望遠鏡の技術は急速に進歩しており、ますます大型の機器が構築されています。そこに生命があれば、それを認識しますか？宇宙物理学センターとNASAのハーバードスミソニアンセンターの研究者は、この機器を通して見ることができる地球の大気の歴史におけるエポックのリストを作成しました。生命が私たちの現在の酸素/窒素豊富な大気に現れた最も早い時期から。
天文学者が遠い星を周回する地球サイズの惑星を見つけるのは時間の問題です。彼らがそうするとき、人々が尋ねる最初の質問は次のとおりです：それは居住可能ですか？さらに重要なことに、そこにはすでに生命が存在していますか？答えの手がかりとして、科学者たちは故郷の地球を探しています。
ハーバードスミソニアン天体物理学センター（CfA）の天文学者リサカルテネッガーとNASAのジェット推進研究所のウェスリートラウブとCfAは、地球の大気の歴史を利用して他の惑星を理解することを提案しています。
「良い惑星を見つけるのは難しい」とカルテネッガーは語った。 「私たちの仕事は、真に地球に似た世界を調べるときに天文学者が探す道標を提供します。」
地質学的記録は、地球の大気が過去45億年の間に劇的に変化したことを示しています。これには、地球上で生命体が発達していることが一因です。 KalteneggerとTraubは、歴史の中で地球の大気を構成するガスをマッピングし、他の世界で同様の大気組成を探すことで、その惑星に生命が存在するかどうか、また存在する場合はその生命の進化段階を特定できると提案しています。彼らの研究について記述した研究論文は、http：//arxiv.org/abs/astro-ph/0609398からオンラインで入手できます。
これまで、すべての太陽系外惑星は間接的に研究されてきました。たとえば、惑星の重力がホスト星を引っ張るときに、ホストスターが揺れる様子を監視することによってです。直接検出された太陽系外惑星は4つだけで、それらは巨大な木星サイズの世界です。これらの世界の1つの雰囲気は、NASAのスピッツァー宇宙望遠鏡を使用して、別のCfA科学者であるデビッドシャルボノーによって検出されました。 NASAの地球惑星探知機（TPF）やESAのダーウィンなどの次世代の宇宙ベースのミッションは、近くの地球サイズの世界を直接研究することができます。
天文学者は特に、遠くの地球惑星の可視スペクトルと赤外スペクトルを観察して、それらの大気について学びたいと考えています。特定のガスは、指紋やDNAマーカーなど、惑星のスペクトルに特徴を残します。それらの指紋を見つけることにより、研究者は大気の組成について学習し、雲の存在を推定することさえできます。
今日、地球の大気は、約4分の3の窒素と4分の1の酸素で構成されており、二酸化炭素やメタンなどの他のガスの割合はわずかです。しかし、40億年前、酸素は存在しませんでした。地球の大気は、それぞれが特定の混合ガスを特徴とする6つの異なる時代を経て進化してきました。 KalteneggerとTraubは、トラウブとCfAの同僚であるケンジュックスによって開発されたコンピューターコードを使用して、地球の6つのエポックをそれぞれモデル化し、遠方の観測者がどのスペクトルフィンガープリントを見るかを決定しました。
「地球の過去を研究することで、他の世界の現在の状態を知ることができます」とトラウブは説明しました。 「太陽系外惑星が私たちのモデルの1つに類似したスペクトルで見つかると、その惑星の地質学的状態、その居住性、そして生命が進化した度合いを特徴付けることができる可能性があります。」
これらの期間または「エポック」をよりよく理解し、それらを見通しに入れるために、1月1日から始まる日付（地球が形成された日付）を付けて、地球の45億年の歴史を1年に縮小することができます。
エポック0 – 2月12日
エポック0（39億年前）では、若い地球は、主に窒素、二酸化炭素、硫化水素で構成された、乱流で蒸気の多い大気を所有していました。日は短く、太陽は薄暗く、オレンジ色のレンガ色の空に赤いオーブのように輝いていました。私たちの惑星全体を覆った1つの海は、入ってくる流星や彗星からの砲撃を吸収した泥だらけの茶色でした。幼児の太陽は今日より3分の1だけ光量が少なかったので、二酸化炭素は私たちの世界を暖めるのを助けました。この時代から生き残った化石はありませんが、生命の同位体の痕跡がグリーンランドの岩に残されている可能性があります。
エポック1 – 3月17日
約35億年前（エポック1）の惑星の景観は、広大な全球海から突き出た火山島の鎖が特徴でした。地球での最初の生命は嫌気性細菌でした–酸素なしで生きることができる細菌。これらの細菌は大量のメタンを地球の大気に送り込み、検出可能な方法で変化させました。同様の細菌が別の惑星に存在する場合、TPFやダーウィンなどの将来のミッションで、大気中の指紋を検出することができます。
エポック2 – 6月5日
約24億年前（エポック2）、大気はその最大メタン濃度に達しました。主なガスは窒素、二酸化炭素、メタンでした。大陸の陸塊が形成され始めていた。藍藻は大量の酸素を大気中に送り込み始めました。大きな変化が起こりそうでした。
「私はE.T.の最初の兆候を言ってすみませんおそらくラジオやテレビ放送ではありません。代わりに、それは藻類からの酸素である可能性がある」とカルテネッガーは嘆いた。
エポック3 – 7月16日
20億年前（エポック3）に、これらの最初の光合成生物は大気のバランスを恒久的にシフトさせました。それらは酸素を生成し、メタンと二酸化炭素の大部分を一掃すると同時に、嫌気性メタン生成細菌を窒息させました。そうすることで、惑星の大気は最初の遊離酸素を獲得しました。今の風景は平らで湿っていました。火山が遠くで喫煙していて、緑がかった茶色のスカムの鮮やかな色のプールが悪臭で満たされた水に光沢を作りました。酸素革命は完全に進んでいた。
「酸素の導入は、当時の地球上の支配的な生命にとって壊滅的でした。トラウブは言った。 「しかし、同時に、それは人間の生命を含む多細胞生命を可能にしました。」
エポック4 – 10月13日
8億年前、地球はエポック4に入り、酸素レベルは増加し続けました。この期間は、現在「カンブリア爆発」として知られている期間と一致しています。 5億5億から5億年前に始まって、カンブリア紀は地球上の生命の歴史における重要なマーカー投稿です：それはほとんどの主要な動物グループが最初に化石の記録に現れる時です。地球は現在、沼地、海、いくつかの活火山で覆われていました。海は生命と協力していた。
エポック5 – 11月8日
最後に、3億年前のエポック5では、生命は海から陸に移っていました。地球の大気は主に窒素と酸素の現在の構成に達していました。これは恐竜を含む中生代の始まりでした。日曜の午後の風景はジュラシックパークのようだった。
エポック6 – 12月31日（11:59:59）
残る興味深い質問は、次のとおりです。今日人間が占める期間、エポック6はどのようなものでしょうか。遠くの世界でエイリアン技術の明白な兆候を検出できますか？
科学者の間で、人間の活動が二酸化炭素とフレオンのようなガスを入力することによって地球の大気を変化させたという一般的な合意が形成されたとき、他の世界のそれらの副産物のスペクトルフィンガープリントを特定できますか？地球を周回する衛星と気球実験は、ここでこれらの変化を測定できますが、遠い世界への同様の影響の検出は、Terrestrial Planet FinderやDarwinのような今後のプログラムの機能さえも超えています。これらの測定を行うには、将来の宇宙ベースの赤外線望遠鏡の巨大なフラティラが必要になります。
「この挑戦が聞こえるのと同じくらい気が遠くなるでしょう」とカルテネッガーは言いました。
この研究は、NASAによって資金提供されました。
マサチューセッツ州ケンブリッジに本社を置くハーバードスミスソニアン天体物理学センター（CfA）は、スミソニアン天体物理天文台とハーバードカレッジ天文台の共同研究機関です。 CfAの科学者は、6つの研究部門に編成され、宇宙の起源、進化、究極の運命を研究しています。
元のソース：CfAニュースリリース
