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最近、CNNは、金星の厚い酸性雲には「地球上の生命を意味するガスであるホスフィン」が含まれていることを示していると報じました。ホスフィンとアンモニアはどちらも系外惑星の生命の標識と考えられており、この発見は金星に生命が存在するのではないかという憶測を引き起こした。

では、宇宙には私たちだけなのでしょうか？

以下の内容は、「天文学の究極の質問: 私たちは誰であり、どこから来たのか、そしてどこへ行くのか」からの抜粋であり、原文を要約および修正したものです。記事内で使用しているイラストは本書より引用させていただきました。出版社の許可を得て掲載しています。

「天文学における究極の質問: 私たちは誰なのか、どこから来たのか、そしてどこへ行くのか」、[米国] ニール・ドグラース・タイソン [米国] ジェームズ・トライフィールド、フー・レイ、フー・ファンハオ、ワン著、柯超訳、2023 年 7 月江蘇鳳凰科技出版の版。

「人生とは何か」「私たちは孤独なのか」といった質問に答えようとする人は、必然的に自分自身の知識によって制限されることになります。私たちが知っている、またはこれまで研究してきた唯一の主要な生命カテゴリーは地球上にのみ存在します。しかし、系外惑星上の生命は、これまでに観察されたものとは異なる外観と機能を備えている可能性があり、そこで生命の探索を続けるためには、私たちは自分たちの近視眼的な傾向を認める必要があります。

はるか昔、DNA 配列決定やその他のバイオテクノロジーが登場する前、私たちは生命を植物と動物の 2 つのカテゴリーに分類していました。しかし、私たちは後に、この地球上の単細胞生物と多細胞生物の多様性が驚くべきものであることを知りました。それにもかかわらず、動物、植物、原生生物、菌類、古細菌、細菌を含む地球上のすべての既知の生命体は、共通の基本的な化学構造を共有しています。つまり、それらはすべて炭素原子を骨格として中心に構築されています。したがって、すべての生き物はこのように構造化されているに違いないと人々が考えること、つまりすべての生命は、私たちの世界の生命体と同じように炭素ベースであると考えることは理解できます。

ハリウッドの SF 映画では、エイリアンは通常人型の形で登場しますが、これは自己優先の傾向を示しています。なぜ宇宙人には人間と同じように歯、肩、指がなければならないのでしょうか?さらに、なぜ宇宙人は地球上の植物や動物に似ていなければならないのでしょうか？宇宙にいる宇宙人が私たち大腸菌よりもさらに違うとしたら、地球外生命体はどのようなものになるでしょうか?

私たちは一人ですか？人間の性質は、私たちを見上げて考えるように促します。

私たちとは異なる二つの人生の展開

私たちとは異なる 2 つの人生の発展の方法を一緒に探ってみましょう。

生命は炭素原子以外の原子に基づいている可能性があります。 SF作家の間で人気のある一例は、シリコンベースの生命です。

シリコンは、その電子構造が炭素に似ているため、炭素の魅力的な代替品です。

周期表では炭素のすぐ下にあるため、4 つの異なる原子と化学的に結合することもでき、これは DNA のような複雑な分子を構築するのに役立つ特性です。しかし、シリコン結合は炭素結合よりも強い傾向があるため、複雑な分子を形成する可能性が低く、したがって複雑な生命を形成する可能性が低くなります。

私たちが知っているものとは異なる生命の発達の2番目の方法は、生命は水ではない液体環境で出現した可能性があるということです。私たちは、水でできていない湖が存在する場所を少なくとも 1 か所知っています。それは、土星の最大の衛星であるタイタンです。タイタンは、太陽系で表面に液体が流れることが知られている唯一の惑星です。前述したように、タイタン表面の摂氏マイナス 180 度の環境では、液体メタンとエタンの湖が極まで広がっています。比較すると、地球上で記録された最も低い気温（南極で測定）は摂氏マイナス 89 度です。

タイタンの極寒の環境とは対照的に、表面が溶けた岩石で覆われ、灼熱の炉の中で生命が繁栄している系外惑星を想像することもできます。このような極端な温度でどのような複雑な化学反応が起こるのかはわかりませんが、そこではまったく予想外の何かが発見を待っているかもしれません。

かに座 55 番系外惑星の芸術的なレンダリング。親星に非常に近い軌道を回っており、潮汐が固定されているため、親星に面した表面全体が沸騰したマグマで覆われている可能性があります。

これまで、私たちは化学反応（化学的選好と呼ばれる）に基づいて生命を考察してきました。しかし、想像力豊かな科学者たちは、電場と磁場の間の相互作用や、星間雲の塵粒子間の静電力など、まったく異なる形態の生命の複雑な構造について推測してきました。この生命の形はどのようなものでしょうか？たとえ私たちが鈍くなった人間の感覚でそれらを知覚することさえできたとしても、最も寛容な思考家以外には理解できないかもしれません。

宇宙の無数の系外惑星で考えられる驚くべき範囲の生命様式は、地球上の生命体は一連の過程から誕生したものの、知的であろうとなかろうと、生命は地球に特有のものではなく、地球以外の場所で出現したものなしでは存在できないという説得力のある証拠を私たちに提供してくれる。ありそうもない、まれな出来事。

私たち人間が自分を孤独だと思うことを好まないのは間違いありません。昔、私たちは空に神、悪魔、宇宙人などの存在を配置しました...私たちの想像力は無限です。

生命の住処となる可能性のある太陽の輝きは消えつつある

20 世紀になって初めて、私たちは科学を利用して他の生命についての信念を検証する技術を手に入れました。 18 世紀、一部の天文学者は、太陽には炭素ベースの生命が宿っているのではないかと考えていました。もちろん、これらの存在は太陽の熱い表面に住んでいるのではなく、太陽が存在するに違いないと信じている太陽の固体の内部に住んでいます。望遠鏡を正しい方向に向ければ、黒点を通して下に人の住む村が見えるのではないかと想像する人さえいました。結局のところ、当時私たちは物理学の分野である熱力学を習得していなかったし、理解していませんでした。熱力学によれば、沸騰する外部によって生成される熱は、内部の村を蒸発させます。

時間が経つにつれて、生命の住処となる可能性のある太陽の輝きは薄れていきましたが、他の奇妙なアイデアも浮かび上がりました。たとえば、1837年にイギリス人のトーマス・ディックは、「天上の風景」または「神の完全性と世界の多様性を説明する、惑星系によって明らかにされた奇跡」という大げさなタイトルの本を出版しました。この本の中で彼は、土星の輪の中に人類が住んでいるのを見つけることができると主張しています。

ハーバート・ジョージ・ウェルズの1901年の小説『月の最初の人々』と1964年の同名の映画では、人類は月面下で昆虫のような月人と遭遇した。

20世紀初頭まで、多くの人はまだ月、火星、金星に生命が存在すると信じていました。たとえば、初期の作品『宇宙戦争』で最もよく知られる作家ウェルズは 1901 年に、呼吸可能な大気を求めて月へ旅行し、セレンマンと呼ばれる男に出会う英国紳士の物語を語りました。セレナイト人種の。この信念は、有名なアメリカの天文学者パーシバル・ローウェルが火星の観察に関する本を出版し始めたときに権威を得ました。ローウェルは、火星の生命体についてのもうひとつの失われた概念である、運河網が極地から赤道まで水を運ぶ、滅びつつある文明の本拠地である火星を想像した。

今日、私たちは生命（おそらく微生物）がエウロパのような衛星の地下海で発見される可能性が最も高いことを知っており、火星の表面下の帯水層にもかすかな希望がある。

生命を研究する科学者は、その分野特有の障害の下で研究しなければなりません。私たちは公には地球の生物多様性を称賛しますが、個人的には、すべてが単一の起源、単一の生命の実例にまで遡ることができることを嘆いています。

太陽系には地球と比較対照できる球体が 100 個以上あり、地球はそのうちの 1 つにすぎません。ちなみに、これが私たちの大学で地質学部が非常にまれになった理由です - それらは惑星科学学部に発展しました。

しかし、生物学者にはそんな余裕はありません。地球上のすべての生物は、DNA 分子によって制御される同じ化学作用を持っており、私たち全員が数十億年前に地球の海洋に出現した単一の原始的な前駆細胞から進化したことが明らかです。

これがなぜ重要なのでしょうか?あなたがこれまで見た唯一の水生生物が金魚だったら、すべての水生生物は淡水を好み、植物や昆虫を食べるオレンジ色の脊椎動物であると仮定するでしょう。ある日、初めてビーチに行って、ホオジロザメ、次にクラゲ、そしてカニを見たところを想像してみてください。水生生物についてあなたが知っていることはすべて再評価される必要があり、そうして初めて海洋および淡水の生物学が出現します。

カリフォルニアのSETI研究所が運営するアレン・テレスコープ・アレイ（ATA）は、太陽系の外に知的生命体の兆候を探すために空の調査を続けている。

私たちの人生観はどう変わるのでしょうか？

他の生命体を発見したら、私たちの生命観はどう変わるでしょうか?

まず、地球上のすべての生命には、液体の水の環境で炭素原子が結合する化学プロセスが含まれます。この章の残りの部分で説明するように、地球外生命体について考えるほとんどすべてのことは、この特徴が私たち以外のすべての生命体に存在すると仮定しています。これは先ほどの金魚から派生した視点です。

他の水生生物を見たことがない人にとって、地球外生命体を想像するのは金魚に基づいています。彼らは水の中で生命がどのように存在するのかを想像することはできるかもしれませんが、エビやサンゴの一種、または 50 トンのクジラを想像して見つけるには、より多くの情報、時間、そして特に想像力が必要です。人間は情報が不足すると、偏見や好みが生まれやすくなります。他の場所で生命を発見すると、こうした偏見の根源を放棄せざるを得なくなるかもしれないし、そうでないかもしれない。

·炭素選好性: 生命は必ず炭素原子に依存するのでしょうか? SF 作家も本格的な科学者も同様に、シリコンやその他の原子に基づいて生命について考えてきました。

·水の好み: 生命の形成プロセスをサポートできる唯一の流体は水ですか?他の可能性としてはアンモニアと液体メタンが挙げられ、化学者らは硫化水素を最終候補に挙げた。硫化水素は、私たちが温水プールの周りで時々嗅ぐ腐った卵のような臭いの原因となるガスである。

·表面の好み: 生命は惑星の表面でのみ進化できますか?木星や土星の衛星など、太陽系の多くの場所では、ほとんどの液体の水は表面ではなく地下の海にあります。そして、巨大ガス惑星の大気圏だけで生命が進化し、繁栄する可能性はあるのでしょうか?

· 恒星の好み: 生命は恒星の周りを回る惑星でのみ発生できるのでしょうか?結局のところ、計算によれば、恒星を周回する惑星よりも、天の川銀河やその外をさまよっているいわゆる不正惑星の方が多い可能性があることがわかっています。星にエネルギー源を頼らずに生命は発展できるのでしょうか？惑星内部の放射性熱が太陽光の代わりになる可能性はあるのでしょうか?

· 化学の好み: 人生は化学に基づいている必要があるのでしょうか?生命にエネルギーの流れが必要な場合、いくつかの理論計算では、電場と磁場の相互作用によって、生命システムに通常関連する複雑さのレベルが発達する可能性があることが示唆されています。

あらゆる好みを問うと、ますます信じられないほど新しい生活パターンが開かれるのは当然です。どこから始めたいですか?

生命の存在しない火山であった初期の地球の表面には、太陽系の他の場所から生命の基本的な成分をもたらした彗星や流星が定期的に衝突していました。

大規模な検索プロジェクトの実装を計画している場合は、何を探しているのかを正確に知ることが役立ちます。

地球外生命体の探索と地球外文明の探索を混同する人が多いので、思考実験から始めましょう。地球の歴史のさまざまな時期に、宇宙人訪問者は私たちの惑星をどのように見ていたでしょうか?

最初の 5 億年間、地球は宇宙に浮かぶ高温の空気のない球体であり、知的生命はおろか生命も存在しませんでした。

今後30億年ほどの間、地球は緑色のスライムが浮遊する世界となるだろう。浮遊する比較的単純な微生物は太陽光からエネルギーを収集します。この世界には生命が存在しますが、彼らは明らかにまだ知性と呼ばれるものを持っていません。

過去数億年以内のある時点で、宇宙人訪問者はより複雑な生命体を発見したでしょう。彼らがいつ知的生命体の閾値を超えることができるかについては、あなたが知的生命体を何と考えるかによって異なります。ミミズですか、魚ですか?それとも恐竜、霊長類、それとも猫でしょうか？

地球外社会学では、銀河系各地の知的生命体を考慮する必要があり、スター・ウォーズに登場する宇宙バーは地球外社会学の完璧な例です。

知性の定義に関する曖昧な議論に迷うのではなく、これまで私たちがどのように系外惑星で生命を探してきたかを見て、それを知的生命の探索方法と比較してみましょう。

うちは基本的に使ってますスペクトラム宇宙生物学者がバイオシグネチャーと呼ぶもの、つまり惑星大気中の生物によって生成される分子を探す方法を学びましょう。これらの分子には、光合成による酸素や嫌気性微生物によって生成されるメタンが含まれます。しかし、このアプローチには問題があります。これらの分子は、標準的な化学および鉱物学的プロセスを通じても生成される可能性があります。たとえば、太陽からの紫外線は、生命の関与なしに大気中の水分子を分解し、酸素分子を生成することがわかっています。現在、宇宙で知的生命体を検出できる唯一の方法は、系外惑星から意図的または非意図的に放出される電磁信号を探すことですが、それは知的生命体を電波望遠鏡を構築する能力を持つものとして定義することを意味します。これは、私たちが知的生命体について独自の定義を使用する場合、200万年前のホモ・ハビリスの時代から19世紀までの長い人類の歴史が地球外観測者には見えなくなることも意味します。この計算に基づくと、多細胞生物、つまり複雑な生命は約 10 億年前に出現しました。無線信号を発する能力として定義される知的生命は、地球上の複雑な生命の歴史のほんの一部 (約 0.00001%) に過ぎません。

ストロマトライトは、原始的な微生物によって構築された生物学的堆積構造であり、ここオーストラリアで示されています。今では希少ですが、それらを構築した微生物は、35 億年前には地球上で最も支配的な生命体でした。

私たちが持っている限られたデータに基づいて、地球外に知的生命体は存在しないと考えるのは公平でしょうか?

火星に探査機群を送り、地表を歩き回ってデータを収集させたにもかかわらず、科学者たちは火星に微生物が存在するかどうかについて未だに議論している。言い換えれば、私たちが現在知っていることに基づくと、私たちは多くの緑のグーグー浮遊惑星を含む銀河に住んでいる可能性があり、おそらくその中には恐竜が住んでいる惑星もあるが、そのどれも私たちに無線信号を送っていない、あるいは少なくとも私たちに信号を送っていないということだ。を検出できます。

原著者/アメリカ人】 ニール・ドグラース・タイソン 【アメリカ人】 ジェームス・トライフィールド

抜粋/ヘ・イェ

編集者/張晋

序文校正／楊李