宇宙生物学者による宇宙生命の探究―そして地球における意義

1990年代、アオマワ・シールズが天文学の世界を一時離れ、演劇界に転身した当時、太陽系外に惑星が存在するかどうかは誰も知りませんでした。11年後、彼女が学界に戻る頃には、数百もの太陽系外惑星が発見されていました。今日では、望遠鏡と探査技術が飛躍的に進歩し、発見された惑星の数は6,000個近くに上ります。

現在、カリフォルニア大学アーバイン校で宇宙生物学者として働くシールズ氏は、コンピューターモデルを用いてこれらの遠方の惑星の気候を評価し、地球外生命にとって適しているかどうかを研究しています。この二度目の学術研究期間中、彼女は39歳で博士号を取得し、その後娘を出産しました。彼女は2015年のTEDフェローに選出され、NASAと国立科学財団から複数の助成金と賞を受賞しています。また、あらゆる肌の色の少女たちが演劇、執筆、視覚芸術を通して宇宙について学ぶことを奨励するプログラム「ライジング・スターガールズ」の創設者兼ディレクターでもあります。

本日発売の新著『Life on Other Planets』で、彼女は自身の科学的研究について語るとともに、物理学と天文学の分野で数少ない黒人女性の一人として、またUCLAで美術修士号を取得し、古典的な訓練を受けた俳優としての自身の経験についても語っている。

シールズには、多くの科学者が忌避するスピリチュアルな側面がある。本書全体を通して、人類が地球外生命体を探す理由について、彼女は雄弁に自身の考えを述べている。「他の生命体も宇宙を共有していると知るまでは、宇宙の広大さを真に受け入れ、理解することはできないと思う。その知識があれば、空はもはやスノードームではなく、窓となる。夜に覗き込む宇宙、銀河は、私を見つめ返してくれる」と彼女は書いている。

この会話は長さと明瞭さを考慮して編集されています。

WIRED：宇宙で生命を探すことがなぜ重要だとお考えですか？

アオマワ・シールズ：子供の頃に初めて空を見上げた時から、頭の中にはいつも「そこには何があるのだろう？」という疑問がありました。天文学の世界に戻った時、宇宙生物学の博士号を取得して、宇宙にどんな生命が存在するのか、そしてその生命を探すのに最適な惑星はどこかを解明したいと思っていました。

私が現在それを行っている方法は、コンピューターモデルを使うことです。惑星が発見されると、その惑星が実際にどれほど居住可能かを調べることができます。なぜなら、地球サイズの惑星を発見しても、その惑星について私たちが知っていることはあまり多くないからです。コンピューターモデルを使えば、惑星の環境に関する情報を入力すれば、不足している部分を補うことができます。もちろん、その惑星の大気がどのようなものかは分かりませんが、どのような大気であれば表面に液体の水が存在することができるのでしょうか？どのような表面であれば、主星の光と相互作用することで、液体の水が存在するのに十分な温度でありながら、宇宙空間に蒸発してしまうほど高温にならない気候を生み出すのでしょうか？

そして、これらの大気や表面、そしておそらく軌道配置の最も広い範囲において、最も生命が生存可能な惑星を特定します。これらは、次世代の望遠鏡で生命の兆候を探すために追跡調査したい惑星です。

もし私たちが地球のような太陽系外惑星を観察していたら、そこに生命が居住できるかもしれない、あるいは人が住んでいるかもしれないと言えるのでしょうか?

これは難しい問題です。大気から取り出せる兆候のレシピを考え出さなければならないからです。私たちはそれをバイオシグネチャーと呼んでいます。これは、惑星の大気や地表に生物学的に生成された地球規模の影響の兆候であり、遠隔観測が可能であれば、生命が存在することを明白に示してくれます。

酸素だけではないはずです。地球上の多くの生命が酸素を必要とすることは知られていますが、すべての生命が酸素を必要とするわけではありません。また、酸素は火山によって生成されます。二酸化炭素_は大気中に放出され、光によって分解されます。ですから、大気中に酸素が大量に存在する場合、それを生命が存在する唯一の基準とすると、それは偽陽性になる可能性があります。

つまり、私たちは大気中のガス群、そしてもしかしたら地表さえも対象にしているのです。もし表面に液体のきらめき（専門用語で「鏡面反射」といいます）を見つけることができれば、そこに液体があるということになります。しかし、その液体は水ではないかもしれません。土星の衛星タイタンがその一例です。カッシーニ探査機の探査機からもきらめきは検出されましたが、それは液体のエタンとメタンの湖から発せられたものでした。

他の惑星の気候や天候は、実に様々な要因によって影響を受けます。私たちは、地球の気候や天候を予測するために歴史的に用いられてきたモデルを用いて、2100年代までの気候変動の影響を予測しています。そして、これらのモデルを用いて、太陽系外惑星の気候を予測しています。主星、大気、地表を変化させ、惑星に関する情報に基づいて、どのような気候になるかを調べています。

太陽系外惑星の大気が厚すぎると、金星のような惑星が形成され、惑星が温まってしまう可能性があるため、あまり望ましくありません。しかし、大気が薄すぎて表面に液体の水が存在できない場合は、火星のような惑星になる可能性があります。そして、現在の火星の表面は大気が薄いため、液体の水は流れない可能性があります。

地球の大気は有効かもしれません。しかし、それは惑星が恒星からどれだけ離れているか、そして恒星の種類によって決まります。恒星はそれぞれ異なる波長で光を発し、銀河系の恒星の大部分は太陽のような性質を持っていないからです。恒星の大部分は冷たく、赤く、小さな恒星です。これらの恒星からの赤外線は、太陽の可視光線とは非常に独特な方法で大気中のガスや水氷と相互作用します。そして、その相互作用は気候に影響を与える可能性があります。

あなたや他の宇宙生物学者が最終的に「この特定の惑星が居住可能である可能性はXパーセントであると考えられる」と言えるようになるのはいつだと思いますか？

きっとできると確信しています。もし私たちの同僚が、ケプラーの後継機であるトランジット系外惑星探査衛星（トランジット系外惑星探査衛星）を使って惑星、特に近い惑星を発見すれば、私たちはその惑星を発見し、その大きさを計算できるようになります。トランジット系外惑星探査衛星は、主星の前を通過して主星の光の一部を遮る惑星を探す全天探査です。もしその惑星が地球サイズになるほど小さければ、岩石質である可能性が高く、その上に何かが存在でき、その上に海が存在する可能性も高くなります。

惑星が近ければ近いほど、ジェイムズ・ウェッブのようなミッション、そして願わくばLUVOIRやHabExといった次世代ミッションによる追跡調査が容易になります。これらのミッションのいずれかが打ち上げられれば、私たちは追跡調査を実施し、これらの惑星の居住可能性係数について、より正確なパーセンテージ推定値を得ることができます。

もしあなたや他の天文学者が、居住可能なだけでなく、実際に人が住んでいる ように見える異星の惑星を発見したらどうでしょうか？人類はそのような発見をしたら、どんな気持ちになるでしょうか？

信じられない気持ちになるでしょう。圧倒されるでしょう。もし私がそれに関わったら、きっともっと個人的な喜びを感じるでしょう。

私は太陽系外惑星の研究をしているので、私たちの太陽系についてはあまり考えていません。そこで生命が発見されるかもしれないからです。しかし、生命は確かに存在します。土星の衛星エンケラドゥス、木星の衛星エウロパなどです。太陽系外惑星よりも、これらの衛星のほうがはるかに多く観測できるのは確かです。それは太陽系外惑星かもしれませんし、私たちのすぐ近くにあるかもしれません。エウロパに行き、氷を掘削して微生物を掘り出すことは、確かに想像できます。そうすれば、生命の起源が複数あることがわかるでしょう。次のステップが何であれ、その知識は私たちの歴史を大きく変えるでしょう。

演技と 天文学の両方に興味を持ったきっかけは何ですか?

最初は、この二つはあまりにもかけ離れている、あるいは全く違うものだから、組み合わせるなんて無理だと思っていました。天文学は私の最初の恋で、夜空を見上げて、そこに何があるのか​​を考えるのが大好きでした。それから高校生の頃、偶然『スティール・マグノリアス』という演劇のオーディションに引き込まれ、出演することになりました。演技をするようになってから、自分がこの二つのことを楽しんでいることに気づきました。

それらはあなた自身の異なる側面のように感じますか、それとも何らかの形でつながっているのでしょうか?

ある意味、それらは私の別の側面のように感じます。私は様々なキャラクターを体現するのが好きで、感情や気持ちを表現することさえ大好きです。でも、最初は科学の分野でそれをどう表現すればいいのか分からなかったんです。でも今は、実はそれらがかなり密接に関連しているのだと理解しています。研究対象に対する自分の感情は、私がその研究に全力で取り組む上で不可欠です。大学院で論文のテーマを選ばなければならなかった時に、自分がつながりを感じられるものでなければならないと理解したと思います。そして、登場人物が演じる物語に表れる感情は、登場人物の人生と直接関係しており、私自身の感情にも直接関係しており、研究や科学的発見のプロセスをどのように進めたかにも直接関係しているという発見が始まりました。

この回想録『他の惑星での生活』を執筆した動機は何でしたか?

長い間、「天文学と演技という二つの愛があるなんて、なんて不思議なんだろう」と思っていました。そして、その愛を他の人に話すと、「えっ、どうしてそうなったの？」「変だわ！」といった反応が返ってきました。そして、それを自分の中に受け入れてしまったのです。長い間、葛藤を感じていました。「これを選ぶべき」「あれを選ぶべき」と。だから、この本を書いたのです。なぜなら、考えたり選ぼうとするのをやめてみると、この二つを組み合わせる可能性が自然と現れてくることに気づいたからです。この二つは互いに排他的なものではなく、むしろ互いに影響を与え合うものだったのです。おかげで、私はより優れた専門家、より優れた科学者、より優れたアーティストになりました。そして、魔法のようなことが起こり始めたのです。

ここ数年で、自分がかつて思っていたほど珍しい存在ではないことに気づきました。科学と芸術の両方に興味がありながら、どう組み合わせたらいいのかよくわからない人は世の中にたくさんいます。この本は、一つではなく、もしかしたら二つ以上も興味があり、どうしたらいいのかわからない人たちのために書きました。個人的な問題、経済的な問題、あるいは手続き上の問題で、望んでいた人生やキャリアを実現するには遅すぎると考えている人たちのために書きました。年配の復学学生だった私は、「博士号を取得するには遅すぎる。卒業する頃には40歳になっているだろう」と思っていました。しかし、うまくいけばいずれにせよ40歳になるのだから、博士号が欲しいなら取得しておいた方がいい、と気づきました。

そして私は、主に白人の空間に住む有色人種の人たちのためにこの本を書きました。彼らが孤独ではないこと、こうした空間で生き抜いて成功する方法があること、そして自分自身がロールモデルになれることを知ってもらうためです。

2023年現在でも、アメリカの天文学は圧倒的に白人中心で、有色人種の女性は依然としてこの分野では稀です。天文学の世界で活躍する黒人女性としての経験について、著書の中でどのように振り返っていらっしゃいますか？

確かに、私は色々な意味で自分とは違う人間なので、自分が人と違うと感じるのは簡単でした。白人が圧倒的多数を占める空間に黒人女性としていること、年上の復学学生であること、そして古典的な訓練を受けた俳優であること、この3つの問題を抱えていることは、まさにインポスター症候群の要因をすべて抱えていると言えるでしょう。しかし、人種の垣根を越えて仲間を見つけることができました。黒人コミュニティと他の有色人種コミュニティの両方のコミュニティを探し、多数派コミュニティの中に仲間を見つけることにオープンであることで、私は自分自身を、制度的な問題の被害者ではなく、変化の主体として見ることができるようになりました。自分がいる空間にただ存在するだけで、変化をもたらしているのです。

また、この経験は、他の方法ではできなかったかもしれない方法で、自分自身をケアする力を与えてくれました。白人が圧倒的に多いこの業界で、有色人種の女性として、私たちは多くのことを求められ、委員会への参加や多様性の推進役として招かれます。そして、それは私の責任感を揺さぶりました。私は次世代のために、そういう人間にならなければならない、と。しかし、私が理解しているのは、身体的、精神的、感情的に、自分自身をケアするだけで、それが変化になるということです。それは、模範となるために必要なこと、この分野で長く活躍し、より多くの変化をもたらすために必要なことを自分に許すことです。もし、自分自身を捧げすぎて何も残らなくなってしまったら、私が前向きな変化をもたらしたいと願っている環境全体、そして景観全体に悪影響を与えかねません。これはバランスを取る行為なのです。

あなたの経験から言うと、あなたのキャリアを通じて、黒人女性、あるいは一般的に有色人種にとって状況は大きく変化しましたか?

統計は有色人種のコミュニティによって異なります。物理学と天文学では、ラテン系女性はアフリカ系アメリカ人女性に比べて大幅に進歩しています。残念ながら、物理学と天文学におけるアフリカ系アメリカ人女性の数値は、1990年代初頭以降、ほぼ横ばいの状態です。

これは学士号取得者数です。博士号取得者になると、その数はまだかなり少ないです。ジェイミー・バレンタイン氏をはじめとする物理学者や天文学者によって立ち上げられたウェブサイトがあり、私は天文学関連の分野で博士号を取得した黒人女性26人のうちの1人です。ですから、まだまだ道のりは長いのです。

しかし、ここ数年、特にブラック・ライブズ・マター運動が新たな形で表面化して以来、私が目にしているのは、以前よりも多くの支援があるということです。Black in Astro、Facebook上のコミュニティ、アメリカ天文学会やアメリカ物理学会の組織やプログラムがあります。歴史的に周縁化されてきたコミュニティの天文学への参加を支援するためにリソースを投入するよう、全国組織や専門組織から指示が出されています。そして、支援ネットワークもさらに充実しています。私が初めて博士課程の学生だった1997年には存在しなかったプログラムが、今では存在しています。ですから、この分野における有色人種、特に黒人女性の参加が増えていることに希望を感じています。