと思われる古代のクレーターを探索する予定だ。車ほどの大きさの探査機は、地表下の氷の痕跡を探し、岩石をスキャンして、生命の存在を示す可能性のあるアミノ酸などの炭素化合物を探す。

2018年、NASAは欧州宇宙機関（ESA）と共同で、さらに野心的なプロジェクト、3段階の火星サンプルリターンを開始する。第1段階では、ローバーが火星の表面から19〜37個の小さなコアを発掘し、密閉された容器に保管する。そして、早ければ2025年に着陸機が到着し、貯蔵庫を回収して宇宙に打ち上げ、最終段階の周回機がそれを迎撃してサンプルを地球に持ち帰る。「他の惑星の表面でロボット機器を使ってできることには限界があります」と、SETI（地球外知的生命体探査）研究所の惑星科学者シンシア・フィリップスは言う。「破片を地球に持ち帰り、すべての機器を使って研究室で研究することができれば、はるかに多くのことがわかるでしょう。」

こうした探査ミッションでは、数十億年前に火星に生命が存在したという証拠が微生物の化石という形で見つかる可能性もある。だが、ダビラ氏やホワイト氏など一部の科学者は、生命は現在でも火星に存在する可能性があるとしている。6月、タリス・オンストット氏はネイチャー誌に、生命が存在する可能性のある場所を示唆する論文を共同発表した。論文では、これまで知られていなかった線虫の一種が、地球の地表から約1マイル下のアフリカの金鉱で生き延びた経緯が説明されている。これは、多細胞生物がこれまでに観察された深さの100倍にあたる。もしそれがここで起こり得るのなら、火星でも起こり得るとオンストット氏は言う。複雑な生命はもはや地表には存在しないかもしれないが、これは「多細胞生物が地表の下にまだ存在し得ることを示している」

生命を発見できる可能性がさらに高い他の近傍惑星があるかもしれない。NASA は、2 段階のミッションでエウロパに周回衛星とフライバイ船を送る予定である。周回衛星は、1996 年にガリレオが初めて発見した地下海の存在と特徴を科学者が確認するのに役立つデータを送り返す。フライバイ船は、赤外線分光法、高解像度画像、氷透過レーダーを使用して月を調査し、表面の化学組成、氷冠の厚さ、地下のプロセスを判断する。測定値は、月で生命が有機的に発生したのか、隕石によってもたらされたのかを示唆する可能性がある。どちらの船も、生命そのものを検出することはできないだろう。「まだそこまでには至っていません」とパパラルドは言う。「居住可能性の段階です。この環境には、私たちが考えているように、本当に水があるのでしょうか?」

研究者たちは、土星の2つの衛星についても同様の疑問を抱いている。小さな衛星エンケラドゥスは、南極から大量の水蒸気の噴出をしており、6月にカッシーニ探査機のデータを調べていた研究者らは、この噴出は地表下の塩水貯留層から発生している可能性があると報告した。「もしこの噴出によって微生物が宇宙空間に噴出しているのなら、宇宙船がそれを採取して、着陸しなくても生命の本当の証拠を見つけることができる可能性がある」とフィリップス氏は言う。カッシーニはまた、土星最大の衛星タイタンの表面にメタン湖が存在することを確認しており、NASAは2016年に船のような探査機を送り、その中に生命の兆候がないか探すかどうかを検討している[「スペースボート」の見出し、9月号を参照]。

向こう側

1995 年、スイスの研究者らは、太陽のような恒星を周回する最初の太陽系外惑星である 51 Pegasi b の存在を確認しました。それ以来、天文学者は 500 個以上の太陽系外惑星をカタログ化してきました。これらの惑星の多くは、私たちが知っている生命を維持することができないガスと氷の巨大惑星ですが、そのうちのいくつか、特に私たちの世界に近い質量を持つものは、生命にとってはるかに適した条件を備えている可能性があります。

2009年3月に打ち上げられたケプラー宇宙望遠鏡を使って、NASAの科学者たちは今や、はくちょう座とこと座にある15万6000個の恒星のうちいくつかの明るさの変化を測定できるようになった。こうした変化は惑星が恒星の前を通過していることを示しており、天文学者は惑星の物理的な大きさだけでなく、質量と密度、さらには基本的な構成（岩石か海洋か、ガスかなど）を計算することができる。NASAが2月に初めてケプラーのデータを発表して以来、科学者たちは17個の太陽系外惑星の存在を確認している。さらに1200個以上の候補が精査を待っており、そのうち54個は中心恒星のハビタブルゾーン内にある。ハーバード生命起源イニシアチブのディレクター、ディミタール・サセロフ氏はケプラー惑星の研究をしている。同氏によると、科学者たちはこの望遠鏡を使って、今後2年以内にハビタブルゾーンにある地球サイズの惑星を発見するだろうという。 「ケプラーはゲームチェンジャーです」と彼は言う。「惑星発見の速度が加速しただけでなく、特に私たちが最も興味を持ち、興奮している惑星に到達できるからです。」

「ケプラーはゲームチェンジャーです。我々が最も興味を持ち、興奮している惑星に到達します。」科学者たちは、それらの惑星で生命の兆候を直接調べる方法を考案しています。可視光線と赤外線の波長における大気のスペクトルは、さまざまなガスの組み合わせの存在に対応しており、いくつかの組み合わせは生命活動が行われていることを示す可能性があります。たとえば、惑星に水、二酸化炭素、オゾンが存在することは、その表面で光合成が行われていることを示しています。

科学者たちはまだ、はるか遠くにある大気のバイオシグネチャーを決定するツールを持っていない。資金が許せば、2018年にNASAはESAおよびカナダ宇宙庁と協力してジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を打ち上げ、一部のデータを提供し始める予定である。NASAとESAは、より大きく、より高解像度の赤外線観測所の構想も検討している。2027年以降に打ち上げられる可能性のあるNASAのプロジェクトであるニューワールドミッションは、内部コロナグラフと外部オカルターを使用して、バイオシグネチャーの読み取りを歪める可能性のある星の光を遮断する。ある構想では、コロラド大学が設計したニューワールドオブザーバー（高さ160フィートの花形の「スターシェード」）が観測所の5万マイル以上前方を飛行し、望遠鏡に影を落とし、対象の太陽系外惑星の解像度を向上させる。

そうした観測機が打ち上げられるころには、科学者らは有望な太陽系外惑星の相当なリストを集めているだろう。今のところ、最も適したターゲットはグリーゼ581dで、地球の少なくとも5倍の質量を持つ、20光年離れた惑星である。この夏、コンピューターモデルを用いて作業しているフランスの科学者らは、居住可能領域の冷たい外縁にある赤色矮星を周回するこの惑星には、安定した大気と液体の地表水があるかもしれないと予測した。2007年にグリーゼ581dを発見したスイスのジュネーブ大学の天文学者ステファン・ウドリー氏のチームは、この惑星はおそらく太陽から離れた場所で形成され、その後現在の位置に移動したと述べている。この惑星が内側に移動するにつれて、この惑星の氷が溶けて海ができた可能性があり、これが最初の海洋世界となった。

これから起こることの形

科学者が大気の手がかりを使って特定の惑星や衛星に生命が存在する可能性を判断できるのと同じように、その生命がどのような形態をとるかを推測するのにも大気の手がかりを利用できる。NASAゴダード宇宙研究所の生物気象学者ナンシー・キアン氏は、赤色矮星の暗さに適応した植物は赤外線を吸収するように進化したため、黒く見えるのかもしれないと話す。一方、SETI研究所の天文学者セス・ショスタク氏は、動物、特に地球に似た岩石や海洋のある惑星の動物は、もっと馴染みのあるデザインをしているかもしれないと話す。例えば、頭は感覚器官（目、耳、ひげ）を脳の近くに配置することで反応時間を短縮し、動物の生存の可能性を高める。これほど効率的なデザインはおそらく一般的だろうとショスタク氏は言う。6月の宇宙生物学会議で、アンドレイ・フィンケルシュタイン氏は、エイリアンはおそらく人間とよく似ているだろう、頭だけでなく、2本の腕と2本の脚もあるだろうと語った。ケンブリッジ大学の古生物学者サイモン・コンウェイ・モリス氏も、知的生命体のヒューマノイドモデルを提唱している。

「私たちは、私たちのような生き物を探し続けています。宇宙の知能の大部分は、生物学的なものではありません。」しかし、ショスタクは、最も高度な生命体が、まったく馴染みのあるものであるかどうか確信が持てない。「技術的な知能から人工知能へと移行する時間は非常に短いのです」と彼は言う。「私たちは、私たちのような惑星に住む、私たちのような生き物を探し続けています。実際、宇宙の知能の大部分は、生物学的なものではなく、人工的なものであると私は主張します。」

ジョン・プリスク氏も、地球外生命体の出現については同様に寛容な姿勢をとっている。「私たちはすでにそれを直視しているに違いない」と彼は言う。「しかし、何を探しているのかは知らなかったのだ。」

未解決の遭遇の簡単な歴史

ポーティジ郡UFO追跡、1966年

4月17日、午前5時頃、オハイオ州ラヴェンナ近郊の空で、ポーティッジ郡保安局の警官2名が楕円形の物体が移動するのを目撃した。他の警官2名と合流し、彼らはその物体を85マイル追跡したが、ペンシルベニア州コンウェイ近郊で見失った。この事件は、映画「未知との遭遇」で同様の警察の追跡劇が描かれたきっかけとなった。空軍は調査後、警官らが衛星と金星を見たと発表した。これは、物体が空を低く飛び、左右に動いていたという警官らの報告と矛盾した。

「ワオ！」シグナル、1977年

天文学者のジェリー・エーマンは、オハイオ州立大学のビッグイヤー望遠鏡から発せられた2分間の電波信号に偶然遭遇した。そこには「6EQUJ5」という固有のコードが映っていた。電波望遠鏡はかつて、信号の強さを示すために英数字のコードを使用していた。6EQUJ5は通常の深宇宙放射線の30倍の強さの信号を示しており、エーマンは余白に赤ペンで「すごい!」と走り書きした。この信号は解明されておらず、その後再び確認されたこともない。もう1つの謎は、この信号が水素が共鳴する周波数である1,420メガヘルツ近くで放送されていたことだ。科学者らは、この周波数が地球外からの通信に好まれていると考えている。

レンドルシャム森林事件、1980年

12 月下旬、チャールズ ハルト中佐は 12 人以上のチームを率いてイギリスのレンドルシャムの森に入り、エイリアンの飛行物体に関する報告を追った。森の中で、彼らはハルトが「突然爆発」して光を降らせ、完全に消えたと形容する浮遊する赤い目と称するものに遭遇した。この事件は、知られている中で最も詳細に記録されている遭遇事件と言える。チームのメンバーは、裏付けとなる証言をし、宣誓供述書に署名し、遭遇の音声テープも持っている。最も一般的な説明は、チームが代わりに近くのオーフォード ネス灯台を見たというものだ。

リチャード・フーバーの隕石上の微生物、2011年

3月4日に発表された論文で、NASAの科学者リチャード・フーバー氏は、40億年以上前の炭素質コンドライト隕石3個から化石化した微生物を発見したと主張した。この発見は、地球に生命がもたらされたという説を強める可能性がある。一部の科学者は、この論文に異議を唱え、地球上の独特の地質や細菌による汚染が結果を説明する可能性があると主張しているが、科学界の意見は依然として分かれている。