スティーブン・ケインは、地球のように、生命が存在できる温暖な気候の惑星が存在する可能性のある恒星を探していたとき、地球から「わずか」32光年離れたAUミクロスコピイと呼ばれる若い赤色矮星をちらりと発見した。
「惑星系に関して言えば、この恒星はまったくの幼児です。つまり、我々はここで、惑星進化の最も初期の段階にある惑星を観測する機会を得ているのです」と彼は言う。そこでカリフォルニア大学リバーサイド校の天体物理学者であるケインと彼の同僚たちは、この恒星を実験室として、また同様の恒星のモデルとして使い、その将来の生命を予測した。これにより、彼らはこの恒星を周回する惑星がいつこの恒星の「生命居住可能領域」、つまり生命を維持するのに暑すぎず寒すぎない距離内に収まるかを判断するのに役立った。彼らは、この恒星が最初は明るく燃え、その後静まって燃えさしも弱まるため、恒星の最初の2億年の間に、生命に適した領域の範囲が約30～40％恒星に近づくことを発見した。彼らはこの研究を今月、天文学雑誌に発表した。
これは、地球外生命体で満ち溢れる緑豊かな生態系を持つ、地球外生命に適した世界をいつか目撃したいと願うケイン氏や他の科学者たちにとって重要な意味を持つ。なぜなら、居住可能な場所にある惑星が永遠に居住可能のままではない可能性があることを示唆しているからだ。最良の「ゴルディロックス」シナリオでは、惑星の表面に液体の水が存在するのを可能にする温度を含め、すべてがちょうど良い状態でなければならない。これは私たちが知っているような生命の前提条件だ（私たちが知らないような生命は別の話だ）。呼吸可能な大気、安定した気候、強い紫外線から十分に保護されていることなど、他の要因も重要だ。例えば、火星は太陽のハビタブルゾーン内にあるが、はるか昔に水と大気の大部分を失っている。金星はハビタブルゾーンの内縁にあるが、二酸化炭素のベールに覆われているため、非常に暑い。
AUミクロスコピイは、科学者たちに、星の一生の間にこの領域がどのように拡大または縮小するかを垣間見せてくれる。「これらの赤色矮星は、非常に長く、非常に不安定な十代期を経験します。このような星が最終的に大人のように落ち着くまでには、数億年かかることもあります」と、MITの天体物理学者で、NASAの惑星探査ミッションTESSの元副科学ディレクターであるサラ・シーガー氏は言う。
ケイン氏と彼のチームは、彼らの赤色矮星やそれに似た恒星がしばらくの間、10代の若者のように振る舞うことから、現在は生命が住めない惑星が将来的には生命にとってより適した惑星になる可能性を示している。しかし、逆のことも起こり得る。「現在ハビタブルゾーンにある惑星は、恒星が変化した後には、もはやそこに存在しなくなるかもしれません」と彼は言う。
主星がかなり冷えれば、惑星はそこでかろうじて生活している地球外生命体にとってあまりにも寒冷になり、湖や川は徐々に凍りつくでしょう。一方、はるかに古い星は通常、最終的には温暖化するため、かつて生命に適した場所にいた地球外生命体は、惑星表面のあらゆるものが焼け死ぬにつれて、生命に必要な水が最終的に蒸発してしまうのを目の当たりにする可能性があります。
でも、もしかしたら、物語はこれで終わる必要はないのかもしれません。ジェフ・ゴールドブラムが『ジュラシック・パーク』で言ったように、「生命は道を見つける」のです。
「バクテリアなら、急速に変異して状況に適応できる」と、カリフォルニア州マウンテンビューにある地球外知的生命体探査研究所（SETI）の上級天文学者セス・ショスタク氏は言う。他の生物は洞窟や地下でより良い環境を見つけるかもしれない。「もしあなたがより知的で進化した種族なら、何かできるはずだ」と彼は言う。おそらく、星の光を多く反射したり、外へ移動したり、あるいは惑星そのものを移動させたりできる技術を開発するだろう。
赤色矮星は私たちの太陽とは異なり、AUミクロスコープ座流星群のような恒星の周囲では、生命が誕生するのに適した条件が揃う確率が高い。なぜなら、赤色矮星は私たちの太陽とは異なっているからだ。赤色矮星は太陽よりも小さく、温度が低く、信じられないほど長寿である。太陽は46億歳でほぼ中年期を迎えているが、赤色矮星の寿命は1000億年だ。「もし地球外生命を探しているなら、これらの恒星の周りの惑星には、複雑な生命を育むのに数十億年の時間があるでしょう。そして、これらの惑星の数が非常に多いため、魅力的なのです」とショスタク氏は言う。赤色矮星は最も一般的なタイプの恒星であり、大質量で短命で高温で燃える恒星ははるかに稀だとショスタク氏は言う。
赤色矮星のように太陽よりも小さく冷たい恒星は、ハビタブルゾーンが太陽よりもはるかに恒星に近い。より大きく熱い恒星の場合は逆である。イラスト：ダナ・ベリー／NASA／ケプラー・ミッション
しかし、これらの恒星には複雑な要因がある。特にミクロスコープ座AU星が現在経験している初期の活動期には、フレアと有害な放射線を放出することで知られているのだ。もし、強力なフレアが連続して多数発生し、高速の荷電粒子の雲が惑星に降り注ぐと、惑星の保護大気が吹き飛ばされてしまう。これは、巨大な高潮が海岸線を浸食し、背後の海岸線を無防備にしてしまうのと似ている。そして、大気が消滅すれば、水も消滅してしまう。これは、約30億年前に火星で起こったこととよく似ている。
それでも、ハビタブルゾーンにある惑星が、放射線に当たったからといって岩石の殻に変わるわけではないとケイン氏は言う。彼と同僚のモデルによると、内部にガスが蓄えられており、火山などの地質活動によって噴出することで、浸食される大気が補充される可能性がある。地球でさえ、初期には大量の紫外線を浴びていたが、赤色矮星ほど強烈ではなかった。当初は過酷な条件だったにもかかわらず、状況は劇的に改善した。
シーガー氏は、紫外線は生命にとって実際に重要なのかもしれないと述べている。いくつかの研究では、紫外線が微生物の最初の複製、そして後により複雑な生物へと繋がる化学反応を活性化させる可能性があることが示されている。
恒星の生命に適した領域が外側へ移動し、惑星が温暖化しても、地球外生命体は生き残ることができる。コーネル大学カール・セーガン研究所所長でTESS共同研究メンバーのリサ・カルテネッガー氏は、失われた水の一部は彗星の衝突などによって補充される可能性があると主張する。あるいは、地球全体が凍り付いても、小さな地球外生物は生き続ける可能性がある。「恒星が老化して明るくなれば、氷が解け、この巨大な生命圏が姿を現すかもしれません」と彼女は言う。
そのため、赤色矮星は地球外生命体の兆候を探す有望な場所であり続けています。TESSの前身であるケプラー宇宙望遠鏡を用いて、天文学者たちはすでに4,000個以上の惑星を発見しており、その大半は赤色矮星を周回しています。しかし、ケプラー宇宙望遠鏡の検出能力の限界により、発見された惑星の多くは主星に非常に近い軌道を周回し、居住するには高温すぎる可能性が高いものです。ミクロスコピウス座AU星もまさにその例で、2つの巨大惑星が主星に非常に近い距離で発見されています。ケイン氏は、より感度の高い望遠鏡によって、ハビタブルゾーンにあるより多くの惑星が発見されることを期待しています。
しかし、カルテネッガーやショスタクのような科学者の見解が正しく、恒星のハビタブルゾーンから年老いて姿を消した惑星に住むエイリアンが氷の地殻の下や洞窟に隠れているとすれば、それらの生命体を発見するのは困難だろう。酸素やメタンといった、大気中に放出され、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使う遠く離れた天文学者が発見できる特徴的なガスを探す方がはるかに容易だ。これがハビタブルゾーンのもう一つの利点だ。ハビタブルゾーンには、生命の痕跡、あるいはエイリアンのスモッグのような技術的な痕跡さえも、比較的容易に遠隔から探査できる世界が広がっているのだ。そして天文学者たちは、最も強力な望遠鏡をどこに向けるかを慎重に選択する必要がある。
ケインと彼のチームがそこに登場したのは、赤色矮星が数十億年の間、居住可能な惑星が周回するのに適した安定した快適な場所になり得ることを実証した点だ。もちろん、恒星が完全に成長した後の話だが。「この論文が興味深いのは、恒星の生涯の最初の数千万年間の振る舞いを研究しようとしている点です。私が大学院生だった頃には、そんなことは不可能でした」とショスタクは言う。「恒星の働きを理解することで、生命の兆候を探すためにどの恒星に注目すべきか、そしてどの太陽系外惑星に注目すべきかが分かるのです。」
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