ハビタブルゾーンをもつ惑星は特殊か? 地球との類似度測る新手法提案 米大学

2019年10月21日 06:16

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白色矮星と周囲を公転する惑星の想像図 (c) Mark Garlick

白色矮星と周囲を公転する惑星の想像図 (c) Mark Garlick[写真拡大]

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 地球のように生命が存在する惑星はどの程度存在するのか。地球と太陽系外惑星との類似度を計測する新手法を、米カリフォルニア大学ロサンゼルス校(UCLA)の研究グループが提案した。それによると、地球は決して珍しいタイプの惑星ではないというのだ。

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■4000個以上発見された太陽系外惑星

 太陽系の外には4,000個以上もの惑星がこれまで発見された。岩石から構成される地球型惑星、ガスが主成分の木星型惑星、氷で覆われた天王星型惑星の3種類に惑星は大別される。

 問題は、生命が居住可能な惑星の存在だ。酸素や炭素の存在など生命に必須の条件が考えられるが、地球から遠く離れた太陽系外惑星が条件を満たすことをどう調べるのか。

■カギとなる白色矮星

 研究グループが着目したのが白色矮星だ。太陽の数倍程度の恒星は、核融合を続けると、赤色巨星へと進化する。最終的には外層部の水素は宇宙空間へと放り出され、炭素や酸素、窒素といった重元素はコアに吸収され、白色矮星へと変貌する。ただし赤色巨星へと膨張する際、惑星や小惑星などから物質を飲み込む。つまり白色矮星の組成を調べることで、周囲を公転する惑星の組成が予想できるというのだ。

 研究グループは、ハワイにある近赤外線望遠鏡W.M.ケック天文台で、地球から200光年から665光年彼方の6つの白色矮星を観測した。太陽の主成分は水素であり、白色矮星も水素やヘリウム等の軽元素から構成されると研究グループは予想した。ところが予想に反し、シリコンやマグネシウム、炭素や酸素等の重元素が白色矮星から検出された。これは、白色矮星周辺を地球に似た惑星が公転していることを示唆するという。

 研究グループはさらに、これらの惑星が地球や火星等の惑星と組成がほぼ同じであることを発見した。鉄は酸素に触れると錆び(酸化鉄)が生成される。そこで白色矮星に衝突した天体に含まれる酸化鉄の量を計測した結果、その量が地球や火星と驚くほど似ていることが判明した。

 研究グループによると、地球型惑星における酸化現象は大気やコア、地表の岩に大きな影響を与えることから、地球物理学や地球化学の観点から非常に似た天体が白色矮星周辺に存在したと推測されるという。

■地球は珍しい天体ではない

 結局のところ、地球は例外的な惑星なのか?研究グループの答えは「ノー」だ。太陽系外惑星に存在した岩の本当の組成を知ることはできないが、計算により組成を予測し地球と比較できる。両者が類似しているならば、これらの惑星が地球に似た磁場や地殻変動をもち、生命誕生のための条件を有することがと判明するという。

 研究の詳細は、米Science誌にて18日に掲載されている。(記事:角野未智・記事一覧を見る

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