[비즈한국] 暑い夏のバカンスに欠かせないもの、それはお酒だ。私たちは普段、酒をアルコールと呼ぶ。しかし科学的に見ると、アルコールは酒だけを指すのではない。私たちが飲む酒に含まれるエタノールは、数あるアルコールの一種に過ぎない。エタノールの分子構造を描くと可愛い子犬のように見えるという有名な理系ジョークがある。酒を飲むと「犬になる（泥酔して理性を失う）」とよく言われるのは、このためかもしれない。
アルコールとは、炭素に–OH、すなわちヒドロキシ基が結合した分子を指す。簡単に言えば、酸素が加わった炭化水素化合物の総称がアルコールである。自動車の不凍液に含まれるメタノールもアルコールだ。エタノールが含まれる酒と混同しないよう注意が必要だ。メタノールは非常に危険だからだ。
それでは、人類はいつから酒を飲み始めたのだろうか？考古学的な証拠によると、人類は紀元前1万年前からすでに酒と付き合っていた。農業が始まった理由を酒に求める考古学者さえいる。農耕を始めてから酒を覚えたのではなく、もともと酒を頻繁に飲みたいために農業を始めたという説だ。しかし、人間以前からすでに酒は存在していたという話がある。「原酒」とも呼ばれるが、地面に落ちたり石の隙間にあった果実が自然発酵し、それをサルが食べて酒の味を知ったという言い伝えだ。
だが驚くべきことに、真の酒の起源は別にある。人間やサルが存在するよりもずっと前、すでに宇宙にはアルコールが存在していた。天の川を彩る数百の分子雲の大部分がアルコールの気配を帯びている。私たちの銀河の真ん中を漂う分子雲にさえアルコールは存在する。ひょっとすると、私たちの銀河はすでに数十億年前から酒に浸かった世界だったのかもしれない。
宇宙空間は空っぽに見える。あまりにも広大で虚無だ。しかも至る所で膨大な量のX線、ガンマ線、紫外線を放つ天体が輝いている。高エネルギーの光は大きな分子を砕いてしまう。そのため、宇宙空間はアルコールのように複雑な分子が生き残るには過酷な環境だと考えられてきた。しかし我々の予想に反し、宇宙空間でも複雑な分子がしぶとく生き残っている。これまで宇宙空間を漂う星雲で発見された化学分子は270種類に達する！
特に多様な有機化合物や高分子が多く作られる現場の一つが、新しい赤ん坊の星が誕生する場所だ。星が誕生する分子雲は比較的温度が低く、密度が高い。ここには塵（ダスト）が高密度で集まっている。塵は分子のサイズを大きくする凝結核の役割を果たす。雲の中には水素、窒素、酸素などの軽い気体原子が別々に漂っている。これらは本来非常に速く動くが、時折固体の塵の粒子に付着する。すると原子の速度が落ち、異なる原子同士が一つ二つと塵の粒子の上で出会い、結合し始める。目に見えないほど小さな塵だが、その上は新しい化学分子が誕生する「宇宙の錬金術」の舞台となるのだ。
電波アンテナが宇宙に向けられて以来、約50年もの長い歳月、分子雲を追跡してきた天文学者が追い求めている最も重要な成分がある。それはアミノ酸だ。アミノ酸は地球生命体の最も重要な構成単位（ビルディング・ブロック）である。アミノ酸は複雑な有機生命体がどのように誕生しうるのか、また地球の外にも別の生命体が存在する可能性があるのかを教えてくれる重要な手がかりだ。
アミノ酸の存在は、すでに地球外の彗星でも確認されている。67P彗星を探査したロゼッタ・ミッションは、その表面の氷の中からグリシンというアミノ酸を発見した。これは地球生命体を構成する最も単純なアミノ酸の一つだ。これにより、地球生命体の材料が必ずしも地球上で組み合わされる必要はなかったという新たな可能性が開かれた。最初から地球外に存在していた材料が偶然地球に飛来し、それが地球生命の種となったのかもしれない。
今や天文学者の視線は太陽系を離れ、天の川へと向かっている。それでは、あの数多の分子雲の中にもアミノ酸を抱く場所があるのだろうか？45億年前に地球で起きた生命誕生の歴史が、別の場所でも繰り返されているのだろうか？
あいにく太陽系外の星雲や分子雲では、まだ明確な証拠は見つかっていない。しかし繰り返される探査を通じて、天文学者は思いがけない成分を検出した。それがアルコールだ。代表的なのが、わし座の方向に1万光年離れたガス雲「G34.3」だ。太陽系の1000倍もの巨大なサイズのガス雲の中に、合計400兆リットルに達するアルコールが集まっている。もし地球の人々がこのアルコールを全て飲むとしたら、10億年間、毎日17万リットルずつ飲み続けなければならない。酒豪にとっては最高の場所ではないだろうか。ただし、飲むことはお勧めしない。ここのアルコールはほとんどがエタノールではなくメタノールだからだ。
多量のアルコールを抱える驚きの現場が、意外な場所で発見された。私たちの銀河の真ん中だ。1970年代、天文学者は銀河中心部を漂う「いて座B2」というガス雲でアミノ酸の痕跡を探す旅を始めた。残念ながら期待していたアミノ酸は検出されなかったが、非常に大量のアルコールが検出された。ここにはエタノールやメタノールをはじめ、多様な成分が存在する。2009年には少量のギ酸エチルも検出された。面白いのは、この成分がラズベリーのような果実の香りを生み出す化学成分だという点だ。もし銀河中心部で一口飲めば、ラズベリーの風味漂うラム酒の味がするかもしれない。
これは驚くべき発見だ。銀河中心には重い星々が非常に高密度で住んでいる。彼らは短命で、頻繁に超新星爆発とともに消え去る。また次々と新しい星が爆発的に誕生する。これらは銀河中心部にガンマ線のような高エネルギーの光をまき散らす。実際に銀河をガンマ線宇宙望遠鏡で観測すると、中心部から上下に丸く広がったガンマ線の泡が見えるが、これは銀河中心で幼い星々が爆発的に誕生しているためと推測される。さらに（現在は活動が穏やかだが）銀河中心には太陽質量の400万倍ものブラックホールも存在しており、これもまた銀河中心部を高エネルギー環境にしている。
前述の通り、大きな高分子は高エネルギーの光に弱い。すぐに小さな分子に分裂しやすい。しかし銀河中心部のような極端な環境でこれほど多様な有機化合物や複雑な分子が大量に検出されるということは、これらが本当に宇宙全域にごく普通に存在しているからだと見ることができる。従来の考えと異なり、生命を作るために必要な材料は、実はそれほど希少なものではなかったのかもしれない。宇宙のどこでも簡単に手に入る、ありふれた材料だった可能性がある。
ギ酸エチルは、特にアミノ酸を探す天文学者にとって非常にじれったい発見だ。ちょうどここで炭素一つを窒素原子に置き換えれば、それはアミノ酸の一つであるグリシンになるからだ。アミノ酸自体を発見したわけではないが、ギ酸エチルレベルの複雑な分子が存在するということは、グリシンも十分に存在する可能性があることを意味する。
より最近では、いて座B2で別の化合物が発見されたが、これは多くの人が直接手に触れたことのある化合物である。まさにイソプロパノールだ。この成分は手指消毒剤や殺菌剤によく使用される。
巨大な電波望遠鏡「ALMA」のおかげで、今や天文学者は単一の皿型望遠鏡だけでもいて座B2をより広い視野で観測できるようになった。いて座B2雲で新しく発見された成分には、次のようなものがある。第一にイソプロピルシアニドで、これは地球に落ちる隕石にも時折見られる成分であり、炭素原子が単に直線に繋がるのではなく、環状に結合した代表的な分子だ。また尿素、N-メチルホルムアミドのような成分も発見した。
最も最近検出されたプロパノールは、分子量が60g/molを超えるかなり大きなアルコール分子の一つだ。この成分は構成原子は同じだが構造だけが異なる異性体が存在するが、天文学者は2種類の異性体が共に存在することを確認した。特に光学異性体は、分子を鏡に映したようなものだ。左手と右手の関係と同じである。分子量も同一で、化学的な差もほとんどない。ただ分子の配列構造が違うだけだ。そのため、この二つを区別するには非常に敏感な周波数分解能が必要となる。ALMAの巨大な瞳と敏感な分光装置のおかげで、この驚くべき観測が可能になったのだ。
異性体分子は実質的に同じ原子で構成されているため、当然どちらも同じ環境と条件で偶然に作られるだろうと考えることができる。いて座B2ガス雲でプロパノールの異性体二つが共に検出されたのは、極めて自然なことだと言える。しかし地球の生命体に当てはめると、むしろ問題は混乱する。地球の生命体はなぜか理由は不明だが、異性体の一方だけを摂取するからだ。代表的なものに、砂糖、ブドウ糖に相当するグルコースがある。
ブドウ糖にも鏡に映したような二つの光学異性体がある。そのうちD-グルコースは自然界に存在する。私たちが食べて消化できる砂糖がまさにこの成分だ。一方、それを反転させた形のL-グルコースは自然界には存在しない。実験室でのみ作ることができる。私たちが食べても全く栄養分として活用できない。アミノ酸が二重螺旋構造で編まれたDNAも同様だ。宇宙で二つの異性体が自然に共存できるのなら、なぜ地球の生命体はそのうちの一方だけを消化できる存在になったのか？このような偏向性は、生命になるために必ず必要な性質なのか？分子レベルで見ても、地球と生命には理解しがたい魅力が多い。
宇宙の星雲がこれほど多様で豊かなアルコールを抱える「アルコール雲」だという事実を知れば、宇宙が全く違って見えるはずだ。夜空を長く横切って流れる天の川は、まるで酒杯が連なって流れる巨大な「鮑石亭（ポソクジョン）」を見ているような気分になる。ひょっとすると私たちの銀河は、濃厚なアルコールの香りを放ちながら渦巻き状に速くかき混ぜられる、巨大な酒壺ではないだろうか？そうだとすれば、私たちはその酒が発酵する過程で意図せず片隅に作られ残った「酒かす」のような存在だったのかもしれない。そもそも巨大な酒壺の中で誕生した存在なのだから、私たちがアルコールを愛するようになったのは、宇宙の運命だったのかもしれない。
筆者チ・ウンベは？猫と宇宙を愛する。幼い頃『銀河鉄道999』を見て、宇宙の美しさを広めるという夢を持った。現在は延世大学銀河進化研究センターおよび近宇宙論研究室で銀河の相互作用を通じた進化を研究しており、講演や執筆など多様な科学コミュニケーション活動を行っている。『サムに乗る天体観測台』、『一日中宇宙を考える』、『星、光の科学』などの著書がある。