科学者らが異星の生命のこれまでで最も強力な証拠を発見

2025-04-17

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用した科学者らは、画期的な発見となる可能性のあるものとして、太陽系外生命のこれまでで最も強力な兆候と彼らが呼ぶものを入手しました。地球上では生物学的プロセスによってのみ生成されるガスの化学的特徴を、異星の大気中に検出したのだ。

赤色矮星を周回するハイセアン世界（水素に富む大気の下に液体の水の海を持つ太陽系外惑星）の想像図。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による観測に基づくと、太陽系外惑星K2-18bがこのカテゴリーに該当する可能性があります。この想像図は、ロイターが2025年4月16日に入手しました。写真：A・スミス、N・マドゥスダン／ケンブリッジ大学／ロイター経由の配布資料

ウェッブがK2-18bという惑星を観測した際に検出された2種類のガス、ジメチルスルフィド（DMS）とジメチルジスルフィド（DMDS）は、地球上の生物、主に海洋植物プランクトン（藻類）などの微生物によって生成されたものです。

これは、地球が微生物で溢れている可能性を示唆していると研究者らは述べています。しかし、彼らは、これは実際に生命体を発見したという発表ではなく、生物学的プロセスの指標となる可能性のあるバイオシグネチャーを発表したに過ぎず、今回の発見は慎重に検討する必要があり、さらなる観測が必要であると強調しました。

それでも、彼らは興奮を隠せない様子でした。ケンブリッジ大学天文学研究所の天体物理学者で、アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ誌に掲載された研究論文の筆頭著者であるニック・マドゥスダン氏は、「これは生命が存在する可能性のある異星の存在を示す最初の兆候だ」と述べました。

「これは太陽系外生命探査における変革の瞬間です。私たちは、現在の設備で生命が存在する可能性のある惑星における生命の痕跡を検出できることを実証しました。私たちは観測宇宙生物学の時代に入ったのです」とマドゥスダン氏は述べました。

マドゥスダン氏は、火星、金星、そしてさまざまな氷の衛星のような場所に生命が存在する可能性のある環境があるというさまざまな主張を含め、太陽系内で生命の兆候を探すさまざまな取り組みが行われていると述べました。

K2-18b は地球の8.6倍の質量を持ち、直径は地球の約2.6倍の大きさです。

この恒星は、地球から約124光年離れた獅子座に位置する、太陽よりも小さく明るさも低い赤色矮星の周りを公転しています。この恒星の周りを公転する惑星は「ハビタブルゾーン」（生命の主要成分である液体の水が惑星の表面に存在できる距離）です。1光年は光が1年間に進む距離で、5兆9000億マイル（9兆5000億キロメートル）に相当します。この恒星を公転する惑星は他に1つ確認されています。

科学データに基づく太陽系外惑星K2-18bの想像図。このイラストは2023年9月11日に公開されました。写真：NASA、CSA、ESA、J. Olmsted（STScI）、科学：N. Madhusudhan（ケンブリッジ大学）/ロイター経由

1990年代以降、太陽系外惑星と呼ばれる惑星が約5,800個発見されています。科学者たちは、ハイセアン・ワールドと呼ばれる太陽系外惑星の存在を仮説として提唱してきました。ハイセアン・ワールドとは、微生物が生息可能な液体の海と、水素を豊富に含む大気に覆われた惑星です。

2021年に打ち上げられ、2022年に運用開始となったウェッブによる以前の観測では、K2-18bの大気中にメタンと二酸化炭素が確認されており、恒星の居住可能領域にある太陽系外惑星の大気中に炭素系分子が発見されたのはこれが初めてでした。

「現在、JWST（ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡）から得られた過去と現在の観測データを含むすべてのデータを説明できる唯一のシナリオは、K2-18bが生命が溢れる超新星であるというものです」とマドゥスダン氏は述べました。「しかし、私たちは常にオープンな姿勢で、他のシナリオも探求し続ける必要があります。」

マドゥスダン氏は、もしハイセアン世界が存在するならば、「地球の海に見られるような微生物生命について話していることになるだろう」と述べました。ハイセアン世界の海は地球よりも暖かいと仮定されています。多細胞生物や知的生命体の存在の可能性について尋ねられると、マドゥスダン氏は「現段階ではこの質問に答えることはできません。基本的な仮説は単純な微生物生命です」と答えました。

同じ化学物質ファミリーに属するDMSとDMDSは、太陽系外惑星の重要なバイオシグネチャーとして予測されています。ウェッブ氏は、どちらか一方、あるいは両方が惑星の大気中に99.7%の信頼度で存在することを発見しました。つまり、観測結果が統計的な偶然である可能性は0.3%あるということです。

大気中のガス濃度は体積比で10ppm以上で検出されました。

「ちなみに、これは地球の大気中の濃度の数千倍であり、既存の知識に基づくと生物学的活動なしでは説明できない」とマドゥスダン氏は述べました。

この研究に関わっていない科学者らは慎重になるよう助言しました。

「K2-18bから得られた豊富なデータは、この惑星を非常に魅力的なものにしています」と、テキサス省サウスウエスト研究所宇宙科学部門の主任科学者、クリストファー・グレイン氏は述べています。「これらの最新データは、私たちの理解に貴重な貢献をしてくれます。しかしながら、データを可能な限り徹底的に検証するためには、細心の注意を払う必要があります。来週にも開始される、データ分析に関する追加の独立した研究を楽しみにしています。」

K2-18b は「亜海王星」クラスの惑星に属し、直径は地球より大きいが、太陽系最小のガス惑星である海王星よりは小さい。

太陽系外惑星の大気の化学組成を解明するために、天文学者は地球から見て惑星が主星の前を通過する際に、その主星から発せられる光を分析します。この方法はトランジット法と呼ばれます。惑星がトランジットすると、ウェッブ望遠鏡は恒星の明るさの減少を捉えることができ、また、恒星の光のごく一部が望遠鏡で検出される前に惑星の大気を通過します。これにより、科学者は惑星の大気を構成するガスを特定することができます。

ウェッブによるこの惑星の以前の観測では、DMSの存在を示唆する兆候が見られました。今回の観測では、異なる機器と異なる波長域の光が使用されました。

マドゥスダン氏によると、太陽系外惑星科学の「聖杯」は、太陽系外の地球型惑星に生命の証拠を見つけることだという。人類は何千年もの間、「宇宙で我々は孤独なのか」と疑問を抱いてきたが、今や数年以内に、ハイセアンの惑星に地球外生命が存在する可能性を発見できるかもしれない、とマドゥスダン氏は述べました。

しかし、マドゥスダン氏は依然として注意を促しました。

「まず、観測している信号がしっかりしたものであることを確認し、統計上の偶然の確率がおよそ100万分の1を下回るレベルまで検出の重要性を高めるために、観測を2、3回繰り返す必要がある」とマドゥスダン氏は述べました。

「第二に、K2-18bのような惑星の大気中でDMSまたはDMDSを生成する別の非生物的メカニズム（生物学的プロセスを伴わないもの）が存在するかどうかを確かめるために、さらなる理論的および実験的研究が必要です。これまでの研究では、K2-18bにおいてもそれらが確固たる生物学的シグネチャーであると示唆されていますが、私たちは常に可能性を探求し、他の可能性を検討する必要があります」とマドゥスダン氏は述べました。

そのため、今回の発見は、観測結果が生命によるものかどうかの「大きな仮定」を表しており、「生命を発見したと時期尚早に主張することは誰の利益にもならない」とマドゥスダン氏は述べました。