太陽系外惑星の気候分析により、TRAPPIST-1恒星系で最も居住しやすい場所が特定される
アラン・ボイル著
地球から39光年離れたトラピスト1恒星系の7つの惑星の中から店を開く場所を選ばなければならないとしたら、その異星の太陽から4番目の岩石が最適な出発点だ。
TRAPPIST-1 eとして知られるこの地球サイズの惑星は、最近の太陽系外惑星の気候モデリングでトップに立った。詳細は11月1日、天体物理学ジャーナル誌に掲載された論文に記載されている。
すぐにそこに拠点を構える計画があるわけではない。光速のかなり遅い速度で移動できるような画期的な進歩がない限り、TRAPPIST-1に到達するには何十万年もかかるだろう。しかし、TRAPPIST-1システムのために開発された気候モデリング手法は、地球外惑星の大気を分析できる望遠鏡を用いて、どの惑星を最初にターゲットにするかを決める上で、科学者の役に立つかもしれない。
「太陽系で観測されるものが他の恒星の周りでも同じように見えると仮定するのではなく、未知の大気をモデル化しているのです」と、ワシントン大学の博士課程学生で本研究の筆頭著者であるアンドリュー・リンコウスキー氏は本日発表されたニュースリリースで説明した。「この研究は、これらの異なるタイプの大気がどのようなものになり得るかを示すために実施しました。」
TRAPPIST-1は昨年、地球とほぼ同じ大きさの惑星を7つ発見したという報告で注目を集めました。そのうち6つは地球のような岩石惑星であると思われます。もしこれらの惑星が私たちの太陽系内にあったとしたら、すべて水星の軌道内で加熱されているはずです。しかし、TRAPPIST-1は暗い赤色矮星であるため、科学者たちは、惑星のうち3つが恒星のハビタブルゾーン内にあると述べています。この領域では、表面温度が液体の水が存在できる可能性があります。
新たに発表された研究は、大気の光化学反応の影響を綿密に考慮しているものの、生命居住可能性への期待に水を差すものとなっている。リンコウスキー氏らは、これらの惑星はすべて、強い紫外線によって水分子が分解され、かつて存在した海が干上がってしまった金星のような状態である可能性が高いと述べている。
TRAPPIST-1に最も近い既知の惑星、TRAPPIST-1 bは、まさにその地獄のような運命を辿りました。気候モデルによると、この惑星は非常に高温で、金星を取り囲む硫酸の雲さえ存在できないとされています。もう少し遠くにあるcとdの惑星は、乾燥した表面と密度が高く生命が住めない大気を持つ、金星のような惑星である可能性が高いです。
最も外側にある3つの惑星（f、g、h）は、進化の過程でどれだけの水が形成されたかによって、金星のような惑星、あるいは凍結した惑星となるだろう。TRAPPIST-1 fとTRAPPIST-1 gは技術的にはハビタブルゾーン内にある可能性があるが、気候モデルによると、その大気は主に二酸化炭素で構成されていることが示唆されている。したがって、地球のような環境を持つことはできないと研究者らは述べている。
残るはTRAPPIST-1 eです。より近い惑星と同様に、「e」の惑星も紫外線に晒されていると考えられます。しかし、その大きさと軌道上の位置から、惑星の誕生初期には相当量の水が存在していた可能性が示唆されます。さらに、大気は地球と同程度の酸素含有量を持つ可能性があります。
「もし惑星TRAPPIST-1 eがこの段階で水をすべて失っていなければ、今日では地球全体が海に覆われた水の世界になっている可能性があります」とリンコウスキー氏は述べた。「その場合、地球に似た気候になる可能性があります。」
ウィスコンシン大学が率いるチームが使用した気候モデルは、d、e、f 惑星用の異なるモデルを使用して生成された以前の結果とよく一致しています。
次世代望遠鏡の運用開始に伴い、天文学者はコンピュータモデルによる予測を太陽系外惑星の大気に関する実際のデータと照合できるようになる。「私たちの研究は、今後打ち上げられるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡でTRAPPIST-1の惑星について何が観測されるかを科学界に伝えるものです」と、ワシントン大学天文学博士課程の学生で、本研究の共著者であるジェイコブ・ラスティグ＝イェーガー氏は述べた。
これらの観察は、惑星の長期的なプロセスのコンピューターモデリングの改善につながるはずです。
「地球型惑星の進化を形作るプロセスは、その惑星が居住可能かどうか、そして生命の兆候を解釈する能力にとって極めて重要です」と、ワシントン大学宇宙生物学プログラムのディレクターであり、NASA宇宙生物学研究所仮想惑星研究所の主任研究員でもある、本研究の共著者であるビクトリア・メドウズ氏は述べています。「この論文は、私たちが近い将来、これらのプロセスの兆候を地球外惑星で探査できるようになる可能性を示唆しています。」
リンコウスキー氏、ラスティグ・イェーガー氏、メドウズ氏に加え、天体物理学ジャーナルに掲載された「TRAPPIST-1 惑星系の進化した気候と観測による判別因子」と題された論文の著者には、デイビッド・クリスプ氏、タイラー・ロビンソン氏、ロドリゴ・ルガー氏、ジャダ・アーニー氏も含まれている。
