異星人の生命の狩りで、私たちの最初の地球外生物の姿は、系外惑星の表面から色の虹が見えるかもしれません。
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これは、ドイツのマックス・プランク天文学研究所のシッダールス・ヘグデ率いる研究の背後にある一見単純なアイデアです。 光年から見て、地球上の植物は私たちの惑星に近赤外の独特の色合いを与えます。これはレッドエッジと呼ばれる現象です。 それは、植物のクロロフィルがほとんどの可視光波を吸収しますが、スペクトルの赤い端の波長に対して透明になり始めるからです。 地球外を望遠鏡で見ている地球は、この反射色を大気中の酸素の存在と一致させ、ここに生命があると結論付けることができます。
しかし、植物は約5億年しか存在していません。これは、私たちの惑星の46億年の歴史の中で比較的短い時間です。 過去約25億年にわたって微生物がこのシーンを支配していましたが、一部の研究では、将来の大部分で再び地球を支配することが示唆されています。 そこでヘグデと彼のチームは、すべて異なる色素を持ち、特定の方法で光を反射する137種類の微生物を集めました。 微生物の反射率スペクトルのライブラリを構築することにより-微小な生物が遠くから反射する色の種類-居住可能な太陽系外惑星からの光を調べる科学者は、検索できる信号が多すぎる可能性があると、チームは今週の議事録で主張します国立科学アカデミーの 。
「地球上の多様な生命の広い範囲を見て、他の惑星でそのような生命を潜在的に発見し、他の惑星の「規範」になりうる地球上の極端な環境からの生命をどのように含めることができるかを尋ねた人はいませんでした」リサ・カルテネガー、研究の共著者は、電子メールで言う。 「これを使用して、異なる生物相の異なる地球をモデル化し、望遠鏡にどのように見えるかを見ることができます。」
研究者は、十分な多様性を確保するために、砂漠に住む微生物や砂漠、鉱泉、熱水噴出孔、火山活動地域などの極端な環境に生息する生物に注目しました。
エイリアンの生命は、たとえばスタートレックのシリコンベースのホルタのような非常に多様な形態をとることができるように思えるかもしれませんが、私たちが知っているように検索を生命に制限すると、物事を絞り込むことができます。 まず、炭素ベースであり、溶媒として水を使用する生物は、この高エネルギーの紫外線が有機分子を損傷する可能性があるため、紫外域の遠い光の短波長を好まないでしょう。 スペクトルのもう一方の端では、外来植物（またはその類似体）が光合成に使用する分子は、赤外線に遠すぎる光を拾いません。これは、それらの長波長に十分なエネルギーがないためです。
さらに、ガスがこれらの波の多くをブロックするため、遠赤外線は地球のような大気を通して見ることが困難であり、惑星が発する熱は表面生命からの信号を消し去ります。 つまり、研究者は、スペクトルの可視部分の波長、最長波長の紫外線および短波の赤外線を見るときに見ることができる反射色にライブラリを制限したことを意味します。
そもそも惑星の表面が見えなければ、ライブラリはあまり役に立たないでしょう。そして、そこが次世代の望遠鏡の出番です、とカルテネガーは言います。 2018年に打ち上げが予定されているジェームズウェッブ宇宙望遠鏡は、比較的小さな系外大気のスペクトルを見ることができ、科学者が化学組成を計算するのに役立つはずですが、表面の物質からの反射スペクトルを見ることができません。 幸いなことに、仕事をすることができるはずの他の望遠鏡が計画されています。 チリの40メートルの機器である欧州超大型望遠鏡は、2022年までに完成します。また、資金提供を受けて設計段階にあるNASAの広視野赤外線調査望遠鏡は、2020年代半ばまでに稼働する予定です。
もう1つの問題は、自然の地質または化学プロセスが生命のように見えて、誤った信号を生成する可能性があるかどうかです。 これまでのところ、生命体の色素はミネラルに反映されている色素とは大きく異なりますが、チームはすべての可能性も検討していません、とKalteneggerは言います。 彼らは、デジタルライブラリを構築するので、将来さらにテストを行うことを望んでいます。デジタルライブラリは、現在オンラインであり、誰でもbiosignatures.astro.cornell.eduで自由に探索できます。
「このカタログにより、検索スペースと想像力を広げることができます」とKaltenegger氏は言います。
