私たちは異星文明が惑星を温暖化しようとしているのを検出できるだろうか？
人類は自ら引き起こした大気の脅威に直面しており、その脅威を中和する能力は内部的な争いによって妨げられている。しかし、私たちが十分長く存続すれば、逆の状況が生じるだろう。気候は寒冷化し、それをどのように温暖化するかを考える必要が出てくる。もしその日が来れば、私たちはその課題に対処できるほど組織化されているはずだ。
銀河系に他の文明が存在するならば、すでに寒冷化する気候や氷河期に直面している文明があるかもしれない。彼らが惑星を温暖化しようと意図的に大気中に放出している温室効果ガスを、私たちは検出できるだろうか？
The Astrophysical Journalに掲載された新しい研究では、JWSTや将来の望遠鏡LIFE（Large Interferometer For Exoplanets）が、系外惑星の大気中にある特定の化学物質を検出し、それが意図的に惑星を温暖化しようとしている証拠となる可能性について説明している。論文のタイトルは「Artificial Greenhouse Gases as Exoplanet Technosignatures.」である。筆頭著者はEdward Schwietermanで、UC RiversideのAstrobiology助教授であり、シアトルのBlue Marble Space Institute of Scienceの研究者でもある。
著者らは論文で次のように述べている。「クロロフルオロカーボンやNO2 などの大気汚染物質は、遠隔で検出可能な大気テクノシグネチャーガスとして提案されてきた。ここでは、CF4 、C2F6 、C3F8 、SF6 、NF3を含む人工温室効果ガスが検出可能な大気シグナルを生成する可能性を調査する」。
最初の3つはパーフルオロカーボンで、強力で長寿命の温室効果ガス（GHG）である。SF6 は六フッ化硫黄、NF3は三フッ化窒素である。これらはどちらも温室効果ガスで、100年間にわたるCO2の地球温暖化係数の23,500倍および17,200倍の温暖化効果がある。
これらの人工GHGは、積極的に惑星を温暖化しようとしている文明のテクノシグネチャーとなる可能性がある。これらは長寿命で、毒性が低く、誤検出の可能性も低い。また、自然界では少量しか存在しない。その存在は工業生産を示している。
UCRの宇宙生物学者で筆頭著者のEdward Schwietermanは次のように述べている。「私たちにとって、これらのガスは温暖化を増加させたくないので悪いものです。しかし、おそらく差し迫った氷河期を防ぎたい、あるいは人類がMarsについて提案したように、システム内の別の居住不可能な惑星を地球化したい文明にとっては良いものかもしれません。」
これらの化学物質は大気中に最大50,000年間残存する可能性があり、凍結する未来に直面している文明にとってはほぼ理想的である。Schwietermanは次のように述べている。「住みやすい気候を維持するために、あまり頻繁に補充する必要はないでしょう。」
オゾン層を破壊するCFC（クロロフルオロカーボン）とは異なり、これらの化学物質は大部分が不活性である。大気を操作できるほど賢明な文明であれば、CFCは避けるだろう。CFCは酸素を含む大気中では長持ちせず、優れたテクノシグネチャーにはならない。
Schwietermanは次のように述べている。「他の文明が酸素に富んだ大気を持っていれば、保護したいオゾン層も持っているでしょう。CFCはオゾン層の破壊を触媒しながら、同時にオゾン層によって分解されてしまいます。」
しかし、地球外知的生命体を探す私たちの観点からすると、研究者らが研究しているこれらの化学物質の最良の点は、極めて低濃度でも顕著な赤外線シグネチャーを持つことである。
Schwietermanは次のように述べている。「地球のような大気であれば、100万分子に1つだけがこれらのガスであっても、潜在的に検出可能です。そのガス濃度は気候を変化させるのに十分でもあります。」
これらの化学物質とその検出可能性を理解するために、研究チームはTRAPPIST 1-fの大気をシミュレーションした。この詳細に研究された岩石系外惑星は、約40光年離れた赤色矮星の居住可能領域にあり、その距離での現実的な観測対象となっている。
この研究は、まだコンセプト段階にあるLIFE望遠鏡の潜在的な結果に基づいている。その目的は、数十の温暖な地球型系外惑星の大気を調査することである。LIFEは、欧州宇宙機関のDarwin宇宙船のような数十年前の望遠鏡のコンセプトを基に構築されている。Darwinは建設されなかったが、その背後にある考えは2つあった。地球に似た系外惑星を見つけることと、生命の証拠を探すことである。
Darwinは干渉計として構想され、LIFEも同様である。LIFEは4つの独立した宇宙望遠鏡が1つのように機能する。
LIFEを使えば、GHGは他の標準的なバイオシグネチャー（O2、O3、CH4、N2O）よりも容易に見ることができる。しかし、これらの化学物質は惑星の文脈なしでは誤検出の可能性があるのに対し、GHGはより独立して大気化学から理解できるテクノシグネチャーに近い。著者らは研究の中で次のように説明している。「バイオシグネチャーとは対照的に、多くのテクノシグネチャーはより高い特異性（「偽陽性」の可能性が低い）を提供する可能性がある。なぜなら、多くの推定されるテクノシグネチャーは、バイオシグネチャーと比較して、非生物的な形成経路がより限られているからである」。
これらのテクノシグネチャーGHGを探すことの望ましい点の一つは、天文学者が大気を研究する一般的な努力の一環としてそれらを見つけることができることである。
Schwietermanは次のように述べている。「望遠鏡がすでに他の理由で惑星を特徴づけている場合、これらのテクノシグネチャーを探すために余分な労力は必要ありません。そして、それらを見つけることができれば驚くべき驚異的なものとなるでしょう」。
これは新技術の開発を待つ未来のシナリオではない。Swiss Federal Institute of Technology/PlanetSのLIFEの共同研究組織であるDaniel Angerhausenによると、私たちはすぐにこれを行う能力を持っている。
Angerhausenは次のように述べている。「私たちの思考実験は、次世代の望遠鏡がいかに強力になるかを示しています。私たちは、銀河系の近隣で生命と知性を体系的に探すための技術を持つ歴史上初めての世代なのです」。
「すべてのテクノシグネチャーのシナリオは推測の域を出ないが、我々は、フッ素を含むテクノシグネチャー・ガスが、工業汚染物質の不注意な放出（あるいは火山生成）によってのみ、テクノスフィアで検出可能なレベルまで蓄積される可能性は低いと主張する」と著者たちは書いている。
彼らはまた、個々の温室効果ガスのテクノシグネチャーが同定される前に、MIRまたはNIR吸収シグネチャーの異常は「…候補テクノスフェアに人工温室効果ガスが存在することと一致するだろう」と説明している。
著者らは結論で、GHGは日常的な系外惑星の特性評価中に発見できる実行可能なテクノシグネチャーであると述べている。「肯定的な結果も否定的な結果のいずれも、他の場所での生命の探索に意味のある情報を提供するだろう」と彼らは結論づけている。
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