[비즈한국] 天文学者ドレイクは、我々の銀河系における地球外文明の存在の可能性を推定する「ドレイク方程式」を作った。一見すると複雑に見える数式だが、実は非常に単純な概念である。惑星で生命が誕生し、その生命体が高度な技術文明へと進化に成功するまでに必要な様々な変数を、段階を追って一つずつ検証していく過程が盛り込まれている。
ドレイク方程式の最初の変数は、我々の銀河系で毎年どれだけの星が誕生するかだ。惑星に生命体が存在するためには、まずその惑星が中心で周回している星が必要となるため、最も先に我々の銀河系にどれほどの星が存在するのかを考えるのだ。しかし、果たしてそうだろうか？
通常、惑星といえば星の周りを回る姿を思い浮かべる。太陽の周りを回る地球のように。しかし、すべての惑星が星の周りを回っているわけではない。驚くべきことに、宇宙には中心に何ら星を持たず、単独で存在する「浮遊惑星（rogue planet）」がある。
浮遊惑星が作られる方法には大きく分けて二つある。まずは小さなガス雲が単独で収縮する際、材料不足のために自ら輝く星にはなれず、木星の数倍規模の巨大な浮遊ガス惑星として新たに形成される場合だ。あるいは、星の周りを回っていた平和な惑星が、中心の星が爆発したり、周囲の別の星の重力による摂動によって軌道を外れ、宇宙空間を彷徨う浮遊惑星になることもある。
ほとんどの惑星は星に捕らえられてその周りを回っており、浮遊惑星は数がはるかに少ないだろうと考えがちである。しかし、事実は逆だ。星の周りを回る惑星が「平凡な」惑星だと思われがちだが、その数を数えれば浮遊惑星こそがはるかにありふれた「平凡な」惑星であり、星の周りを回る地球のような惑星は、はるかに珍しい「特異な」惑星なのだ。
浮遊惑星は、十分な光と熱を提供する熱い星が中心にないため、当然生命の存在は期待しにくいように思われる。しかし、少なからぬ天文学者が、星のない浮遊惑星にも生命が存在し得ると期待している。もしそれが事実なら、地球のように星光で光合成をして栄養分を得ながら生きる生命体よりも、星光エネルギーなしで暗闇の中で一生を送る生命体の方が、宇宙でははるかに一般的かつ普遍的である可能性がある。
果たして地球の生態系は、宇宙全体から見て全く一般的ではない、むしろ奇妙な形態の生態系なのだろうか？一体、天文学者たちは中心に星を持たない浮遊惑星に、どのように生命体の存在を期待しているのか？そして、そのような暗闇の中の浮遊惑星をどのように発見できるのだろうか？
星を持たず、単独で宇宙を彷徨う浮遊惑星たちが存在する。果たしてそのような惑星にも生命体を期待できるのだろうか？
我々の銀河系は、実は浮遊者の世界
最近まで天文学者が発見した系外惑星のほとんどは、何らかの星の周りを回っている。例えば、ケプラー宇宙望遠鏡は、系外惑星が星の周りを回る際に定期的に星の前を遮ることで、星の明るさがわずかに暗くなる現象を利用して系外惑星を発見した。星を回る系外惑星は、その系外惑星による星の明るさや動きの微細な変化を根拠にその存在を確認できる。ところが、中心に星を持たない浮遊惑星の場合はどうだろうか？惑星がその前を遮って明るさを暗くしてくれる星自体が存在しないではないか。
非常に稀ではあるが、浮遊惑星がはるか彼方の天の川の中にある別の背景星の前を通り過ぎる際に起こる興味深い現象を通じて、その存在を確認できる。浮遊惑星は他の星に比べて質量はずっと軽いが、自身の重力で周辺の時空を歪める。そうして周辺時空をわずかに歪める浮遊惑星が、偶然にも遠くの背景星の前を通過すると、背景星の光は浮遊惑星によって歪められた時空を通りながらその経路を曲げられる。浮遊惑星によって曲げられた時空が、虫眼鏡のように遠くの背景星の光を集めて明るさを増幅させるのだ。まさにこの「重力マイクロレンズ（Gravitational Microlensing）効果」を通じて、浮遊惑星はごく稀に自身の存在を知らせる。
背景星の前を偶然浮遊惑星が通過する際、その周囲に微細に歪んだ時空の影響により、背景星の明るさが一時的に増幅される重力マイクロレンズ現象が起こり得る。画像=Jan Skowron/Astronomical Observatory, University of Warsaw
天の川にある遠い星の明るさが突然明るくなり、再び元の明るさに戻るならば、その星の前を浮遊惑星が通過して重力マイクロレンズ効果が発生したと見ることができる。系外惑星が中心星の前を遮って通り過ぎる際に明るさがわずかに暗くなる現象を根拠にケプラー宇宙望遠鏡が系外惑星を探したとすれば、重力マイクロレンズ効果で背景星の光が少し増幅される現象から浮遊惑星の存在を推論するのだ。
ただ、背景星の前を正確に浮遊惑星が通過する確率は非常に低く、純粋に運に頼らざるを得ない観測である。その上、星を回る系外惑星ならば一定の周期で繰り返し星の前を遮るが、浮遊惑星が遠くの背景星の前を偶然通り過ぎるのは二度と繰り返されないため、その瞬間を捉えるのはより一層容易ではない。地球程度のサイズの浮遊惑星による重力マイクロレンズが遠くの背景星の光を増幅する現象は、わずか数時間で終わってしまう。
浮遊惑星が偶然背景星の前を通り過ぎる現象をより頻繁に捉えるためには、星が密集した銀河中心部を観測する方が有利である。実際に最近まで天文学者が重力マイクロレンズ現象を通じて発見した浮遊惑星のほとんどは、銀河中心部の方角で目撃された。それでは、我々の銀河系にはどれほど多くの浮遊惑星が存在するのだろうか？
天文学者はチリにある1.3メートルの望遠鏡を動員し、銀河中心方向で浮遊惑星による重力マイクロレンズ現象を観測する「光学重力レンズ実験（Optical Gravitational Lensing Experiment, OGLE）」プロジェクトを進めている。天文学者はOGLEプロジェクトを通じて、過去10余年間で5000万個を超える星を観測し、2600回を超える重力マイクロレンズ現象を捉えた。浮遊惑星一つが偶然背景星の前を通り過ぎるのは非常に稀な偶然の結果だということを考えると、驚くべき回数である。
天文学者は、これほど多くの重力マイクロレンズ現象を説明するためには、銀河系にどれほどの浮遊惑星が存在しなければならないかを推定した。その結果、銀河系を彷徨う木星規模の巨大な浮遊惑星の数は、銀河系の一般的な星の総数の4分の1程度であると考えられている。これよりも小さい地球サイズの浮遊惑星の数は、それよりも多いと推定される。一部の天文学者は、銀河系の浮遊惑星の総数が星の総数の二倍を超えるだろうという推測さえ出している。その数だけを見れば、銀河系の主流を占める本当の主人公は、輝く星でも、その周りを回る地球のような惑星でもない。星の周りを回らず、独りで宇宙空間を漂う宇宙の遊牧民、浮遊惑星こそが、銀河系の本当の主人公なのかもしれない。
星の光なしでも生命体は存在し得るか
それでは、こうした浮遊惑星に生命体は存在し得るのだろうか？高度に発展した地球外知的文明も期待できるのだろうか？事実、地球の経験だけで見れば、星の光もなくただ暗闇の中で冷たく凍りついているであろう浮遊惑星で生命活動を期待するのは不可能に思える。しかし、もしこの浮遊ガス惑星のそばに衛星が一緒に回っているならば、その衛星で生命体を期待できるかもしれない。まさに我々の太陽系の木星や土星のそばを回る氷衛星たちでその可能性を見出せる。
天文学者は木星や土星のそばを回る氷衛星、エウロパやエンケラドゥスで驚くべき姿を発見した。もちろん木星や土星は太陽から非常に遠く離れているため、その衛星もまた生命が住めないほど非常に冷たい温度で凍りついている。しかし、氷の内部は違う。中心の巨大な惑星が及ぼす強い重力、潮汐力、そして強い磁場によって、氷の内部は凍らずに溶けたまま維持される可能性がある。実際に天文学者は、氷衛星の表面の割れた氷の間から鮮明な水の柱が噴き出している姿を観測した。その後、ガリレオ探査機が直接エウロパのそばを回りながら重力分布を測定し、これを通じて氷表面の下に地球の海全体よりも多くの水があることを確認した。
一方、2015年10月、土星のそばを回っていたカッシーニ探査機は軌道を変えて氷衛星エンケラドゥスに向かった。エンケラドゥスの割れた氷の間から噴き出す宇宙噴水の水滴を直接通過しながら、その水の中にどのような物質が溶けているのかを直接探査した。運が良ければ、噴き出した水柱の中から地球外のオキアミやプランクトンを捕獲できるかもしれないからだ！
もちろん残念ながら水柱の中から本当に生きているエンケラドゥスの生命体を発見することはできなかったが、それに劣らぬ驚くべきものを発見した。この歴史的な「エンケラドゥス・スプラッシュ・シャワー」を通じて、カッシーニは驚くべきことに水素分子を検出した。カッシーニが発見した水素分子は、エンケラドゥスの深い海の中で、高温下で水と岩石が化学反応を起こしていることを示している。
水素分子は、地球の深い海底の熱水噴出孔周辺に住む微生物にとって非常に重要な栄養分である。科学者は、地球最初の生命体もまた、まさにこのような深海熱水噴出孔のような環境で誕生したと推定している。エンケラドゥスの地下の海から水素分子が検出されたということは、その海底に地球の深海熱水噴出孔のように、熱い地熱や様々なミネラル、栄養分が供給される環境が存在するという驚くべき事実を物語っている。地球外微生物が存在しても全く不思議ではない環境ということだ！天文学者は、浮遊惑星のそばを回る氷衛星にもこのような環境が十分に存在し得ると期待している。
星の光なしで生きる存在はどんな姿か
浮遊惑星のそばの氷衛星の地下の海に、地球の深海熱水噴出孔と似た環境が形成されており原始的なレベルの地球外生態系が芽生えているならば、星の光は生命にとって必ずしも必要な要素ではないと言える。実際に地球でも日光がほとんど届かない深い深海に別の生態系が存在することを考えれば、中心に星を持たない暗黒の浮遊惑星のそばの衛星にも、一風変わった姿の地球外生態系が十分に存在し得ると考えられる。ドレイク方程式では、まず我々の銀河系の星の数を数えることから始めて地球外生命体の数を推し量ろうとしたが、そのような観点はもしかすると、星の周りを回らないはるかに多くの浮遊惑星を見落とさせる、誤ったアプローチだったのかもしれない。
それでは、そこには原始的な水中の微生物だけでなく、高度に発展した知的文明も現れるだろうか？正直に言えば、一生を地球だけで生活し学んだ私としては、そのような環境で高度に発展した知的技術文明までは期待しにくいのではないかという気がする。エウロパ、エンケラドゥスと地下の海の最大の欠点は、火を使えないということだ。人類文明の歴史を見ると、火は文明の発展のために必ず必要な重要な要素である。火があってこそ食べ物を加熱し、暗闇を照らして猛獣から自らを守り、金属を精錬し、燃料を燃やしながら技術文明へと飛躍できる。しかし、厚い氷の表面の下、密閉された地下の海の中だけで進化しなければならないのなら、火の使用は難しいのではないだろうか？
その点で、一つ面白い想像ができる。先述したように、もしエウロパやエンケラドゥスのような氷衛星の海底深くの特定の場所に、地下のマグマと地熱による熱い熱と十分な栄養分が継続して供給される深海熱水噴出孔があるならば、そうした場所の周辺では限定的に高度に発展した生命体、さらに文明の発展も可能かもしれない。深海熱水噴出孔は、海の中でどうにか熱い熱と火種が消えずに燃え続けられる場所だ。そのような場所であれば、生命が誕生するのに有利なだけでなく、暖かい温度を維持し、燃料を燃やし、金属を精錬して多様な道具を作るにも最も有利ではないだろうか？
人類文明は大河の周辺から始まった。ところが、もしエウロパやエンケラドゥスのような氷衛星の地下の海のような世界であれば、文明の起点は水辺ではなく「火辺」、まさに深海熱水噴出孔を中心に始まるかもしれない。地球で言えば、プレートとプレートがぶつかり最も頻繁に火山爆発が起き、マグマが多く噴出する海の中の地震帯、深海火山に沿って文明が花開くようなものだ。地球の文明が巨大な川を起点に始まったとすれば、浮遊惑星のそばの氷衛星では巨大な深海火山を起点に始まるかもしれない。そうであれば、有名な川の名前ではなく、有名な火山や地震帯の名前が付いた「世界四大文明」になったのではないだろうか？
一生を氷の中の地下の海で生きる生命体と文明が存在するならば、残念ながら彼らは厚い氷に遮られて宇宙を見ることなく生きているだろう。氷の向こうに美しい宇宙が広がっていることを想像すらできないまま、天文学が存在すらしない世界かもしれない。その代わりに、一生を水の中で生きなければならないため、流体力学のような科学が高度に発展した文明も可能ではないだろうか？
宇宙