要約:
新しい研究は、系外惑星で複雑な生命が進化できるかどうかは、その惑星がどれだけ長く存在してきたかだけでなく、その長い歴史の中でどれだけの光合成エネルギーが蓄積されてきたかにも依存することを示唆しています。研究チームは、液体の水がある可能性のある太陽系近くの系外惑星29個を分析し、そのうちの2個だけが現在の地球の進化段階を超えて発達した可能性があり、残りの3個は中生代や地球上での恐竜の生活と同様の時期に達している可能性があると考えた。このことから、研究者らは高度に発達した異星文明が地球付近に出現する可能性は低いと考えているが、その存在を否定はしていない。
この研究は、北アリゾナ大学の生態情報学教授 Chris Doughty によって主導され、International Journal of Astrobiology に発表されました。研究チームは、光合成を地球上の生命の進化を測る「時計」と見なしている。光合成は光を化学エネルギーに変換する。植物の成長が活発であればあるほど、より多くのエネルギーと生態学的空間が動物に提供される可能性があります。したがって、若いがより暖かく、より湿った惑星は、より古いがより寒く、より乾燥した惑星よりも多くの生命を進化させた可能性がある。
研究者たちは、地球の炭素固定を参考として使用しました。効率的な維管束植物が出現するまでの 32 億年の間に、地球の光合成は累積約 2.4×1025g の炭素を固定しました。維管束植物の出現後、人類の進化前に、さらに 7×1025g の炭素が固定されました。維管束植物は、水と栄養素を輸送するための特殊な組織を持っています。研究チームはこれを利用して、地球の歴史的な光合成レベルを他の惑星で可能な光合成レベルと比較しました。
赤色矮星は天の川銀河で最も一般的な星であり、その周囲の惑星は生命探査の潜在的なターゲットの 1 つとみなされています。しかし、多くの惑星は潮汐ロック状態にあり、常に同じ側が星に面し、反対側が星から離れる方向を向いています。研究の共著者であるノーザン・アリゾナ大学准教授のマイケル・ゴバンロック氏は、もし光合成生命がこれらの惑星に出現した場合、その光合成期間は地球よりも数十億年長く続く可能性があると指摘した。ただし、利用できる光が少なく、光合成を行える惑星の表面積は半分しかない可能性があるため、年間の光合成総量は少なくなる可能性があります。研究チームは、どの種類の惑星が生命の進化においてより進んでいるのかを定量的に判断しようとしている。
ブリストル大学のデニス・セルゲイエフ講師がシミュレーションした系外惑星の気候地図に基づいて、地球上の植物の成長に影響を与える温度、光、降水量などの変数を組み合わせて、研究者らはさまざまな惑星がその歴史の中で生み出した可能性のある植物の成長量を推定し、生命の進化段階を推測した。地球から約 40 光年離れた TRAPPIST-1e もその 1 つです。地球より数十億年古いにもかかわらず、モデルによると、地球がその生涯にわたって隔離したのは地球の総炭素量のわずか 21% にすぎないと推定されています。
研究の共著者で北アリゾナ大学の卒業生であるキャメロン・フラバック氏は、このレベルは効率的な維管束植物が進化する前の地球上に固定された炭素の量よりもさらに低いと述べ、そのため研究チームはTRAPPIST-1e上の生命はまだ微生物の段階にあり、地球より遅れているのではないかと推測している。しかし、惑星の大気は気候と光合成能力を大きく変える可能性があり、進化段階のモデル推定に影響を与える可能性があります。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による将来の観測により、予測の修正に役立つ大気データが提供される可能性があります。現在の計算では、生命が地球上で存在するのとほぼ同じように存在し、発達すると仮定しています。
研究チームが、地球の炭素固定と進化の段階を超えている可能性があると予測している惑星では、降雨が植物の成長を制限する主な要因となることがよくあります。地球上の植物の成長は、光、温度、降水量によって制限される可能性があります。たとえば、砂漠には太陽の光が豊富にありますが、水が不足しているため、密集した植生を維持することができません。このような環境の違いは、どの生物が繁栄できるかにも影響します。研究者らは、これらの系外惑星に知的生命体が出現した場合、その生態環境は砂漠や温帯地域に似たものになるのではないかと推測している。人類は、降雨によって植物の成長が制限されるサバンナの森林地帯で進化した可能性もあります。ダウティはポップカルチャー作品から比喩を借りて、こうした異星生命体が存在する生態環境は「アバター」というよりも「砂丘」に似ているかもしれないと述べた。
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