ケンブリッジの科学者が液体の海と水素を備えたハイシア系惑星を提案し、宇宙での生命の探索を拡大
ケンブリッジ大学の天文学者らは、ハイセアン世界と呼ばれる、居住可能な可能性のある惑星の新しいカテゴリーを発表した。この発見は、人類が銀河系の他の場所で生命を探す方法を根本的に再定義する可能性があります。これらの天体は、水素が豊富な大気で覆われた全球規模の液体の水の海を持っているという特徴があり、地球に似た惑星でこれまで想像されていたものよりもはるかに多様な星の状態で生命を維持することができます。
この研究は、これらの惑星がより一般的であるだけでなく、より小さな岩石系外惑星の大気分析の困難とは対照的に、現在の望遠鏡技術で生命の兆候を検出しやすい環境を提供できる可能性があることを示唆している。
地球外生命体探索の新境地
60 年以上にわたり、地球外生命の探査は主に私たちの世界に似た世界の探索に焦点を当ててきました。初期の取り組みは、地質学的過去に液体の水が存在していたと考えられている、太陽のハビタブルゾーンに最も近い火星を対象とした。 1995 年に最初の系外惑星が検出されたことにより、地球に似た大きさと温度を持ち、太陽に似た恒星を周回する岩石体の特定に注目が集まりました。
しかし、この見方は、新たな証拠に直面するとかなり制限されることが判明しました。 2021年8月、ケンブリッジ大学の天文学者ニック・マドゥスダン氏は、アンジャリ・ピエット氏およびサブバス・コンスタンティノウ氏と共同で、居住可能な惑星を構想するための根本的に異なるアプローチを提案し、ハイセアン世界の概念を導入した研究を発表した。
ハイシア系惑星の定義: 水素の下にある海
マドゥスダン氏のチームが提案したモデルによれば、ハイセアン惑星は異なるクラスの世界を表している。それらの質量は地球の質量の約 1 ～ 10 倍の間で変化し、半径は地球の半径の 1.1 ～ 2.6 倍の間です。主な特徴は、その大気の大部分が水素とヘリウムであり、海王星や天王星の大気と組成が似ていますが、水素層が著しく薄いです。
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この大気層の下には液体の水の広大な地球規模の海があり、その深さは地上の海洋よりも深く、大陸や新たな陸塊の存在なしに地球の表面全体を覆っています。水素大気の厚さは重要な要素であり、薄すぎると惑星の表面状態は岩石だらけのスーパーアースに似てしまいます。一方で、水素層が過度に濃すぎると、海面の大気圧が非常に高くなり、液体の水が維持できなくなり、惑星がミニ海王星に変わってしまう可能性があります。ハイセアン区間はこの微妙なバランスの中に存在し、水素は重大な温室効果を引き起こすのに十分な量であるにもかかわらず、その下にある海洋を液体状態に保つことができます。
Hycean 世界のいくつかのバリエーションとその特殊性
ハイセアン惑星を定義する範囲内で、科学者たちはいくつかのサブタイプの可能性を特定しました。それぞれのサブタイプは、惑星の居住可能性の概念をさらに拡大する独自の特徴を備えています。
- 標準ハイシア惑星:このタイプの海面温度は地球上で見られる条件にほぼ似ており、生命の発達にとってより身近な環境である可能性があることを示しています。
- ダークハイシアンプラネット:これらの世界では、惑星は潮汐的にその星に固定されており、つまり、一方の面は常に星に面し（昼の側）、もう一方の面は常に暗闇の中にあります（夜の側）。昼側は居住するには暑すぎますが、夜側は液体の水が存在できるほど低い温度を維持します。
- 冷たいハイシアの惑星:地球に似た惑星を暖かく保つのに必要な量よりも少ない恒星放射線を受けているにもかかわらず、水素大気によってもたらされる強力な温室効果により、液体の水が地表に残ります。これは、低放射線条件に対するこれらの世界の驚くべき適応性を示しています。
これらのバリエーションはそれぞれ、惑星が居住可能性の候補とみなされるパラメータを拡大し、生命の出現と維持に必要な条件に関するこれまでの概念に疑問を投げかけます。
宇宙の生命発見の可能性を広げる
ハイシア系惑星の構造には、居住可能な惑星を探索する一般的なアプローチでは適切に考慮されていない 2 つの重要な意味があります。まず、ハイシアの世界は居住可能な惑星として分類できる範囲を大幅に拡大します。星の周囲の地球上のハビタブルゾーンは、地球に似た惑星が表面に液体の水を維持できる軌道距離によって定義され、比較的制限されています。
対照的に、ハイシア系惑星のハビタブルゾーンは、星からかなり近づいたり遠ざかったりしています。これは、水素による温室加熱により、より低い恒星の照射下でも液体の水が存続できるためです。さらに、これらの惑星の海洋深部の熱質量は、地球の大気を不安定にする温度変動の調節装置として機能します。天の川銀河のすべての星の約4分の3を占める赤色矮星にとって、ハイシア人の居住可能領域は非常に広大であるため、従来の地球類似体の探索では居住に適さない惑星として除外される星の周囲に、居住可能な惑星の膨大な数が存在する可能性がある。これらの世界の独特な雰囲気と大きな割合を考慮すると、これらの世界のバイオシグネチャーを検出する能力は、将来の地球外生物学にとって最も有望な手段の 1 つです。
