生息の候補となる惑星は、間違いなく大災害や絶滅イベントを経験するでしょう。 生命が生き残り、世界で繁栄することであるならば、それがそうすることを可能にするために、それは正しい固有の環境条件を持たなければなりません。 (NASAゴダードスペースフライトセンター)

最初のハビタブルプラネットが形成されたときの様子は?

最初の惑星はガスだけでした。 2番目は岩が多いものを含んでいたが、人生は不可能でした。 ようやくここに到着しました。

ここ今日の宇宙では、潜在的に居住可能な惑星は事実上どこにでもあります。 地球は私たちが住みやすいと考えるもののテンプレートかもしれませんが、私たちは自分自身とは大きく異なるさまざまな状況を想像することができ、それは長期的に生命をサポートするかもしれません。

しかし、地球の形成にたどり着くまでに、ビッグバンが最初に発生してから90億年以上が経過しました。 住みやすさのために必要な条件を作成するために宇宙がそのすべての時間を必要としたと仮定することは非常に不合理です。 私たちが住みやすいもののレシピを見るとき、それらははるかに早い時期に生まれたかもしれません。 人生の要素はパズルの一部ですが、それらがすべてではありません。 住みやすい惑星を形成するために、私たちはより深く行く必要があります。

スピッツァー宇宙望遠鏡によって画像化された、マゼラン雲の宇宙で見つかった原子と分子の一部。 重元素、有機分子、水、岩だらけの惑星を作ることは、私たちがこの機会に出会うためにも必要でした。 (NASA / JPL-CALTECH / T。PYLE(SSC / CALTECH))

最初に必要なのは、適切なタイプの星です。 惑星が活発で暴力的な星の周りを生き延び、敵意にもかかわらず居住可能であり続けることができるあらゆる種類のシナリオがあり得ます。 プロキシマケンタウリのような赤い矮星は、フレアを放出し、潜在的に居住可能な惑星の大気を剥奪する危険にさらされるかもしれませんが、磁場、厚い大気、そしてそのような激しいイベント中に避難を求めるのに十分スマートであった理由はありませんすべてが組み合わさって、そのような世界を持続的に居住できるようにするかもしれません。

しかし、あなたの星が短命であれば、居住可能性は不可能です。 人口IIIスターとして知られる第一世代のスターは、この理由で失敗しています。 星には少なくともいくつかの金属(ヘリウム以外の重元素)が含まれている必要があります。そうしないと、惑星が生命に親切になるほど長くは生きられません。そのため、ビッグバンから約2億5000万年後のことです。

宇宙の最初の星と銀河は、(主に)水素ガスの中性原子に囲まれ、星の光を吸収します。 これらの初期の星の大きな質量と高温は、宇宙の電離を助けますが、重い元素なしでは、生命と潜在的に居住可能な惑星は完全に不可能です。 (ニコール・レイガー・フラー/国立科学財団)

十分な質量の星を形成して数十億年も燃焼し続けることができると仮定すると、次に必要な材料は正しいタイプの惑星です。 私たちが生命を理解する限り、それは世界が必要としていることを意味します:

  • 不均一なエネルギー入力があるエネルギー勾配
  • 実質的に十分な雰囲気を維持する能力、
  • 表面に何らかの形の液体水、
  • また、適切な原材料を使用することで、状況の適切な合流を前提として、生命が生き残り、繁栄することができます。

十分な大きさの岩だらけの惑星、適切な大気密度で形成され、適切な距離でその世界を周回することは、チャンスがあります。 新しい星の周りに形成される可能性のあるすべての惑星と、各銀河で形成される天文学的な数の星を考えると、これらの最初の3つの条件は簡単に満たすことができます。

オリオン星雲のハッブルが描写した30個の原始惑星系円盤、または支柱。 岩の多い惑星が周囲にある星を形成することは比較的簡単ですが、地球のような条件で微妙ながら重要な方法で星を形成することははるかに困難です。 (NASA / ESAおよびL. RICCI(ESO))

星を周回することは、惑星を周回すること、大きな月を有すること、または単に地質学的に活発であることのように、エネルギー勾配を提供します。 太陽の入力からであれ、熱水/地熱活動からであれ、不均一なエネルギー入力は簡単です。 炭素、水素、窒素、酸素、その他いくつかの元素が十分にあれば、かなりの大気が表面に液体の水を与えます。 これらの条件を持つ惑星は、宇宙がちょうど3億年前に誕生するはずです。

原始惑星系円盤の図。惑星と微惑星が最初に形成され、円盤に「ギャップ」ができます。 外側のディスクは、私たちのような惑星のマントル、地殻、大気、海洋を作成するために巻き上がる材料を提供します。 生命のように生命をサポートするために適切なレベルの重元素が豊富な地球に似た惑星を持つことができる惑星系に到達するには、何世代にもわたる星が必要です。 (国立天文台)

しかし、ここで克服しなければならない主要な障壁は、周期表で私たちが知る限りの生活に不可欠なこれらのより重い要素を十分に持つことです。 そして、それは、適切な物理的条件を備えた岩の惑星を作成するだけの場合よりも時間がかかります。

あなたがこれらの要素を必要とする理由は、私たちが人生の過程を持つために必要とする正しい生化学反応を可能にするためです。 大規模な銀河の郊外にある場所では、十分な世代の星が生きて死ぬまでに必要な数に達するまでに何十億年もかかる可能性があります。

天の川の中での星の位置とその金属性、または重元素の存在との関係。 天の川の中心円盤から約3000光年以内の星は、数万光年の距離範囲で、非常に太陽系のような重元素が豊富にあります。 しかし、宇宙の歴史の早い段階では、渦巻銀河の銀河中心に近づくか、高度に進化した楕円の適切な流入位置に移動して、そのようなレベルの重元素を見つける必要があります。 (ZELJKO IVEZIC /ワシントン大学/ SDSS-IIコラボレーション)

しかし、星形成が頻繁に継続的に発生する銀河の中心部では、超新星、惑星状星雲、および中性子星合体の前世代のリサイクルされた残骸から、その存在量は急速に増加する可能性があります。 私たち自身の銀河の中でさえ、球状星団メシエ69は、宇宙がちょうど7億年前に、太陽の重元素含有量の最大22%まで到達します。

球状星団のメシエ69は、宇宙の現在の年齢のわずか5%と信じられないほど古く、また金属の含有量が非常に高く、太陽の金属性が22%であるという点で非常に珍しいものです。 (HUBBLE LEGACY ARCHIVE(NASA / ESA / STSCI)、VIA HST / WIKIMEDIA COMMONS USER FABIAN RRRR)

しかし、銀河の中心は、惑星が妥当な疑いを超えて居住可能であると見なされるのが比較的難しい場所です。 星が絶えず形成されているところはどこでも、見事な宇宙花火がたくさんあります。 ガンマ線バースト、超新星、ブラックホールの形成、クエーサー、および崩壊する分子雲は、せいぜい生命の発生と維持が不安定な環境を作り出します。

生命の発生と維持を自信を持って述べることができる環境を作るには、このプロセスが突然終わる必要があります。 私たちは星の形成を止めるために何かが必要です。それは今度は世界の居住性を最も脅かす活動にキボッシュを置きます。 それが最も初期の、最も持続性のある居住可能な惑星が私たちのような銀河ではなく、数十億年前に星の形成をやめた赤と死の銀河にあるかもしれない理由です。

エイベル1689のような銀河団は、宇宙で最大の束縛構造です。 たとえば、らせんが合体すると、多数の新しい星が形成されますが、合体後、またはクラスター内の媒体を高速で通過することにより、ガスが取り除かれ、星の形成が終了します。 (NASA、ESA、E。ジュロ(ジェット推進研究所)、P。ナタラジャン(エール大学)、J.-P。クネイブ(ラボラトワールダストロフィジークデマルセイユ、CNRS、フランス))

今日の銀河を見ると、それらの99.9%にはまだガスとダストの集団が含まれており、これは新世代の星と絶え間なく進行中の星形成につながります。 しかし、1000個に1個程度の銀河は、約100億年以上前に新しい星の形成をやめました。 破滅的な大規模な銀河の合併の余波で発生する可能性のある彼らの外部燃料がなくなると、星の形成は突然終わります。 新しい星が形成されない場合、より大規模でより青い星は、燃料がなくなると単に寿命を終え、より冷たい、より赤い星を唯一の生存者として残します。 これらの銀河は、すべての星が安定していて古く、新しい星の形成がもたらす暴力の影響を受けないため、今日では「赤と死」の銀河として知られています。

それらの1つである銀河NGC 1277は、比較的宇宙の裏庭にもあります。

「死んだ」銀河NGC 1277は、ペルセウス団の内部にあります。 他の銀河には赤と青の星の混合が含まれていますが、この銀河は約100億年で新しい星を形成していません(NASA、ESA、M。BEASLEY(INSTITUTO DEASTROFÍSICADE CANARIAS)、およびP. KEHUSMAA)

住むことのできる惑星のレシピは、少なくとも、

  • 急速に星を形成し、
  • 何度も、
  • 大銀河の非常に密な領域で
  • 続いて大規模な合併、
  • 大規模なスターバーストをもたらし、
  • その後、恒久的な星の形成が突然終わり、不確定な未来が続きます。

これにより、10億年以上の間に、太陽のような重い元素が豊富に存在する星と惑星に到達する可能性があります。この場合、星の形成は、宇宙が20億年前の影になるまでに終わります。

巨大な楕円形メシエ60が支配するArp116。新しい星を形成する大量のガスがなければ、銀河内に既に存在する星は最終的に燃え尽きて、背後の空を照らすことができるものはあまり残りません。 金属が豊富な楕円銀河は、燃料が最速でなくなったため、宇宙で最初に生息する惑星を探すのに最適な場所かもしれません。 (NASA / ESAハッブル宇宙望遠鏡)

これは非常に迅速で楽観的な見積もりですが、今日の宇宙には約2兆個の銀河があり、宇宙の奇妙さやこのような統計的外れ値である銀河は確かに存在しています。 残っている唯一の問題は、豊富さ、可能性、およびタイムスケールの問題です。 宇宙では10億年のしきい値に達する前に生命が発生する可能性がありますが、持続的で継続的に居住可能な世界は、単に生命が発生するだけの場合よりもはるかに大きな成果です。

宇宙は20歳未満の日陰になり、現在の年齢のわずか13〜14%です。その中には、太陽のような星、地球のような惑星が存在する銀河があり、生命の発生や維持を妨げるものは何もないはずです。 人生の材料がそこにあるはずです。 私たちが知る限りの生活の条件はそこにあるはずです。 残された唯一のステップは、科学自体がまだどう対処すべきかを知らないということです。生命の適切な条件と成分から実際の生きている生物まで。

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Starts With A BangがForbesに掲載され、PatreonサポーターのおかげでMediumに再掲載されました。 イーサンは、2冊の本 『Beyond The Galaxy』と 『Treknology』を執筆しています。Scienceof Star TrekからTricordersからWarp Driveまで。