私たちの太陽系を超えた生命の証拠を見つけるための彼らの努力の中で、科学者たちは、「ぶら下がっている果物」アプローチとして知られているものを取ることを余儀なくされています。基本的に、これは、惑星が表面に液体の水を持ち、十分な酸素のある密集した大気を持つのに十分暖かいかどうかに基づいて、惑星が「潜在的に居住可能」であるかどうかを決定することになります。
これは、遠方の惑星を調査するための既存の方法が主に間接的であり、地球が私たちが知っている唯一の惑星であり、生命を支えることができるという事実の結果です。しかし、酸素が豊富な惑星が生命を生み出すことが保証されていない場合はどうでしょうか？ジョンズホプキンス大学のチームによる新しい研究によると、これは非常によくあるケースです。
調査結果は、最近科学雑誌に発表された「クールな太陽系外惑星の気相化学：実験室シミュレーションからの洞察」というタイトルの研究で発表されました。 ACS地球と宇宙 化学. 彼らの研究のために、チームは実験室環境で太陽系外惑星の大気をシミュレートして、酸素が必ずしも生命の兆候ではないことを実証しました。
地球上では、酸素ガスは大気の約21％を構成し、光合成の結果として発生しました。これは、大酸素化イベント（約24億5,000万年前）に至りました。この出来事は、地球の大気の構成を劇的に変化させ、窒素、二酸化炭素、不活性ガスからなるものから、今日私たちが知っている窒素と酸素の混合物へと変化しました。
地球上の複雑な生命体の台頭に対するその重要性のために、酸素ガスは地球外の生命の可能な兆候を探すときに最も重要なバイオシグネチャーの1つと考えられています。結局のところ、酸素ガスは光合成生物（細菌や植物など）の結果であり、昆虫や哺乳類などの複雑な動物によって消費されます。
しかし、それが問題である場合、科学者は、さまざまなエネルギー源がどのように化学反応を開始し、それらの反応が酸素のようなバイオシグネチャーを作成できるかについて知らないことがたくさんあります。研究者達はコンピュータ上で光化学モデルを実行して、どのような惑星外の大気が作り出すことができるかを予測しましたが、実験室環境での実際のシミュレーションは欠けていました。
研究チームは、JHUの地球惑星科学の助教授であり、論文の主要な執筆者の1人であるサラハーストの研究室にある特別に設計されたプラネタリーヘイズ（PHAZER）チャンバーを使用してシミュレーションを行いました。研究者たちは、惑星外の大気をシミュレートするために9つの異なるガス混合物を作成することから始めました。
これらの混合物は、私たちの銀河で最も一般的な2つのタイプの太陽系外惑星-スーパーアースとミニネプチューンについて行われた予測と一致していました。これらの予測と一致して、各混合物は二酸化炭素、水、アンモニア、およびメタンで構成され、その後27〜370°C（80〜700°F）の範囲の温度に加熱されました。
次に、チームは各混合物をPHAZERチャンバーに注入し、それらを大気中で化学反応を引き起こすことが知られている2つの形態のエネルギーの1つにさらしました–交流からのプラズマと紫外光。前者は雷やエネルギー粒子のような電気的活動をシミュレートしたのに対し、UVライトは太陽からの光をシミュレートしました。これは太陽系の化学反応の主な推進力です。
大気中のガスが宇宙空間でエネルギー源に曝される時間に相当する3日間連続して実験を行った後、研究者らは質量分析計を使用して結果として得られた分子を測定および識別しました。彼らが発見したのは、複数のシナリオで、酸素と有機分子が生成されたことです。これらには、ホルムアルデヒドとシアン化水素が含まれており、アミノ酸や糖の生成につながる可能性があります。
つまり、チームは、酸素ガスと生命が生まれる可能性のある原材料の両方が単純な化学反応によって作成できることを実証することができました。研究の主執筆者であるChao Heは次のように説明しています。
「人々は酸素と有機物が一緒に存在すると生命を示すと以前は示唆していましたが、私たちはそれらを複数のシミュレーションで非生物的に生成しました。これは、一般に受け入れられているバイオシグネチャーの共存でさえ、人生にとって偽陽性である可能性があることを示唆しています。」
この研究は、私たちの太陽系を超えた生命の探索に関しては、重要な意味を持つ可能性があります。将来的には、次世代の望遠鏡は、太陽系外惑星を直接撮像し、それらの大気からスペクトルを取得する能力を私たちに与えるでしょう。その場合、居住可能性の潜在的な兆候として酸素の存在を再検討する必要があるかもしれません。幸いにも、探すべき潜在的なバイオシグネチャはまだたくさんあります！
