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プレスリリース 生命がいなくても酸素を豊富に保持する地球型惑星の存在

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平成 27 年 9 月 8 日
報道各位
自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター
自然科学研究機構 国立天文台
自然科学研究機構 分子科学研究所
プレスリリース
生命がいなくても酸素を豊富に保持する地球型惑星の存在可能性を示唆
アストロバイオロジー(宇宙における生命)研究に期待
宇宙の中で、この地球は生命が宿る星であり、植物の光合成によって酸素がうみだされ、
酸素を豊富にたたえています。これによって、動物など多様な生命が地球に存在できていま
す。自然科学研究機構では、2015 年 4 月にアストロバイオロジーセンターをたちあげ、天
文学とさまざまな科学との融合による「宇宙における生命」研究を推進しています。今回、
このアストロバイオロジーセンターの成田憲保 特任助教(自然科学研究機構・国立天文台
(併任)
)と、同機構・分子科学研究所の正岡重行 准教授らの共同研究グループは、生命が
必ずしもいなくても、酸素を豊富に保持する地球型惑星が存在しうることを理論的に明ら
かにしました。今回の研究成果は、これまで行われてこなかった天文学と分子科学の融合的
研究としても注目されるもので、さまざまな学問分野の連携によるアストロバイオロジー
研究の取り組みが重要であることを示しています。本研究は英科学誌サイエンティフィッ
ク・レポート(Nature 系姉妹誌)の9月10日号に掲載されます。
これまで、惑星に酸素がある条件として、惑星に光合成を行う生命が存在していることが
必須条件のように考えられてきました。現在、宇宙における生命探索が盛んに行われ始めて
いますが、太陽系外惑星に生命の兆候を探す際に、酸素大気があれば必ず生命がいるという
考えから、酸素をバイオマーカーとして生命探索を行うことが考えられてきました。しかし
ながら、非生物的な化学反応が太陽系外惑星の大気形成に与える影響は、これまであまり考
えられてきませんでした。今回、研究チームは、太陽系の地球型惑星や衛星などにも豊富に
存在している酸化チタンの光触媒反応によって、非生物的に酸素が発生することに着目し
ました。その上で、地球に類似した環境の惑星を仮定した場合に、惑星表層の 0.05%程度(地
球でいえば北海道の面積以下)で酸化チタンの光触媒反応が継続すると、現在の地球と同程
度の酸素大気が発生・維持されることが推定できました。また、さまざまな質量・温度の恒
星を主星として仮定し、その光強度による惑星での酸素発生可能量を見積もったところ、最
もこのメカニズムの反応が起こりにくい低温度星の場合でも、惑星表層のおよそ 3%で酸化
チタンの光触媒反応が起こると、非生物的に酸素大気が発生・維持されることが推定されま
p. 1
した。つまり、光合成を行う生物が存在しなくても、太陽系外の生命居住可能惑星に地球と
同程度の酸素大気が発生してしまう可能性が十分にあることを明らかにしました。
研究チームを率いた成田特任助教は、
「将来の天文観測によって太陽系外惑星に生命が存
在するかどうかを研究するためには、何が生命存在の決定的証拠となるのかについて、さま
ざまな学問分野の知見を取り入れたアストロバイオロジー研究の取り組みが重要です。今
回の研究によって、酸素大気があれば必ず生命がいるというわけではないことがわかり、あ
らたなバイオマーカーも検討していく必要がでてきました。また、本研究とは独立に、系外
惑星の環境でも光合成生物による酸素発生型光合成が可能なのかどうかについてや、先に
非生物的に発生した酸素を保持する星で生命が後から誕生することが可能なのかどうかに
ついても、今後のアストロバイオロジー研究として明らかにしていかなければなりません」
と言っています。
今回の発見のポイントと意義
1.太陽系の地球型惑星や衛星などにも豊富に存在している酸化チタンの光触媒反応によ
って、太陽系外の生命居住可能惑星に、生物が存在しなくても地球と同程度の酸素大気が発
生してしまう可能性があることを発見(従来考えられてこなかった新しい酸素大気発生メ
カニズムを提唱)
2.太陽系外惑星に生命の兆候を探す際に、酸素大気があれば必ず生命がいるというわけで
はないことを示唆(酸素大気が生命の偽検出になりうることを発見)
3.将来の天文観測によって太陽系外惑星に生命が存在するかどうかを研究するためには、
何が生命存在の決定的証拠となるのかについて、さまざまな学問分野の連携によるアスト
ロバイオロジー研究の取り組みが重要(アストロバイオロジー研究の必要性)
p. 2
説明
1.酸化チタンの光触媒反応
水、酸化チタン、電子受容体、紫外線の4つがそろうと、非生物学的に酸素が発生するこ
とが知られています。
p. 3
2.酸化チタンによる酸素発生可能量の見積り
地球に類似した環境の惑星を仮定し、酸化チタンによる酸素発生可能量を見積もったと
ころ、表層の 0.05%程度でこの反応が起こると、非生物的に現在の地球と同程度の酸素大気
が発生・維持されることがわかりました。
p. 4
3.酸化チタンによる酸素発生可能量の見積り
主星(地球にとっての太陽のような恒星)のスペクトル型(質量に相当)をさまざまに変
えた場合でも、そこから発せられる光によって、非生物的に酸素大気が得られることがわか
りました。
p. 5
アストロバイオロジーセンターとは?
前世紀末の 1995 年に太陽系外の惑星が初めて発見され、その後多くの系外惑星の発見の
報が続きました。当初は間接的な発見でしたが、ついには木星クラスの系外惑星の撮像に成
功しました。撮像の成功により、その光から惑星の大気の成分を解析し、生命の存在まで確
認できるようになる可能性があります。さらに、2024 年の完成を目指し国立天文台が国際
協力のもと建設を進めている次世代の 30m望遠鏡(TMT)が稼働すれば、水をたたえた「第
二の地球」の発見が現実味を帯びてくるでしょう。
あと 10 年もすれば、太陽系外の惑星に生命の兆候を観測できる可能性があります。こう
した状況を受け、天文学、宇宙物理学、生物学、地球惑星科学、化学などの英知を結集して、
地球外の生命の探査、生命発生のなぞの解明、生命発生の普遍性と特殊性を明らかにするな
どの「アストロバイオロジー」
(宇宙における生命研究)という学際的研究分野が創成され
つつあります。
自然科学研究機構は、アストロバイオロジーセンターを 2015 年 4 月に発足させました。
この取り組みにより、異分野融合によりこの分野を発展させ、太陽系外の惑星探査、太陽系
内外の生命探査、それらの探査のための装置開発を推進しています。
p. 6
論文情報
掲載誌:Scientific Reports
タイトル: Titania may produce abiotic oxygen atmospheres on habitable exoplanets
著者:Norio Narita1,2,3, Takafumi Enomoto3,4, Shigeyuki Masaoka3,4,
Nobuhiko Kusakabe2
所属
1. Astrobiology Center, 2: National Astronomical Observatory of Japan, 3:
SOKENDAI (The Graduate University for Advanced Studies), 4:Institute for Molecular
Science
掲載予定日:2015 年 9 月 10 日
(解禁日
9 月 10 日 18 時 日本時間)
連絡先
(研究に関すること)
自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター 特任助教
成田 憲保
E-mail: [email protected]
Tel: 0422-34-3543,
携帯: 090-8510-6044
(広報に関すること)
自然科学研究機構(NINS)
研究力強化推進本部
小
泉
周
事務局 企画連携課
木
村
隼 生
E-mail:[email protected] [広報担当:小泉]
[email protected] [企画連携課]
電話:03-5425-1898 FAX:03-5425-2049
小泉携帯:090-9936-3794
自然科学研究機構国立天文台 天文情報センター広報室長
平松正顕
Email: [email protected]
電話: 090-1257-7980
自然科学研究機構・分子科学研究所・広報室
E-mail: [email protected]
TEL/FAX:0564-55-7262
p. 7
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