画像クレジット：NASA
運命です。いつの日か、地球は燃えた燃えがらとなり、腫れた赤い星を周回します。
これは、太陽のような主系列星の近くに住んでいる惑星の究極の運命です。主系列星は水素で動き、この燃料がなくなると、ヘリウムに切り替わり、赤い巨人になります。太陽が赤い巨星に移行するのは地球にとって悲しいニュースですが、太陽系の最も遠い地域にある氷の惑星は初めて太陽の暖かさを浴びます。
太陽はその生涯を通じてゆっくりではあるが着実に明るく、暑くなっています。太陽が約40億年で赤い巨人になると、おなじみの黄色い太陽は、主に赤外および可視赤色光の低周波エネルギーを放出するため、鮮やかな赤色になります。それは何千倍も明るく成長しますが、表面温度はより低く、その大気は膨張し、水星、金星、そしておそらく地球さえもゆっくりと飲み込みます。
太陽の大気は地球の1 AUの軌道に達すると予測されていますが、赤い巨人は大量の質量を失う傾向があり、放出されたガスの波が地球を範囲外に押しやる可能性があります。しかし、地球が消費されたか、単に歌われたかにかかわらず、地球上のすべての生命は忘却に移行します。
しかし、コロラド州ボルダーにあるサウスウェスト研究所の宇宙研究部長であるS.アランスターンがAstrobiology誌に発表した論文によると、生命を可能にする条件は太陽系の他の場所にも現れる可能性があります。彼は、10から50 AUに位置する惑星は赤い巨大太陽の居住可能ゾーンにあると言います。太陽系の居住可能ゾーンは、水が液体状態のままでいることができる領域です。
ハビタブルゾーンは、太陽が次第に明るくなり、その赤い巨人相を経て進化するにつれて、10から50 AUの領域を徐々に移動します。土星、天王星、海王星、冥王星はすべて、氷の月やカイパーベルト天体と同様に、10〜50 AU以内にあります。しかし、これらのすべての世界が人生において平等な機会を持つわけではありません。
ガス惑星の土星、海王星、天王星の居住性の見通しは、赤い巨大な遷移によってそれほど影響を受けることはありません。天文学者は、他の太陽系で親星の非常に近くを周回するガス惑星を発見しました。これらの「熱い木星」は、強い放射に近接しているにもかかわらず、ガス大気に留まっているようです。私たちが知っている生命は、気体の惑星には現れないでしょう。
スターンは、ネプチューンの月であるトリトン、プルートとその月のカロン、そしてカイパーベルトオブジェクトが人生の最高の可能性を持っていると考えています。これらの体は有機化学物質が豊富で、赤い巨大な太陽の熱が氷の表面を溶けて海に溶け込みます。
「太陽が赤い巨人である場合、太陽系の氷の世界は溶けて数千年から数億年の間、海のオアシスになります」とスターンは言います。 「私たちの太陽系は、巨大な惑星のすべての氷の月のために、現在のように1つの世界だけでなく、何百もの海を表面に持つでしょう。そして、カイパーベルトの氷の矮小惑星も海を担います。そのとき、冥王星の気温はマイアミビーチの気温とそれほど変わらないので、私はこれらの世界を「暖かい冥王星」と呼びたいと思います。これは、近年、太陽のような星を周回している、非常に多くの熱い木星に見られます。」
太陽の影響はすべてではありませんが、惑星の特徴は居住性を決定するのに大いに役立ちます。このような特性には、惑星の内部活動、惑星の反射率または「アルベド」、および大気の厚さと構成が含まれます。惑星が居住性を支持するすべての要素を持っているとしても、生命は必ずしも現れるとは限りません。
「私たちは人生を始めるために何が必要かわからない」とワシントン大学シアトルの天文学者であり、本「共生地球の死」の共著者であるドンブラウンリーは言う。ブラウンリー氏によれば、暖かく湿った室内と有機材料が必要な場合は、冥王星、トリトン、カイパーベルトオブジェクトが生命を宿す可能性があるという。
「しかしながら、注意として、炭素質コンドライト隕石を生成した小惑星の内部は、太陽系の初期の歴史においておそらく数百万年の間暖かく湿っていました」とブラウンリーは言います。 「これらの天体には水と有機物質の両方が非常に豊富に含まれていますが、どの小惑星隕石にもその中に生き物があったという説得力のある証拠はありません。」
惑星体の軌道も生命の可能性に影響します。たとえば冥王星は、地球のように規則正しい軌道を持っていません。冥王星の軌道は比較的偏心しており、太陽からの距離が異なります。 1979年1月から1999年2月まで、冥王星は海王星よりも太陽に近かったため、100年後には海王星のほぼ2倍の距離になります。このタイプの軌道では、冥王星が極端な冷却と交互に極端な加熱を受けます。
トリトンの軌道も奇妙です。トリトンは、後方を周回する、つまり「逆行」する唯一の大きな月です。トリトンはカイパーベルトオブジェクトとして形成され、その後海王星の重力によって捕獲されたため、この異常な軌道を持っている可能性があります。逆行性軌道が海王星と潮汐相互作用を作成するため、これは不安定な同盟です。科学者たちは、いつかトリトンが海王星に衝突するか、小さな破片に分かれて惑星の周りに輪を形成するだろうと予測しています。
「トリトンの軌道の潮汐減衰のタイムスケールは不確かなので、それはあるかもしれません、または太陽が真っ赤な巨人になるまでにすでにクラッシュしたかもしれません」とスターンは言います。 「トリトンが近くにあると、おそらく冥王星と同じ種類の有機物に富んだ海の世界のように見えるでしょう。」
太陽は約2億5000万年の間、赤い巨人として燃えますが、生命が足場を得るのに十分な時間ですか？赤い巨人の一生の間、太陽は現在の状態の30倍しか明るくありません。赤い巨人相の終わりに向かって、太陽は1,000倍以上明るくなり、時々現在の明るさの6,000倍に達するエネルギーのパルスを放出します。しかし、この激しい明るさの期間は数百万年、または長くても数千万年続くでしょう。
レッドジャイアントの最も明るい段階の簡潔さは、プルートが人生に対してあまり期待を抱いていないことをブラウンリーに示唆しています。冥王星の平均軌道は40 AUであるため、冥王星が現在地球上で得ているのと同じ日射量を得るためには、太陽を1,600倍明るくする必要があります。
「太陽はこの明るさに達しますが、非常に短い期間だけ– 100万年かそこらです」とブラウンリーは言います。 「冥王星の表面と雰囲気は私たちの観点からは「改善」されますが、それは長い間、良い場所にはなりません。」
赤い巨大相の後、太陽は暗くなり、地球のサイズに縮小して、白色矮星になります。赤い巨人の光に照らされた遠方の惑星は、再び凍った氷の世界になります。
したがって、生命が赤い巨大なシステムに現れる場合は、すぐに始める必要があります。地球上の生命は、38億年前、私たちの惑星が誕生してから約8億年前に誕生したと考えられています。しかし、それはおそらく内部の太陽系の惑星が8億年の重い小惑星爆撃を経験したためです。たとえ生命がすぐに始まったとしても、小惑星の初期の雨は地球をその生命から一掃するでしょう。
ブラウンリー氏によると、赤い巨大な太陽がカイパーベルトの膨大な数の彗星を乱す可能性があるため、外部の惑星に新たな砲撃の時代が始まる可能性があります。
「赤い巨大な太陽が1,000倍明るいとき、それはその質量のほぼ半分を宇宙に失います」とブラウンリーは言います。 「これにより、周回している天体が外側に移動します。ガスの損失やその他の影響により、カイパーベルトが不安定になり、興味深い砲撃が再び行われる可能性があります。」
しかしスターン氏によると、古代の小惑星帯は今日のカイパーベルトよりもはるかに多くの物質を含んでいるため、真っ赤な太陽によって居住可能にされた惑星は、初期の地球ほど頻繁には攻撃されません。
さらに、赤い巨人は紫外線が非常に低いため、外惑星は地球が耐えなければならなかったのと同じ紫外線（UV）レベルを経験しません。主系列星のより高い強度のUVは、生命の起源に必要な繊細なタンパク質とRNA鎖に損傷を与える可能性があります。地球上の生命は、この光の強度から保護された深さで、水中でのみ発生する可能性があります。したがって、地球上の生命は液体の水と密接に関連しています。しかし、UVシールドを必要としない惑星で、どのような生命が生まれるかは誰にもわかりません。
スターンは、今日、赤い巨人の周りを周回する冥王星のような世界の生命の証拠を探すべきだと考えています。私たちは現在、銀河系の中で1億個の赤い巨星として燃える太陽型の星を知っています。スターン氏によれば、これらのシステムはすべて、10〜50 AU以内に居住可能な惑星を持つことができます。 「それは暖かく、水に富んだ世界で生命を創造するのに必要な時間の良いテストになるでしょう」と彼は言います。
「有機性に富んだ遠い天体が赤い巨大な星によって焼き尽くされるという考えは興味をそそるものであり、短命の生息地が人生のためにあるなら非常に興味深いものになるでしょう」とブラウンリーは付け加えます。 「しかし、私たちの太陽に十分な時間的余裕があることをうれしく思います。」
次は何ですか
外部の太陽系について私たちが知っていることの多くは地球ベースの望遠鏡からの遠方の測定に基づいていますが、2004年1月2日、科学者たちはカイパーベルト天体のクローズアップを垣間見ました。スターダスト宇宙船は、ワイルド彗星の136キロメートル以内を通過しました。これは、46億年の寿命のほとんどをカイパーベルトで周回した巨大な雪だるまです。 Wild2は現在、主に木星の軌道内を周回しています。スターダストミッションの主任調査官であるブラウンリーは、スターダストの画像は、その古代と最近の歴史の両方によって形作られた体の素晴らしい表面の詳細を示していると言います。スターダストの画像は、Wild2が内部の太陽系の強い太陽熱で急速に崩壊するときに、ガスとダストのジェットが彗星を発射しているところを示しています。
外部の太陽系の詳細を知るには、調査のためにそこに宇宙船を送る必要があります。 2001年、NASAはまさにそのような目的のためにNew Horizonsミッションを選択しました。
ニューホライズンズミッションの主任調査官であるスターンは、宇宙船の組立てがこの夏に開始される予定であると報告しています。宇宙船は2006年1月に打ち上げられる予定で、2015年の夏に冥王星に到着します。
New Horizonsミッションでは、科学者が冥王星とカロンの地質学を研究し、それらの表面をマッピングし、それらの温度を測定することができます。冥王星の雰囲気も詳しく調べられます。さらに、宇宙船は、同様の測定を行うためにカイパーベルトの氷のような体を訪問します。
元のソース：Astrobiology Magazine
