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生命は、外惑星の大気中にメタンが存在する最も可能性の高い理由です

生命は、外惑星の大気中にメタンが存在する最も可能性の高い理由です

ジェームズウェッブスーパーパワースペース望遠鏡は来年発売されます。展開され、Earth-Sun Lagrangeのポイント2に配置されるとすぐに、作業が開始されます。彼の仕事の1つは、外惑星の雰囲気を探索し、バイオシグネチャーを探すことです。

これはかなり簡単な作業のように思えるかもしれません。現実ははるかに複雑ですが、酸素が見つかるまで大気をスキャンするだけです。実際、酸素の存在は常に信頼できるとは限りません。

生命の兆候を探すとき、惑星の大気中で酸素を探すのは明らかなことのように思えるかもしれませんが、そうではありません。その存在または不在は信頼できる指標ではありません。地球の歴史はこれをはっきりと示しています。

今日の地球の大気には約21％の酸素が含まれており、科学者はそのほとんどが惑星の海洋の生物に由来することを知っています。しかし、落とし穴があります。古代地球のシアノバクテリアが光合成の副産物として酸素を生成し始めた後、惑星の大気が酸素で飽和するまでにはまだ非常に長い時間がかかりました-おそらく10億年。

この世界の酸素化の始まりに、私たちが外惑星を探索し、酸素を見つけず、生命があったことに気づかずに進んだ場合はどうなりますか？もし私たちが10億年前で、生命がまだ外惑星の大気を酸素化していないとしたらどうでしょうか？岩だらけの惑星には多くの酸素スカベンジャーがあり、生物学的に生成された酸素は、これらのスカベンジャーが酸素で飽和するまで大気中で自由になりません。

これは地球で起こったことであり、他の岩の多い世界で起こり得ることです。地球上では、地質学的活動により、マグマはマントルから地殻に上昇します。鉄などのマントル内のほとんどの材料は、大気中の酸素に結合して、大気から引き出します。

これが、惑星科学者がメタン（CH4）のような他のものに焦点を合わせている理由の1つです。新しい記事で、研究者たちは、生物活性を示すメタンの能力を調べました。彼らは、惑星の大気中のメタンが火山から来る可能性は低く、生物学的起源である可能性が最も高いと言います。

遠くの外惑星の大気中のメタンなどの潜在的なバイオシグネチャーを見つけることは容易ではありません。しかし、メタンのようなものが見つかるとすぐに、さらに大変な作業が待ち受けています。その存在は、惑星自体の文脈で調べる必要があります。

バイオシグネチャーの研究者たちは、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡の発売をぼんやりと待っていません。彼らは望遠鏡でバイオシグネチャーを検出することについて多くのことを考えました。科学者たちは、非平衡状態にあるメタンと二酸化炭素が豊富な惑星大気が強力なバイオシグネチャーである可能性があることを示唆しています。彼らの記事の中で、著者は「...非生物学的なCH4とCO2および関連する文脈上の手がかりの可能性を調べた研究はほとんどない」と述べています。この場合、非生物学的とは火山を意味します。

著者らは、熱力学モデルを使用して、地球のような惑星での火山性マグマの脱ガスがCH4とCO2を大気中に放出できるかどうかを調査したいと考えていました。実際、彼らは、火山が生物源と同じ量のメタンを生成する可能性が低いことを発見しました。これは不可能ではありませんが、ほとんど不可能です。

これは主に、水素がマグマに留まるのを「好む」ためです。 H2Oはマグマによく溶解します。これにより、放出されるHの量が制限されるため、惑星の大気中のCH4の量が制限されます。もう1つの理由は、CH4ガスを発生させるには低温のマグマが必要であるのに対し、地球のマグマのほとんどは高温になっていることです。

著者らは、火山活動が大量のメタンを生成する可能性があるという信じられないほどのケースでは、二酸化炭素も生成することを発見しました。古代の古風な地球は、現代の地球よりもはるかに火山活動が活発でした。アルキア時代、地球の熱流束は現在の3倍でした。

研究によると、それは現代の地球の25倍のマグマと、はるかに多くのメタンを生成する可能性があります。しかし、このすべてのメタンを生成した同じ活動は、はるかに多くの二酸化炭素も生成します。著者が指摘しているように、これは検出可能な偽陽性の結果です。しかし、CO2の量を伴わずに大量のメタンが見つかった場合、これはより信頼性の高いバイオシグネチャーです。

著者らは、少なくとも地球のような惑星については、生物源に頼らずにメタンと二酸化炭素の検出を説明するのは難しいだろうと述べています。彼らはまた、大気中に見られる少量またはごくわずかな量の一酸化炭素がCH4 + CO2バイオシグネチャーを強化すると結論付けました。なぜなら、「...生命は大気中のCOを容易に消費しますが、火山ガスの減少は惑星の大気中にCOの蓄積を引き起こす可能性が高いからです。 "。

結論として、研究者たちは、彼らの仕事はすべて、私たちが太陽系の地球や他の惑星について知っていることに基づいていると警告しています。