科学者たちは、次の「地球」になると思われる、居住可能な別の惑星を発見しました。

制作：中国科学普及協会

著者：謝継偉（南京大学）

プロデューサー: 中国科学博覧会

編集者注：中国の先端技術プロジェクトは、認識の限界を広げるために、「未知の領域」と題する一連の記事を立ち上げ、深宇宙、深地球、深海などの分野で限界を突破した探査結果を概観しています。科学的発見の旅に出て、驚くべき世界を知りましょう。

宇宙に関して一般の人々がもっとも関心を持っている問題の中で、「第二の地球」の探査は間違いなくトップに挙げられる。天文学者たちは広大な宇宙で5,000個以上の太陽系外惑星を発見しているが、居住可能領域にある地球のような惑星の数はわずか数十個程度だ。したがって、生命居住可能領域内で地球に似た惑星が発見されるたびに、それは興奮する出来事となる。地球は非常に特別な惑星ではあるが、宇宙の中では唯一の惑星ではないかもしれないということを、この言葉は私たちに伝え続けています。

最近、国際的な天文学者チームが、地球に非常に近く、人間の居住に適している可能性がある別の太陽系外惑星、Wolf 1069 b を発見しました。この太陽系外惑星は、地球から31光年離れた恒星ウルフ1069の周りを公転している。

地球のような惑星と居住可能な惑星

名前が示すように、地球型惑星は地球に似た惑星です。ここでいう類似性とは、一般的には地球と似た構造構成のことを指し、つまり中心は鉄を主成分とする金属核球であり、その核球は様々な岩石物質からなるマントルと地殻に包まれている。

現在、太陽系の水星、金星、地球、火星はすべて地球型惑星と考えられています。太陽系の地球型惑星については、人類は詳細な探査を行うために探査機を打ち上げてきました。これらの探査機を通じて、人類は地球型惑星の地形、内部の物質構成、磁場、気候環境を理解し、地球型惑星の形成の歴史や生命の起源を探ることができます。

画像出典: veer gallery

太陽系外の地球型惑星の探査は始まったばかりで、人類は太陽系外の地球型惑星を数多く発見しています。近い将来、この分野では急速な進歩が見られ、発見される地球のような惑星の数はすぐに数百、数千、あるいは数万に達するでしょう。また、比較的近くて観測しやすいいくつかのターゲットの大気の特性を正確に把握し、生命の存在を示す特徴的な信号を見つけることも可能になります。それらの全体的な統計的および比較研究により、地球型惑星の形成に関する新たな理解も得られるでしょう。

私たち人間は、私たちが知る限り生命が生存できる唯一の惑星である地球に住んでいます。したがって、地球のような惑星の発見は、居住可能な惑星を見つけるための第一歩であると言えます。

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惑星が居住可能となるには多くの条件を満たす必要がある。液体の水の存在は、基本的な条件の 1 つにすぎません。また、一般的に岩石惑星（前述の地球型惑星）であり、宇宙の高エネルギー粒子や小惑星の衝突から保護し、表面温度の安定性を維持するために、一定の厚さの大気を持っているなどの条件もあります。たとえば、恒星風や宇宙線の危険から守るためには一定の磁場が必要かもしれないし、太陽のような安定した主星も必要かもしれない。もし恒星が頻繁かつ激しい爆発を起こすと、惑星の居住可能性に脅威を与えることになるだろう。

実際のところ、惑星が居住可能になる条件を述べることは困難です。我々は、上記の基本条件に基づいて、居住可能な惑星である可能性のある候補天体をいくつか選択することしかできません。なぜなら、これらの条件が満たされたとしても、私たちが知らない条件が存在する可能性があるため、その惑星は居住可能ではない可能性があるからです。結局のところ、生命の起源と進化についての私たちの理解は十分ではありません。

ウルフ1069bに焦点を当てる

私たちは、非常に単純な原理で機能する視線速度法を使って、Wolf 1069 b を発見しました。惑星は太陽の周りを回っていると言われていますが、実際にはすべての動きは相対的です。実際には恒星も惑星の周りを回っており、両者の周期は同じです。したがって、観測者に対する恒星の見かけの速度の変化を監視することで、周囲の惑星を知ることができます。

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ウルフ 1069 b は地球から 31 光年離れており、天文学的なスケールでは非常に近い距離です。現在、太陽系に最も近い既知の恒星は、約 4 光年離れたプロキシマ・ケンタウリです。ウルフ1069 bは現在、生命居住可能領域内で地球に6番目に近い惑星であり、最も遠い惑星でも数千光年離れている。

今回発見されたウルフ1069bの質量は地球の1～2倍ほど。一般的な質量と半径の関係から判断すると、地球とほぼ同じ大きさの岩石惑星である可能性が非常に高い。それは居住可能な惑星の基本要件を満たしています。まず、質量から判断すると地球に似た惑星です。第二に、この惑星は「居住可能領域」に位置しており、主星から適度な距離があり、表面温度は液体の水が存在できる程度である。

ウルフ 1069 b は月と同様に潮汐固定惑星であるため、自転と公転は同期しています。月は潮汐固定されているため、常に片側が私たちのほうを向いています。 Wolf 1069 b も、片側がその恒星に向けて固定されています。こちら側は常に昼間ですが、反対側は常に夜間です。

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ウルフ 1069 b が周回する恒星は赤色矮星です。赤色矮星の居住可能領域は恒星に非常に近く、潮汐ロックが発生しやすいため、前述の昼と夜の遷移領域のみでの生活に適している可能性があります。さらに、赤色矮星は一般に太陽よりも活動が活発なので、「異常」で比較的「静かな」赤色矮星を見つける必要があります。周囲の居住可能領域にある地球のような惑星は、居住するのに適しています。

生命の痕跡を探り、人類の「第二の故郷」を探る

ウルフ 1069 b は居住可能な惑星となるために必要な条件の一部を備えていると暫定的に判断できますが、この惑星に生命の兆候があるかどうかはまだ判断できません。

まず第一に、太陽系外惑星は私たちから非常に遠く離れています。生命の兆候を見るために惑星の表面を直接見ることはできません。惑星の大気の組成を検出するなど、非常に間接的な手段でしか推測できません（これはすでにかなり困難であり、特に地球型惑星の場合は大気が薄すぎるため、観測機器と技術に非常に厳しい要求が課せられます）。たとえ惑星の大気の組成を分析できたとしても、生命の兆候の信号が何であるかという、さらに難しいことがまだあります。地球上の生命に関する経験に基づいて推測することはできますが、私たちが知っているものとは異なる生命の兆候を持つ他の形態の生命も存在する可能性があり、不確実な点が多くあります。

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今後は、Wolf 1069 b が位置する系内に他の惑星が存在するかどうかを継続的に監視し、この惑星の軌道パラメータ情報をさらに取得して、この惑星の形成史の可能性を明らかにすることが期待されます。

ウルフ 1069 b の発見は、居住可能な惑星の既知の候補リストに新たな惑星が加わったことを意味し、人類による居住可能な惑星の探索に向けた新たな一歩となります。それは励ましだと考えられる。この発見はまた、居住可能な惑星の探索を太陽のような恒星の周りの惑星に限定するのではなく、異なるタイプの恒星（例えば、ウォルフ1069のような赤色矮星）の周りでも探索を試みるべきであることを示唆している。