太陽系外の惑星を求めて

どの夜空に輝く星にも、少なくとも１つの惑星が回っています。この太陽系外の惑星について、どのような知識があり、さらに学ぶには何が必要なのでしょう？天文家のサラ・シーガーが、興味深い幾つかの系外惑星と、情報収集に使われる新しい技術を紹介します。この技術で生命体の住む系外惑星も見つけられるかもしれません。

今日は真面目な エイリアン（地球外生命体）
探索についてお話しします

輝くUFOでやってくる
緑色の宇宙人ではありません

そんなのが居たら良いのですが

私が探しているのは
遠くの星の周りを回る惑星です

夜空にある星は どれも恒星です

恒星である私達の太陽に

水星・金星・地球・火星などの
惑星があるのなら

他の恒星にも惑星があるはずで

実際あるんです

ここ20年の間に 天文学者は何千もの
太陽系外惑星（系外惑星）を見つけました

ここ20年の間に 天文学者は何千もの
太陽系外惑星（系外惑星）を見つけました

夜空は系外惑星で溢れているのです

統計的にいうと どの星にも

少なくとも１つは惑星があるはずです

この様に惑星を探したり

将来 地球のような惑星を探す過程で

人類が何世紀にも渡って

問いかけてきた
壮大で神秘的な疑問に

目を向けることができるでしょう

なぜ我々はここにいるのか？

なぜ この宇宙が存在するのか？

地球はどのように生まれ 進化し

生命はどのように誕生し
広まったのか？

また この様な事も繰り返し考えます

我々は「孤独」な存在なのか？

他に生命体はいるのだろうか？

彼らはどのような生き物なのか？

この様に 何千年もの間
問い続けてきました

少なくとも 古代ギリシャの哲学者の頃からです

でも 人類は この謎の解明に

迫っていると思うのです

人類史上初めて
答えに手が届くところまで来たのです

私は この宇宙に他の生命が
存在するかを考えるとき

太陽が数多くある星の一つに
すぎない事を思い出します

これはある銀河の写真です

私達の住む天の川も
この様な銀河です

銀河は重力で互いに結びついた
星の集まりです

太陽はこの中にある
数千億もの星の１つにすぎず

天の川銀河も 1000億余り存在する
銀河の１つにすぎないのです

そこら中にある小さな惑星の数は

計算してみればわかります

つまり宇宙には星も惑星も
山ほどあるのです

宇宙のどこかに他の
生命体があって当然ですよね

でも こう言うと
生物学者に怒られます

まだ地球外生物が存在する
証拠が全くないからです

私達の住む銀河を
外から見たイメージです

太陽の方に拡大していくと

真の星の分布が見られます

明るく示されているのが
系外惑星の存在が分かっている星です

これは氷山の一角にすぎません

さらに このアニメーションで
私達の住む太陽系に近づくと

惑星が見えます

宇宙船なども太陽の周りを回っています

北アメリカ大陸の西海岸から

夜空を眺めてみましょう

春の夜空はこのように見えます

星座も重ねて表示されています

ここでも 惑星を持つ恒星が沢山あります

この空に惑星に溢れる特別な一角があります

ケプラー宇宙望遠鏡は何年もの間
この領域を詳細に観測しています

注目されている系外惑星に
近づいて見てみましょう

この星はケプラー186fと呼ばれ

５つの惑星が周回する惑星系にあります

実はこれらの惑星については
あまり情報がありません

大きさや軌道などがわかっている程度です

でも この中のケプラー186f は
特別です

恒星から適度な距離の領域にあるので

生命の存在に丁度良い温度かもしれません

これは この惑星のイメージ図です

近づいて見た惑星の様子です

天文学者には
ロマンチックなイメージがあります

人里はなれた山頂にある天文台で

大きな望遠鏡で
満天の星の輝く夜空を眺めていると

でも実際は皆さんと同じように
コンピュータの前に座って

データをメールや
データベースから収集してるんです

今日ここでは

地道なデータや データの分析や

複雑なコンピュータ・モデルの作成ではなく

他の角度から系外惑星探査について

お話したいと思います

これは旅行案内のポスター

「ケプラー186f:

""隣の芝生は赤い"" 惑星」

ケプラー186f は
赤い恒星を回っているので

もし この惑星に

光合成をする植物があれば

色素が違い赤く見えるかもしれません

「HD 40307g ― スーパー・アースで
強力な重力を体験しよう」

この惑星は地球の何倍もの質量があり

地表での重力も強くなります

「ケプラー16bでリラックス

影にもお友達がいる惑星」

（笑）

２つの恒星のまわりを回る惑星も
10個あまり 発見されていますが

その数は今後もっと増えるでしょう

そんな惑星に行けるとしたら

１日に日の入りが２回

影も２つ見えるはずです

SFにも正しいものもあるんですね

「スターウォーズ」のタトゥイーンです

他にも興味深い惑星を

ご紹介しましょう

これはケプラー10bです

とても高温の惑星です

恒星との距離は
地球から太陽への距離の

1/50 もありません

実際 高温すぎて

このような惑星には行けません

到達するかなり手前で溶けてしまいます

地表は岩が溶けるほど熱く

溶岩の湖があるはずです

GJ 1214（グリーゼ・ヤーライス1214）

この惑星は重量と大きさから

密度がかなり低いと分かっています

比較的暖かい惑星です

他に情報は殆どありませんが

水の惑星である可能性があります

木星のまわりを回る
凍った月を大きくしたような惑星で

質量の半分以上が水かもしれません

もし そうだとしたら
分厚い水蒸気で覆われ

その下には海

それも液体の水ではなく

超臨界流体という特殊な状態にある

気体とも液体ともいえない水の海です

その下にあるのは岩ではなく

ある種の高圧の氷

「IX相の氷」などが予測されます

この様に宇宙には
実に沢山の惑星があり

その多様性には驚かされますが

私達が探しているのは
「ゴールディロック惑星」です

大きすぎず 小さすぎず

暑すぎず 寒すぎず

生命の存在に丁度良い惑星です

でも そのためには
惑星の大気を

観測する必要があります

大気は熱を閉じ込める覆いとなり

温室効果を生むからです

この温室効果ガスを調べる手段が

必要になります

SFの中には間違いもあります

「スタートレック」では

エンタープライズ号が超スピードで

宇宙の彼方の他の惑星を訪れ

ミスター・スポックが大気を分析して

惑星に居住可能かとか

他の生命の存在を調べていました

でも 本当はワープスピードで飛ばなくても

他の惑星の大気を調べられるんです

新進のエンジニアが
ワープ装置を開発しようというのを

引き留めるわけではないんですが

でも惑星の大気は
ここ 地球の軌道から

観測することができるんです

これはハッブル宇宙望遠鏡の写真です

最後の有人ミッションを終えた
スペースシャトル

アトランティス号から撮影されました

実は この時装着された新しいカメラで

系外惑星の大気を調べています

これまでに 何十もの系外惑星の大気を観測し

うち６つは細かく調べることができました

でも これらは地球サイズの小さな惑星ではなく

もっと大きく 観測しやすい
高温の惑星です

まだ現在の時点では

小さな系外惑星を観測する
技術がありません

でも どのように

系外惑星の大気を調べるか
説明してみたいと思います

虹を思い浮かべてください

この虹を拡大して見てみると

所々に暗い線があるのがわかります

これは太陽です

太陽の白い光を分けてみましょう

虹のように水滴ではなく
分光器を使います

すると こんな暗い縦の線が現れます

狭い線もあれば 太い線もあり

端がぼけているものもあります

天文学者は この方法を使って
天体を観測してきたのです

百年以上もです

原子や分子それぞれに

独特の線のパターンがあり

指紋のようなものともいえます

これを見て系外惑星の大気を調べています

系外惑星の大気を研究し始めたのは

20年以上前のことですが

沢山の人に言われました

「そんなの無理だ

観測なんてできないのに
なんでそんな研究をするの？」

でも現在は嬉しいことに 大気の研究が進んでおり

新しい専門分野とも言えると思います

では 惑星や地球のような惑星を

将来観測できるようになったとき

どのような気体に注目するのでしょう？

私達の住む地球には酸素があり

大気の20%を占めています

かなりの量の酸素です

でも 地球に植物や
光合成を行う生命がなかったら

大気中の酸素レベルは

ほぼゼロに等しいはずです

生命があるゆえ酸素があるのです

ですから 他の惑星でも大気を調べ

生命がなければ存在しないはずの

気体を探せば良いわけです

でも どの分子を探せばよいのでしょう？

先ほどお話したように
実に多様な系外惑星があります

地球のような惑星が見つかるころにも

多様性は変わらないでしょう

ですから この研究にも取り組んでいます

私にはアイデアがあるのです

アイデアと言えば

毎日のように 変わったメールを受け取ります

重力の仕組みや宇宙論などの
奇抜な突拍子もないアイデアを

送ってくる人がいるのです

何か変わった事を思いついても
私に送らないでくださいね

（笑）

私にも奇抜なアイデアがありました

MITの教授は こういう時
誰に相談すればよいのか？

ノーベル生理学・医学賞を受賞した方にメールをしました

「話を聞こう」と言ってくださったので

生物化学の仲間を二人連れて

この奇抜なアイデアについて
相談に行きました

これは 生命が全ての
小さな分子を作るという仮説です

いろいろな分子です

化学者でない私が思いつく
すべての分子です

いろいろ ありますよね

二酸化炭素 一酸化炭素

水素分子や窒素分子

メタンや塩化メチル

いろいろな気体です

他にも存在する理由はありますが

オゾンでさえ 生命の賜物です

これを相談したら

アイデアはすぐさま撃ち砕かれました

あり得ない例を指摘されたのです

最初から考え直しでしたが

他の分野で価値のありそうな事を
みつけられたと思います

系外惑星に話を戻すと

生命は実に様々なタイプの
ガスをつくるということです

本当にたくさんあるんです

そこで現在研究しているのは

どんなタイプの系外惑星だったら

どの気体が生命の存在を示すかという関係です

将来 系外惑星にあるガスを

見つけても

何によってもたらされたのか
分かりません

知能のあるエイリアンか樹木か

沼かそれとも

シンプルな単細胞生物によるものなのか
分らないのです

コンピュータのモデルや

生物化学の研究など

うまく進んでいます

でも 大きな壁があります
それは「手段」です

どうやって惑星をみつけるかです

惑星を探すには様々な方法があって

いくつか種類があります

でも私が注目しているのは

将来 地球型の惑星を

多数 発見できる様にするものです

生命のシグナルを掴むチャンスがあるのです

最近まで2年間
リーダーとして

「スターシェード」プロジェクトの

重要なステップを
推進してきました

スターシェードは特別な形状のスクリーンで

これを宇宙に飛ばし

星からの光を遮って

望遠鏡で惑星が直接見えるようにするものです

２人のチームメンバーと私です

スターシェイドの一片と写っています

全体では大きな花のような形で

これは その花びらのプロトタイプです

計画としては
スターシェードと望遠鏡を同時に打ち上げ

格納されている花びらを宇宙で開きます

中央のトラスが開いて

花びらを所定の位置にぴたりと止めます

制作には精密さが肝心で

花びらの製造はミクロン単位

展開にもミリメータの単位の精度を要求されます

また この装置は望遠鏡から

何万キロという位置まで
移動しなくてはならないのです

直径は数十メートルもあります

目的は非常に高い精度で
星の光を遮り

直接惑星を観察することを可能にすることです

この形がとても大切なんです

光の回折現象を防ぐためです

これが実際に携わったプロジェクト

本当に大変だったんです

動画でないのもあります

この写真は

２世代目のスターシェード展開の
テスト用スペースです

ここで使用している中央のトラスは

ラジオ衛星の
大きな展開式アンテナのものを

流用しています

このような労力を費やし

宇宙に存在するかもしれない
ガスなんかを予測し

とても複雑な宇宙望遠鏡を作って

宇宙に送り

何が見つかるというのでしょう？

上手くいけば

地球に似た系外惑星の像を
見る事が出来るでしょう

この かすかな青い点が地球

これはボイジャー１号によって

約60億kmのかなたから撮影された

地球の写真です

赤い光は単にカメラ内で反射した光です

ここで凄いと思うのは

もし知能の高いエイリアンが

近傍の星を回る惑星に住んでいて

私達の計画しているような

複雑な宇宙望遠鏡を作ったとしても

こんな青白い点が見えるだけ

針の先ほどの光です

ですから 時々ふと立ち止まり

自分の研究の難しさや
野望の大胆さを考えても

宇宙の広大さと比較べてしまうと

お話しにもなりません

でも 今後もずっと一生

他の地球を探すつもりです

そして絶対に

次世代の宇宙望遠鏡で

その次の世代のもので

他の地球を探し
明らかにすることができると思います

星の光を分けて

大気がどのようなものか

温室効果ガスも調べて

表面温度を推測したり

生命体が存在するか探ることもできます

でもまだあります

地球に似た他の惑星を探す過程で

近くの星やその周りを回る惑星の

新しい地図を作成しているのです

その中には人間が住める
惑星もあるかもしれません

私達の子孫が

何百年も先に

太陽系外の旅に出る日が
来ると思います

そんな彼らが私達のことを顧みて

地球似の惑星をみつけた
世代と思うかもしれません

ありがとうございました

（拍手）

（ジュン・コーエン） 質問をしてくださる

ロゼッタ・ミッションの責任者
フレッド・ジャンセンです

（フレッド） 話の半ばで

太陽系外にある地球のような惑星のスペクトルを

観察する技術はまだないと言われましたが

これが可能になるのは いつ頃で

必要なものは何でしょう？

私達が期待しているのは
次世代のハッブル望遠鏡ともいわれる

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡です

これは2018年に打ち上げられます

これを使って

惑星が前を通過する際に生じる恒星の

光の微妙な変化を調べるつもりです

その小さな惑星に
生命が生息可能かどうかを示す―

ガスの有無を初めて調べることが
できると思います

（ジュン） サラ 私からも１つ
一般的な質問をさせてください

過去の研究に批判的な人もいたということが

印象に残りました

系外惑星の研究を始めた頃

科学のコミュニティで
その存在を強く疑う人もいましたが

科学のコミュニティで
その存在を強く疑う人もいましたが

考えが正しいと証明しましたね

どのように乗り越えたのですか？

（サラ） 科学者というものは

懐疑的であるべきだと思います

他の人の考えを聞き
それが納得できるものだと

判断するのが仕事だからです

でも科学者というものは

このセッションでもお分かりのように

冒険者のようでもあるのです

大変に興味深く

頑固でもあり

誰に何も言われても
前に突き進む意志を持っています

誰に何も言われても
前に突き進む意志を持っています

（ジュン） 素敵ですね
ありがとう サラ

（拍手）