暗い森の中で、私たちは無防備になっているのでしょうか？

1920年、ゼネラルモーターズはアメリカの発明家チャールズ・フランクリン・ケタリングを雇い、クロロフルオロカーボンの改良を依頼した。クロロフルオロカーボンは1990年代にフレデリック・スワートによって初めて合成され、安定した「安全」で効果的な冷媒となった。

このタイプの冷媒は後にフロンと呼ばれるようになり、その後数十年にわたってエアコンや冷蔵庫などの冷凍装置に広く使用されました。フロンはその優れた物理的性質から、香水や殺虫剤などの噴霧設備の分散剤や精密機器の洗浄剤としても広く使用されています。

当時の人々は、自然界には存在しなかったこの化学物質が地球にどのような変化をもたらすのか理解していませんでした。

1957年、ケンブリッジ大学で働いていたジョー・ファーマンは、南極科学探検隊とともにハレー湾天文台を訪れました。彼の任務は空気中のオゾン含有量を監視することだった。それ以来、彼は毎年南極に行き、このデータを記録しました。

当時、第七大陸の探検は非常に価値のある仕事でした。英国を含む12カ国が南極に複数の観測所を設置しており、オゾン量の監視はごく小規模な作業にとどまっていた。

しかし、1981年の春、新たな測定結果がジョー・ファーマンと彼の同僚の注目を集めました。そのデータは、南極上空のオゾン層の面積が過去よりもはるかに小さいことを示したからです。測定誤差による誤差を排除するために、彼らは機器を再調整し、観測を継続したが、その後の数年間のデータでは南極上空のオゾンが減少し続けていることが示された。

1979年から2019年までのオゾンホールの変化 / 欧州環境機関

ジョー・ファーマンは事態が深刻になりつつあるかもしれないと気づいた。

統計によると、1984年10月までに南極上空のオゾン層の面積は平均レベルより40％小さくなり、上空には巨大なオゾンホールが発生しました。過去の記録によれば、オゾン層の破壊は実際には1977年に始まっていた。翌年の5月、ネイチャー誌がジョー・ファーマンのチームによる記事を掲載し、オゾンホール問題が正式に世間の注目を集めた。

南極オゾン層の年間減少の衛星監視/TMOS

研究者たちがフロンに注目したのは非常に早いプロセスだったが、当初は、この合成物質が半世紀後に災害を引き起こすとは誰も想像できなかっただろう。

フロンは化学的に非常に安定しており、対流圏でほぼ 1 世紀にわたって生存できますが、対流圏の上にある静かな成層圏までゆっくりと上昇するには 15 年もかかりません。ここで、フロンは紫外線の作用により塩化物イオンを放出し、オゾンを分解する触媒となります。分解プロセス全体を通じて、1 つのフロン分子が約 100,000 個のオゾン分子の消滅に寄与する可能性があります。

ほとんどの国が1987年8月にモントリオール議定書に署名し、オゾン層破壊の原因となるCFCやその他のフロン類の使用を禁止していますが、代替品として使用されるハイドロフルオロカーボンは温室効果ガスです。実際、今日に至るまで、冷媒としてフロンに代わる完全に無毒で不燃性の化合物を人類はまだ発見していません。

さらに恐ろしいのは、以前に排出されたCFCがまだ大気中に浮遊しており、地球上の人類文明の痕跡として地球外文明に検出される可能性があることだ。

自然界では決して自然には発生しない物質であるフロンのような複雑な有機物が大気中に存在することは、金星でかすかに見えるホスフィンガスよりもさらに確実で、文明の存在を示す非常に明白な証拠となるだろう。結局のところ、急激な工業化を経験した文明だけが、故郷の惑星の大気中にこれらの残骸を残すことになるだろう。

もちろん、このような盲目的な無知の結果はよくあることかもしれません。結局のところ、文明の歴史においては、広範な合理的認識は常に遅れをとっているのです。このため、非自然的な物質を生命の兆候として利用することも、地球外生命を探索する新しい方法となるかもしれません。

ArXiv 掲示板に最近掲載された記事では、ジェイムズ・ウェッブ望遠鏡 (JWST) を使用して太陽系外惑星の大気中の産業汚染物質を探索する可能性について検討しています。この記事では、クロロフルオロカーボンや強力な温室効果ガスなどの物質が大気中に与える影響について説明します。もちろん、ジェイムズ・ウェッブ望遠鏡では、クロロフルオロカーボンなどの物質の探索にはまだ多くの制限があります。たとえば、惑星の近くの星は明るすぎるため、大気中の信号がかき消されてしまいます。

しかし、暗いが寿命の長い赤色矮星であるM型星の場合、望遠鏡を使えば、これらの産業文明の産物が近くの惑星の大気中に存在するかどうかを観測できる可能性が高いかもしれない。

たとえば、みずがめ座にある 40 光年離れた赤色矮星 TRAPPIST-1 は、太陽系の近くにあります。その周囲には地球に似た惑星が 7 つあり、そのうち少なくとも 3 つは居住可能領域内に位置しています。ジェイムズ・ウェッブ望遠鏡が惑星の大気中に何かを発見できれば、地球外文明の探査に新たな一章が開かれるかもしれない。

興味深いことに、TRAPPIST-1 惑星のいずれかの文明が実際に JWT クラスの宇宙望遠鏡を打ち上げたとしても、太陽が明るすぎるため、地球の大気中の CFC を見ることはできないでしょう。しかし、より検出精度の高い観測機器を打ち上げることができれば、状況は大きく変わるかもしれない。

汚染物質を利用して地球外文明の存在を検出する可能性は新しい話題ではない。クロロフルオロカーボン誘導体に加えて、二酸化窒素 (NO2) も技術的な影響を持つ汚染物質です。化石燃料の消費から生じるこの副産物は、高度に発達した工業文明を持つ文明の大気中でのみ濃縮されるでしょう。

産業文明が後期に達したとき、一部の文明人はようやく大気汚染の深刻さに気づき、太陽エネルギーなどの持続可能なエネルギー源の開発に目を向けました。彼らが地上に大規模に設置した太陽電池パネルには一連の鉱物が豊富に含まれており、これらの物質によって反射された光も惑星のスペクトルで見えるようになるだろう。

2020年、NASAはニューヨークのロチェスター大学に助成金を交付し、惑星の大気スペクトルにおける二酸化炭素、クロロフルオロカーボン、太陽電池パネルからの反射光などの潜在的な生物学的特徴を監視するためのデータベースを構築した。

私たちは、宇宙人の存在を探索するために、率先して最善を尽くしました。しかし、おそらく、産業文明によって汚染された私たちの地球は、すでに何らかの先進文明の望遠鏡にはっきりと映っているのでしょう。彼らも人間と接触しようとしているのかもしれませんし、あるいは何か他の決断をしたのかもしれません...

出典：中国国家天文局

著者：国立天文台の博士課程の学生であるMao You氏は、現在、Sky Eyeを使用して宇宙における中性水素の分布を観測しています。彼は、家にいる猫が自分の科学の普及活動を理解できないので、よくイライラします。

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