私たちが知る限り、地球外生命体は生きるために岩の多い惑星を必要とします。 初期のそのような惑星は炭素でいっぱいだったかもしれません、初期の生命体は、彼らの地殻と石炭黒い表面岩の下のダイヤモンドの層で世界に現れます。
ハーバード・スミソニアン天体物理学センターでのナタリー・マシアンとアビ・ローブによる最近の研究は、炭素強化金属貧星（CEMP）の周りの惑星の形成に注目しました。 これらの種類の星は、最初の世代の大質量星が核燃料を燃やし、超新星として爆発した直後に、初期の宇宙で形成された可能性があります。 そのような星の周りに惑星がある場合、それは、138億年前のビッグバンから数億年以内に生命が宇宙に現れた可能性があることを意味します。 以前の研究では、時間がかかった可能性が示唆されました。 これまでに発見された最古の系外惑星系であるケプラー444は、約112億年前の星を取り囲んでいます。
鉄やシリコンなどの元素は通常、惑星を作るために不可欠であると考えられています。なぜなら、それらは周囲に重力降着によって大きな物体が形成されるダスト粒子を形成するからです。 木星のような水素に富む巨大ガスでさえ、そのような「種」から始まりました。 しかし、CEMPには鉄のような重い元素は太陽ほど多くありません。太陽は鉄が0.003％であるため、何かを言っているのは10万分の1だけです。 したがって、CEMPが主にガスの雲と炭素、酸素、窒素の塵から形成される場合、1つの疑問は、固体表面を持つ地球のような惑星が形成できるかどうかです。
マシアンとローブは、惑星が実際にそのような星雲に、したがってCEMPの周りに降着できることを示唆しています。 天文学者は、最新の宇宙望遠鏡やジェームズウェッブ宇宙望遠鏡などの将来の機器をオンラインで使用してそれらを見つけることができます。 「方法は（以前の太陽系外惑星のミッションと同じ）」とローブはスミソニアン・ドットコムに語った。 「星を通過する惑星を探します。」
彼らの研究では、マシアンとローブは、惑星が形成するであろうCEMPからの距離と、それらがどれくらい大きくなる可能性があるかをモデル化します。 このような惑星には、地球の大部分を構成する元素である鉄とシリコンがほとんどありません。 代わりに、炭素が豊富になります。 彼らは、温度が高すぎなければ、最大サイズは地球の半径の約4.3倍になる傾向があることを発見しました。炭素惑星は、表面上に多くの炭化水素分子を形成することもできます。 また、地球の約10倍未満の質量を持つ惑星は、大気中に大量の一酸化炭素とメタンを示します。
より軽い元素が豊富な星雲では、生物圏のもう1つの重要な要素である水も存在する可能性が高いと付け加えました。 「酸素レベルが低い場合でも、水素はそれと結合して水を作る傾向があります」と彼は言いました。 そのため、炭素惑星には水が存在する可能性があります。 ローブは声明の中で、生命そのものは炭素ベースであるため、生物の外観にとって良い前兆であると述べた。
CEMPは、宇宙に現れる最初の星の残骸、つまり太陽の何百倍もの質量を持つ巨獣から構築されたため、重元素が非常に貧弱です。 巨大な星の核は玉ねぎのようなものです。 核融合によって生成される最も重い元素は中心に向かっています。鉄、マグネシウム、シリコンが最も内側の層にあり、炭素、酸素、残りのヘリウムと水素が外側にあります。 ローブは、内層にある物質の多く-これらの重い元素-は、星が超新星になった後に形成されるブラックホールに戻ると言いました。 一方、より軽い要素は宇宙に放出され、新しい星を形成します。 それらの星は、最初から残されたガスから形成され、鉄のような金属では貧弱ですが、炭素が豊富なCEMPです。
より重い星が老化して超新星として爆発するとき、より重い金属が出ることができるのは後になってからです。 25個の太陽質量より下の星は、中性子星に崩壊するか、白色d星になります。 ブラックホールとは異なり、中性子星と白色d星は光よりも速く脱出する速度を持たないため、超新星爆発は星の中心から鉄を広げる可能性がはるかに高くなります。 そのため、太陽のような星には鉄と同じくらいの鉄があり、地球にはさらに重い元素があります。
しかし、そのような惑星に生命があるかどうかは、未解決の問題です。 この研究自体は、惑星が最初に形成されることに関心があり、それは生命にとって不可欠なステップです。 「私の大学院生[マシアン]は保守的です」とローブは言った。 生命の兆候を見るには、問題の惑星の雰囲気を見る必要があります。 ターゲットは、酸素を補充する何らかの方法が存在しない酸素のサインであり、表面の岩石と反応するため、惑星の大気から消えます。 地球上では、酸素は二酸化炭素を吸収する植物によって作られます。 私たち自身の惑星の大気を見ているエイリアンは、何かが起きていることに気付くでしょう。
これらの大気を見るには、惑星自体が見つかったと仮定して、おそらく現在利用可能なものよりも強力な望遠鏡が必要になります。 「（ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡）は、最も近い星に対してわずかにそれを行うかもしれない」と彼は言った。 「しかし、CEMPは10倍遠くにあります。」
