系外惑星K2-18bに生命の手がかり？JWSTが捉えた生体ガスの謎 - NewsTomo

地球の外に生命はいるのか──その古くて新しい問いに、一歩近づくかもしれない観測結果が示されました。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が、系外惑星K2-18bの大気から、地球では生命活動によってしか作られないとされるガスの痕跡を捉えたのです。ただし、研究者たちはあくまで生命の「可能性」であり、結論を急がないよう強調しています。

生命のにおい？DMSとDMDSという生体ガス

今回の国際ニュースの主役となったのは、ジメチルスルフィド（DMS）とジメチルジスルフィド（DMDS）という2種類のガスです。いずれも地球では主に海の微生物、特に海洋の植物プランクトンなどによって生成されている物質で、現在の知見では非生物的な過程ではほとんど作られないと考えられています。

研究チームは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測データから、K2-18bの大気中にDMSかDMDS、もしくは両方が存在する兆候を検出しました。その濃度は体積比で1000万分の10以上と見積もられており、地球大気中に比べるとはるかに高い値だとされています。

統計的には信頼度99.7％、つまり0.3％の確率で見間違いの可能性が残る段階です。研究を率いたケンブリッジ大学の天体物理学者ニック・マドゥスーダン氏らは、このシグナルが生命によるものかどうか、慎重に検証を続ける必要があると繰り返し強調しています。

ターゲットはK2-18b：ハイシアン・ワールドの最有力候補

今回の観測対象K2-18bは、地球の約8.6倍の質量、直径は約2.6倍の大きさを持つ系外惑星です。大きさから「サブ・ネプチューン型」と呼ばれるクラスに分類され、地球より大きいものの、太陽系の海王星ほど巨大ではありません。

この惑星は、おひつじ座やおうし座ではなく、しし座の方向、地球から約124光年離れた位置にある赤色矮星の周りを回っています。赤色矮星は太陽より小さく暗い恒星ですが、K2-18bはこの星の周りを、表面に液体の水が存在しうるとされる「ハビタブルゾーン（居住可能領域）」の中で公転しています。

海と水素大気に覆われたハイシアン・ワールドとは

科学者たちは近年、液体の水の海と水素に富んだ大気を持つ「ハイシアン・ワールド」というタイプの系外惑星の存在を仮説として提案してきました。もしこのような惑星が実在すれば、海中には地球の海にいるような微生物が繁栄している可能性があると考えられています。

既にジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の以前の観測では、K2-18bの大気中からメタンと二酸化炭素が見つかっており、ハビタブルゾーン内の系外惑星で炭素を含む分子が検出された初のケースとされました。今回のDMSやDMDSの可能性は、この惑星がハイシアン・ワールドであり、生命が存在しているというシナリオをさらに強く後押しする形になっています。

マドゥスーダン氏は、もしK2-18bが本当にハイシアン・ワールドなら、そこで想定されるのはまず微生物レベルの単純な生命であり、多細胞生物や知的生命が存在するかどうかは現時点では分からないと述べています。

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡はどうやって見抜いたのか

系外惑星の大気の成分を直接見ることはできません。そこで天文学者たちが用いるのが「トランジット法」と呼ばれる観測手法です。惑星が恒星の前を通過する際、恒星の光の一部が惑星の大気を通過します。このとき特定の波長の光がガスによって吸収されるため、その吸収パターンを詳しく解析することで、大気に含まれる分子の種類を推定できます。

K2-18bについても、トランジット法を用いて、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が恒星の光のスペクトルを高精度で測定しました。以前の観測でメタンや二酸化炭素の存在が示されていましたが、今回は別の観測装置と異なる波長域を用いることで、DMSやDMDSとみられるシグナルがより明確に浮かび上がったとされています。

系外惑星の観測分野では長年、地球外生命の証拠となり得る「バイオシグネチャー（生命の痕跡）」をスペクトルから検出することが聖杯とされてきました。マドゥスーダン氏は、現在の観測設備を使って、居住可能な惑星の大気からバイオシグネチャー候補を検出できたこと自体が、大きな転換点だと語っています。

なぜ「生命発見」と断言できないのか

ニュースとしては非常に刺激的な内容ですが、研究者たちは一様に慎重です。統計的に99.7％という検出の有意性は高いものの、科学的に確実と言えるためには、さらに厳しい基準が求められます。

マドゥスーダン氏は、まず同じ対象を2〜3回繰り返し観測し、シグナルが本物であることを確認しなければならないと述べています。その上で、偶然の統計的な揺らぎである可能性をおよそ100万分の1以下まで下げることを目標としています。

さらに重要なのは、DMSやDMDSが本当に生命活動以外の過程では作られないのかを理論と実験の両面から検証することです。これまでの研究では、これらのガスは生命の有力な証拠となると考えられてきましたが、K2-18bのような惑星環境で、未知の非生物的プロセスによって生成される可能性を完全に否定できているわけではありません。

研究に直接関わっていない科学者たちも、データの再解析や別チームによる検証が不可欠だと指摘しています。現時点では、あくまで生命の存在を示唆する「大きなもし」が提示された段階であり、誰にとっても時期尚早な「生命発見宣言」は望ましくないという共通認識があります。