地球外生命とそれらを見つける場所

私たちはきっとこの千年の内にそうするでしょう。

むかしむかし、普通の星の周りの空間に漂う孤独な岩がありました。 誰かが自己複製分子で種をまき、しばらく休暇を取って、後でこの面白くてつまらない場所に戻ることにしました。 彼らは二度と戻ってきませんでしたが、それぞれが特別でユニークな何かを持っている8,500,000以上の異なるタイプの自立した実体によって迎えられたとき、彼らはどのように反応するのでしょうか。

むかしむかし、約46億年前のことです。 この話が真実であり、いつか「彼ら」が戻ってくると私が信じたいのと同じくらい、真実はおそらく違う。

誰かが「あなたにとって2つの最も異常で気が遠くなるようなことは何ですか?」と私に尋ねた場合、私の答えは間違いなく、この宇宙の広大さと地球上の生命の多様性です。 空を見つめる無数の夜と自然を観察する無数の日、まだ決定的な答えはありません。

私たちは何ですか? それはどこから始まったのですか?

現在の理解から、私たちの宇宙は約138億年前のものです。 それは歴史的瞬間に満ちた非常に古代の生態系ですが、何よりも、その存在の全体において、科学者を際立たせ、今日まで驚かせている1つの注目すべき出来事、生命の起源があります。

それはまるで宇宙が自分自身を定義する生命を創造したかのようです。

今日は避けられない質問をしたいのですが

「私たちは本当に一人ですか?」

私は質問するだけでなく、この記事の終わりまでに決定的な答えを出します。

これを解決するために、私たちはまず生命がどのようにして生まれ、今日私たちが知っているようにそれが繁栄したのかを理解する必要があります。 「何が」の部分がわかっていれば、どこを探すべきかがわかります。

私たちは実際に私たちの検索の第一歩です。 私たちは地球、つまり生命が繁栄するために必要な条件を私たちに示す生き物でいっぱいの惑星全体を持っています。 私たちの惑星に関する印象的な事実の1つは、私たちが見ているあらゆる場所に生命があるということです。 日光さえも浸透できない海の最深部、自然の間欠泉、活火山周辺の地域、極地を凍結、生命は至る所にあります。

アイデアは単純です。「一度発生した場合、それが再び発生する可能性が高くなります。 結局、宇宙は周期性が好きです。」

星間宝探しに行って、いつか家に帰れる場所を探しましょう。 最終的には微生物の形で生命を見つけるかもしれませんが、インテリジェントな生命を見つけることは現実的なことです。 ここでのやり方で生き残ることができる場所の検索を制限してみましょう。 そのような場所には、炭素ベースの生命体という、私たちが必ず存在すると知っている種類の生命があります。 また、検索対象を天の川銀河に限定しています。

しばらく考えてみて、検索を絞り込むために思いついた前提条件フィルターのリストを次に示します。

✔フィルター1:星と岩だらけの惑星

燃える星(画像出典:Tenor)

太陽は、地球上のほとんどの生命にとって直接的または間接的に主要なエネルギー源です。 一部の生命体は、星の存在とは関係なく維持できますが、より大きくより複雑なスケールでは、星のエネルギーが必要です。 最近まで、科学者たちは私たちの太陽系が「ザ・ワン」であるのか、そこにある多くの太陽系であるのかについてあまり確信がありませんでした。 最近締結されたケプラーミッションにより、これらの疑問は解消されました。 これで、他のほとんどすべての星の周りに惑星系があると自信を持って述べることができます。つまり、私たちの銀河には星よりも惑星が多いということです。 太陽のような星を周回する惑星に検索を限定してみましょう。そのような星が生命の存在に適した条件を提供できることは確かです。

ここに簡単な直感があります。 太陽とほぼ同じサイズと年齢の星が他にあるとしたら、その周りにも同様の惑星系があるのでしょうか。 そのようなシステムが地球のような惑星をもち、生命がここと同じようにそこで進化した確率はどれくらいですか?

このような潜在的な太陽双子の基本的な特徴は次のとおりです。

  • それはGタイプの主系列星、つまり太陽とサイズが同じで水素をヘリウムに融合している星(本質的に太陽のようなもの)である必要があり、それがなくなるまで約100億年間そうし続けます燃料の次に赤い巨人に拡大し、最終的に外側の層を落として白い矮星になります。
  • その表面温度は約5700 Kであり、年齢は約46億年であるはずです(私たちが知っているように)インテリジェントライフが進化するのに十分な時間を与えます。
  • それは太陽のそれに類似した金属性を持っているべきです。 これは、水素やヘリウムよりも重い星内のさまざまな元素の測定値です。 これを興味深い特性にしているのは、星系が持っているかもしれないか、どのような系外惑星かを間接的に示すことができるということです。 金属性の高い星には、ガスジャイアントと岩の惑星が回転している可能性があります。 太陽に似た金属性を持つ星は、その周りに同様の種類の惑星を持つことができると推定することができます。

観測された星の現在のデータから除外すると、太陽双子の近くにいる多くの良い候補があります。 それらについてはすぐに返答しますが、他の基準を検討してみましょう。

✔フィルター2:液体水

液体の水滴(画像出典:Reddit)

ある晴れた日、2つの水素原子が1つの酸素原子に結合し、生命のエリクサーが生まれました。 水は私たちの種類の生存に不可欠です。 平均的な人間は、それなしでは1週間以上持続しません。

液体の水が存在するのに最適な温度の星からの距離は、ゴルディロックスゾーンと呼ばれることがよくあります。 理想的には、表面温度は-15〜約70℃でなければなりません。 私たちの焦点は、親星のこのゾーンにある惑星にあります。 ケプラーのデータに基づいて、天文学者はゴルディロックスゾーン内で親星を周回する地球サイズの惑星が110億にも及ぶ可能性があると推定しました!

✔フィルター3:大気組成

オーロラは、荷電粒子が大気と相互作用するときに形成されます。

太陽の有害な光線から生命を守るためには、代謝のための酸素とオゾン層が必要です。 圧力と構成は、私たちが生き残り、繁栄するのを助けるのにちょうどいいものでなければなりません。 また、地球がもっと涼しくなった温室効果も必要です。 厳しい状況ではいくつかの生命体が存在する可能性がありますが、この検索で​​は自分自身を制限しましょう。

数光年離れた太陽系外惑星の大気をどのように理解できるか疑問に思っているなら、簡単で効果的な方法があります。 太陽系外惑星の大気を横断する星からの光のスペクトルを観察することにより、その中に存在する元素を特定できます。 原子と分子は、一般に、特定の波長の光を吸収します(これは要素に固有なので、その要素の指紋のようなものです)。 私たちのスペクトル観測では、これらの波長の光は存在せず、太陽系外惑星の大気中でのそれらの存在を示しています。

✔フィルター4:磁場

太陽風から私たちを守る地球の磁場(画像出典:NASA)

磁場の存在は多くのことと強い相関があります。 たとえば、私たちの第二の故郷、火星について考えてみましょう。 その大気は地球よりもはるかに薄い(約100倍)。 ゴルディロックスゾーン内にありますが、表面に液体の水はほとんどありません。 当然のことながら、人生の痕跡もありません。 一方、地球は生命と共に繁栄しています。 ここでの1つの明確な違いは、火星に強い磁場がないことです。

私たちの現在の理解から、惑星の磁場は、大気をある程度保持するのを助けるだけでなく、それらをそらすことによって太陽風や他の高エネルギー荷電粒子から私たちを守ります。

✔フィルター5:銀河中心からの距離

星のゴールディロックスゾーンにいるだけで十分だと思ったのなら、それは間違いです。 星系は、「銀河系居住区」としても知られている場所に存在している必要があります。 これらは、生命が栄養の最も大きな可能性を持っている銀河の領域です。 理想的には、銀河の中心から快適な距離にあり、絶滅の脅威をもたらす可能性のある超新星やその他の激しい恒星の出来事の近くにはありません。 地球はそのような場所にあり、比較的平和な宇宙地域にあります。

これは、Lineweaver et al(2004)によって予測された、銀河系の銀河の居住可能ゾーンです。

✔フィルター6:その他のその他の要素

生命の進化に何らかの影響を与える可能性のある他のいくつかの要因があります。 地球は生命をホストする唯一の既知の惑星ですが、それだけではありません。 地球もプレートテクトニクスを持つ唯一のものです(木星の月、ヨーロッパで同様の活動を示すいくつかの観測がありました)。 彼らは地球上の安定した温度を維持するのに役立ちます。 これは、プレートテクトニクスが生命の存在にとって不可欠であるかもしれないことを示唆していますが、科学者はそれが絶対に必要ではないかもしれないと主張します。

もう1つの考慮事項は、システムにいわゆる「グッドジュピター」が存在することです。 親星からさらに遠くに軌道を回る木星のようなガス巨人は、衝突経路から内部の岩の惑星に向かって大小惑星をそらすのに実際に役割を果たすかもしれません。 これは、インテリジェントな生命が進化するのに十分な時間を与える大量絶滅を防ぐのに役立ちます。

地球上の生命の起源は、単なる偶然ではあり得ない一連の一連の出来事の結果であるように思われますが、私がそれを独特ではないと思うのは、この宇宙の非常に計り知れない大きさです。 上記の基準をすべて満たす星系と惑星は、地球外生命体を進化させた可能性が非常に高いです。 110億個の地球に似た惑星のような膨大な数を考えると、それらのいくつかはインテリジェントな生命を持たなければならないことはもっともらしく感じられますが、何かが奇妙に間違っています。

私たちが一人でいることができない可能性は多すぎます。 他の場所で数百万年前の小さな頭のスタートは、すでに私たちの銀河を探査したかもしれない技術的に高度な文明を生み出したはずです。 それでも、私たちが宇宙を見るところはどこにも、バイオやテクノのシグネチャーはほとんどなく、深い沈黙、暗闇の欠如があります。 それ以外の主張は、ほとんどの場合、誤警報として却下されます。 これは本質的にフェルミのパラドックスです。 みんなどこにいるの?

先に進む前に、統計的に言えば、一般的な生活のあり方を概算してみましょう。 これは、有名なドレイク方程式を使用して見つけることができます:

出典:ウィキペディア

これらのパラメータの正確な値はありませんが、2つの対照的な推定から、私たちは一人でいるか、銀河内に15,600,000を超える文明が存在することがわかります。 それはどこでもどこでもシナリオです。 間にはありません。

かつてないほど真実に近づいて、(この記事を執筆している時点で)私たちが持っているデータを使用して宇宙を探索する時がきました。

太陽のような星についての議論に戻ると、これまでに双子に近い16の候補を特定しました。そのうちの5つは、それらを周回する太陽系外惑星を確認しました。 しかし、あなたの期待を高くしないでください。 宇宙は常に私たちの期待を打ち砕く何かをその袖の上に持っています。

それらの星の1つであるHD 164595には、40日ごとに軌道を回る地球よりも少なくとも16倍重い惑星(HD 164595bという名前)があります。 それは海王星のようなものであり、おそらく生命を維持できないと想定されていますが、興味深いことに、2015年5月に天文学者はその方向からの特異な無線信号を検出しました。 それが異星人起源であるかもしれないと興奮した人もいましたが、それ以上の証拠や観察がないため、そのような主張は却下されました。

HD 98649という名前の別の星は、奇妙な偏心軌道で惑星を周回させていることが判明しました。 それは人生にはありそうもない家かもしれませんが、およそ2700光年離れたところにもっと良い希望があります。 YBP 1194は、これまでに見つかった最高の双子の1つです。 ただし、この星は太陽とは異なり、より大きな星団の一部ですが、それを周回する太陽系外惑星があり、星団間でも共通であることを示しています。 これは地球の100倍の大きさと推定され、軌道は驚くほど星に近い。 星のゴールディロックスゾーンに他の未発見の惑星が存在していたとしても、これはこのシステムの居住可能性に疑問符を付けます。

さらに別のソーラーツインHIP 11915の惑星系は、はるかに刺激的です。 木星サイズの巨大ガスがこの星を周回していることを確認しました。さらに興味深いことに、木星が太陽までほぼ同じ距離にあります。 これは、システムの内部に岩の多い惑星が存在することを示唆しています。 科学者たちは、これはソーラーシステム2.0である可能性が非常に高いと予測しています。 同じことを確認するには、さらに観察する必要があります。

最後のベストを保存して、私たちから約1402光年離れたところにある星Kepler-452があります。 それは384。843日の周期で軌道に乗っていることが確認されており、私たちがよく知っている数にかなり近いです。 この惑星は偶然にもその星のゴールディロックスゾーン内にあり、その表面温度は地球のそれに似ていると推定されています!

パズルのピースがスムーズに収まっていると思ったとき、親の星に問題があります。 太陽よりもはるかに古く(約15億年ほど)、このシステムは将来のバージョンに似ています。 いずれにせよ、地球上でそうであったように生命がそこで進化した場合、彼らの文明は私たちより何百万年も先になり、そこの状況も同じになります。 これについて明確な証拠はありませんが、強い賭けです。 SETI Institute(地球外情報の検索)の科学者たちは、この領域の潜在的なエイリアンシグナルのスキャンを既に開始しています。 何かを見つけるのは時間の問題かもしれません。

画像出典:NASA

ケプラーミッションはケプラー452bの発見において驚異的な仕事をしてきました。現在TESSミッションは、より多くの太陽系外惑星を特定することを唯一の目的として現在運用されています。 氷山の一角を探検することすらほとんどしていません。 新しいミッションが計画されて来るために、ますます多くのデータが年内に届くようになり、私たちは私たちの検索で正しい軌道に乗っています。 いくつかの要因を絞り込み、複数の厳格な制限を課した後でも、私たちはまだ探索し、人生を探す場所がたくさんあります。

これらの観測はすべて天の川銀河内で行われており、過去50年間でいくつかの有望な発見がありました。 私たちの宇宙には、2,000億を超える銀河があると推定されています。 すべての渦巻銀河の1つの惑星にのみ生命が存在すると考える場合でも、地球外の文明の数は膨大であるはずです。

生命が存在できる理想的な場所を探す代わりに、より単純なアプローチは、深宇宙からの信号を探すことです。 理論としては、インテリジェントライフは、私たちと同じように送信を宇宙に送る可能性が最も高いでしょう。 意図的またはエンコードされた送信を表す無線信号の検出は、インテリジェントライフの保証された証拠の1つです。 私たちはそのような信号を非常に長い間聞いてきました。

過去には、Project Ozma、Projects Sentinel、META、BETA、Project Phoenixなどのいくつかのプログラムがあり、それらはすべて地球外信号を検出することを主な目的としています。 ご想像のとおり、これまでに成功したものはありません。

これはランダムな検索ではなく、探すべきヒントがいくつかあります。 それらの1つは、科学者が一般にコミュニケーションの兆候を探す水場の無線周波数です。 この特別な周波数は、宇宙で最も豊富な化合物の2つであるヒドロキシルイオンと水素のスペクトル線に対応しています。 これにより、「静かなチャネル」、つまりノイズ(それらによって吸収される)がなくなり、地球外通信に最適になります。

科学者はまた、ダイソン球、スウォームまたはリング、スペースミラー、ハイパー望遠鏡、シュカドフスラスターなど、理論化されたさまざまなエイリアンメガストラクチャーを探していました。高度な文明によって。 (カルダシェフスケールのタイプ2、文明の技術的進歩を格付けするために使用される一般的な尺度)

これまでにどのような信号が見つかりましたか?

すごい! 「6EQUJ5」として表される信号。 イーマンの手書きの感嘆符付きの元のプリントアウトは、オハイオヒストリーコネクションによって保持されます

ほとんどの場合、空間は不気味なほど静かで、何かが検出されたわずかな瞬間でさえ、それはおそらく誤警報です。 それでも、ワウのような本当に神秘的なものを見つけました! 一部の科学者が現在通過している彗星からのものだと考える信号。

2003年に発見されたSHGb02 + 14aラジオソースは、より不自然に見えます。 ウォーターホール領域内にあり、同様の周波数ドリフトで数回観測されました。 それが独特であるのは、それが来る方向にその地域に星がないということです! 今日まで、その起源についての明確な説明はありません。

現在、いくつかのプログラムが実施されており、さらに興味深いシグナルを見つけていきます。 「事後検出ポリシー」と呼ばれるプロトコルが策定され、潜在的な発見後に何をすべきかについての普遍的なガイドラインが定められています。

未知の信号がエイリアンの起源であると考える一般的な直感は次のとおりです。

  • 自然に見えるべきではありません。 狭い帯域幅、変調、エンコーディング、複数の周波数などの明らかな兆候があるはずです。
  • これは1回限りの異常であってはなりません(これは通常、何らかの干渉または誤警報であることを示しています)。 空の同じ位置から何度も観測できるはずです。
  • 特定のポイントから発生し、そのポイントからのみ発生する必要があります。 そのような信号がすべての方向から受信される場合、原因を特定することはできなかったかもしれませんが、自然の原因である可能性が高くなります。 (たとえば、高速無線バースト(FRB))

あなたがアマチュア天文学者で、これらの基準を満たすものを見つけたら、あなたは何か異星人になるかもしれません。 Breakthrough Listenは、私たちの近隣の星に耳を傾けるために始められた最近の取り組みです。 このプログラムで収集された天文データは、一般に公開されます。 あなたはそれにアクセスして、あなた自身の研究を行うことができます!

証拠の欠如は私たちに早期の結論を引き出すように誘惑するかもしれませんが、私たちは調査を始めたばかりであり、私たちの宇宙界には発見されるのを待っている秘密がたくさんあると思います。

これを知って、次に夜空を見上げるとき。 きらめく点の近くのどこかに誰かが家と呼んでいる場所がある可能性が高く、たぶん、たぶん、誰かが私たちが抱えている同じ質問について熟考している私たちを見直しているかもしれません。

私の推測では、今後1000年以内に、宇宙の仲間たちによって発見されるか、発見されるでしょう。 そしてその瞬間は、人類の存在のすべてにおいて最も重要なものとなるでしょう。 これは、将来この記事を読むエイリアンに残したい小さなメッセージです(まあ、私はかなり野心的です):

"ちょっと、そこ! これを理解できるかどうかはわかりませんが、すべてのインスピレーションをありがとうございます。 私たちがあなたのことを知るずっと前に、私のような世代の好奇心と探検家たちに、空を越えた存在を夢見るように刺激してくれました…」

そして、これがその質問に対する私の答えです。 いいえ、私たちは一人ではありません。 最悪のシナリオでは、私の考えが間違っていたとしても、それを見つけることができます。

どこかで、私たちはずっと探し求めていたエイリアンになっていただろう。

上の画像は、右上にあるビッグバンから右下にある地球上の生命の形成までの、130億年の宇宙の歴史におけるイベントの流れをアーティストが表現したものです。 (画像クレジット:インディアナ大学ブルーミントン)