今日の金星を見ると、あまり居心地の良い場所とは思えません。表面温度はオーブンよりも高く、大気圧は深さ3,000フィートの海に相当し、私たちがこれまで見たどこにも液体の水は存在しないため、生命が誕生する快適な環境とは正反対のように思えます。
しかし過去10年間、科学者たちはこの「地獄の惑星」がかつては居住可能だった可能性があるのではないかと考え始めた。数十億年前、金星はもっと涼しく、湿気の多い場所で、地球と同じような海があった可能性があります。
はるか昔、金星は生命に順応していた可能性さえありますが、ある時点で何かが大きく狂ったのです。
私たちの隣にあるもう一つの惑星が居住可能であるためには何が必要なのか、そしてなぜそれがもう存在しなくなったのかを知るために、金星の歴史について私たちが知っていること、そしてまだわかっていないがすぐにわかるかもしれないことについて、2人の金星の専門家に話を聞きました。 。
二つの惑星の物語
2 つの惑星は今日では異なっていますが、かつては金星と地球は非常に似ていました。 2つの惑星は似たような大きさで、太陽系の初期段階で似たような物質から形成された。また、それらはどちらも、水が氷の粒を形成する点である雪線と呼ばれる太陽系の境界内にあります。
金星は太陽に近いため、より多くの熱を受け取り、地球よりも密度が低く、自転がより遅いという違いはいくつかありますが、全体として、この 2 つの惑星は初期に非常に似た経路をたどった可能性があります。
したがって、議論はあるものの、金星には遠い過去に水の海があった可能性があります。たとえば、 NASAの惑星科学者らによる2016年の研究 では、金星の歴史的気候条件をシミュレーションしたところ、もし海洋が存在していれば、金星は約30億年間摂氏20度から50度の安定した温度を維持できた可能性があることが判明した。
しかし、これらのモデルでは水が地球上にすでに存在していることが前提となっており、それが事実かどうかについては議論の余地がある。
しかし、そこに水があったのかどうかに関係なく、金星が快適に滞在できなかったことには科学者たちは同意しています。ある時点で、地球と金星は急激に分岐し、金星はいわゆる温室暴走段階に入りました。温度の上昇により地表水が蒸発し、大気中に水蒸気が形成され、太陽光によって酸素と水素に分解され、宇宙に失われました。温室効果ガスが大気中に蓄積し、気温がさらに上昇します。これが、金星が今日のような地獄のような場所になった理由であると考えられています。
これらの変化は、地球の大気だけに影響を与えたわけではありません。大気の変化は地球の地殻変動にも影響を与えます。惑星の表面は内部よりも速く加熱されるため、惑星内の物質の移動は少なくなります。そして、地球上で起こっているような活動的なテクトニクスは、気候を安定させるため 居住性に重要 であると考えられています。地殻活動が低下すると、地球が水をリサイクルすることが難しくなり、潜在的な生命が住みにくくなる可能性があります。
「金星がさらに熱くなったことはわかっています。水分が失われたことがわかっています。これらの既知の損失はテクトニクスを変えるでしょう」と月惑星研究所の金星のテクトニクス専門家ウォルター・キーファー氏は説明した。しかし、キーファー氏は、最初に地殻変動が起こり、気候変動を引き起こした可能性もある、「それは鶏が先か、卵が先かの問題だ」と述べた。
キーファー氏は、惑星の過去を見るとき、その惑星が全体としてどのように機能しているかを理解する必要があると述べました。気候は何をしたのでしょうか？大気は何をし、大気中へのガスの放出は何をしていたのでしょうか?地殻変動が大気の進化を引き起こしたのか、それとも大気の進化が地殻変動を引き起こしたのか?あるいは、その両方の一部である可能性が高いでしょう。」
悪魔は時間軸の中にいます
居住可能性について話すときに何を意味するのかを 明確にするのに役立ちます。なぜなら、居住可能という言葉を聞くと、気温から放射線量、大気中の酸素に至るまで、人間が生き残るために必要な要素をすべて思い浮かべるかもしれません。しかし、惑星科学の用語では、この言葉はより限定された方法で使用されます。これは純粋に、表面温度が摂氏 0 度から 100 度の間で、水が液体として存在できる惑星を指します。
カリフォルニア大学リバーサイド校の惑星居住可能性の専門家スティーブン・ケイン氏は、「私は惑星の居住可能性を、温暖な地表状態を維持できる能力と定義しています」と述べた。 「狭い範囲内で、そしてそれは非常に狭い範囲内で、長期間にわたって表面液体の水が存在できることを意味します。」
それは、磁場から惑星の大きさ、月の存在まで、あらゆるものによって影響を受けます。実際、表面温度に影響を与える可能性のある要因は数多くあり、理想的に居住可能な惑星がどのようなものであるかを簡単に言うことはできません。
しかし、たとえ条件が完璧で、金星の歴史のある時点で必要な表面温度があったとしても、有意義に居住可能であるにはまだ十分ではない可能性があります。そして、それは必要な時間スケールのせいです。基本的に、生命のようなものは誕生するまでに長い長い時間がかかります。
「居住性の鍵は、地表液体水に必要な温度を達成するだけでなく、それを維持することです」とケイン氏は言います。 「そして、それを維持するのが本当に本当に難しい部分です。」
生命の出現に安定した表面温度がどのくらいの期間必要なのか、また、あなたが考えている生命がどれほど複雑なのかについては議論の余地がありますが、必要な時間スケールはおそらく数十億年のオーダーです。
それは、プレートテクトニクスなどのプロセスを通じて表面温度が維持されている地球でも起こりました。しかし、それがどれほど一般的であるかは、率直に言ってわかりません。おそらく、ほとんどの岩石惑星は地球に似ており、プレートテクトニクスやその他のメカニズムを備えており、必要な範囲の安定した温度に長期間到達することができます。あるいは、ほとんどの岩石惑星は金星に似ており、生命に必要な条件はほとんど存在しないのかもしれません。
私たちの地球は、ありそうもない宇宙の吸虫である可能性があります。
太陽系を超えた関連性
金星の過去の居住可能性に関する不確実性を考慮すると、なぜ私たちが気にする必要があるのかと疑問に思うのは理にかなっているように思えるかもしれません。たとえ地球上に生命が誕生した可能性がある短期間があったとしても、現在そこに何かが生息している可能性は非常に低いです。 (金星の大気中に微生物が存在する可能性があるという理論もいくつかありますが、その証拠についてはよく言っても います。)
しかし、金星はそれ自体が重要であるだけではありません。それはまた、私たちの銀河系の他の惑星の代表でもあります。
非常に多くの惑星科学者が金星とその歴史の理解に興味を持っている理由は、金星が他の星系の他の惑星がどのようなものであるかについて多くのことを教えてくれるからです。私たちはそれらの世界を訪れたり、間近で観察したりすることはできませんが、金星ならそれが可能です。系外惑星を理解したい場合、特に居住可能な可能性のある系外惑星を特定したい場合は、まず裏庭にある惑星を理解する必要があります。
「系外惑星の条件を推測することは、本当に、本当に難しいことになるでしょう。それは本当に大きな挑戦だ」とケインは語った。 「それは推論だからです。私たちはそこに行くわけでも、系外惑星の表面に着陸するわけでもありません。したがって、推論はモデルから得られます。」そしてそのモデルは太陽系のデータに基づいて作成されています。
「私たちの太陽系に正しく対応できていないのであれば、系外惑星にも正しく対応できないのです」と彼は言う。
一方で、金星がある時点で実際に居住可能であったとすれば、多数の系外惑星も潜在的に居住可能となる可能性への扉が開かれることになる。
「もし金星にかなりの居住可能期間があったとしたら、それはかなり深いことになると思います」とケイン氏は言う。おそらくこれは、恒星から一定の距離にある岩石惑星が自然に陥る状態であり、表面液体の水の可能性に向かう水循環の自然なフィードバックループがあるのかもしれません。 「そしてそれは、他の場所でもそのような状況が予想できるかどうかについて多くのことを教えてくれるでしょう。」
新しいミッション、新しいデータ
金星の歴史についてはまだわかっていませんが、間もなくさらに多くのことが分かるようになるでしょう。今後10年間に金星を探査する が設定されており、私たちは金星の大気と地形の新たな測定値を取得し、それによって金星の歴史について知ることができるでしょう。
金星の大気中の同位体の一つである重水素に対する水素の比率などの要因を調べることで、科学者は金星が時間の経過とともにかなりの量の水を失ったかどうかを知ることができるだろう。そして、希ガスの量を測定することで、これらのガスがどのように太陽風によって押し流され、大気中から失われていくのかを知ることができます。今後のミッションの他の部分では、地球上の火山活動とその内部についてのさらなる情報が明らかになります。
これら 3 つのミッションは、隣にある複雑で美しく、地獄のような惑星の理解に一歩近づくことになります。しかし、科学者のいるところには、常にさらなる疑問が存在します。
「これはさらなる手がかりとなるだろう」とキーファー氏は語った。 「すべての答えが見つかるでしょうか？いいえ、必要なミッションをさらに持って戻ってきます。しかし、それは次の一連の手がかりだ。」