天文学者のチームは2025年4月16日、別の恒星を周回する惑星の研究過程で、予想外の大気ガスの証拠を発見したと発表した。地球上では、このガス（ジメチルスルフィドと呼ばれる）は主に生物によって生成されている。
2024年4月、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は惑星K2-18bの主星を約6時間観測した。その間、この惑星は恒星の前を通過した。恒星の光は惑星の大気を通過し、大気分子の特徴を望遠鏡に伝えた。
天文学者たちは、これらの特徴を大気中に存在すると予想される20種類の異なる分子と比較し、最も可能性の高い一致は、地球上では生命の良い指標となるガスであると結論づけた。
私は系外惑星とその大気を研究する天文学者かつ宇宙生物学者である。私の研究では、近隣の惑星のうちどれが生命に適しているかを理解しようとしている。
K2-18b、謎の世界
この発見の意味を理解するために、まずはこのガスが発見された奇妙な世界について見てみよう。この惑星の名前はK2-18bであり、これはNASAのケプラーミッションの延長ミッションであるK2によって発見された18番目の惑星系の最初の惑星であることを意味する。天文学者は恒星との混同を避けるため、系内の最初の惑星に「a」ではなく「b」のラベルを付ける。
K2-18bは地球から120光年強の距離にある – 銀河規模で見れば、この世界は実質的に私たちの裏庭にあるようなものだ。
天文学者たちはK2-18bについてほとんど知らないが、それが地球とは非常に異なることは分かっている。まず、地球の約8倍の質量を持ち、体積は地球の約18倍である。これは地球の約半分の密度しかないことを意味する。言い換えれば、密度の低い水をたくさん含んでいるか、さらに密度の低い非常に大きな大気を持っているに違いない。
天文学者たちは、この世界が太陽系の氷巨星である海王星の小型版（ミニ海王星と呼ばれる）か、あるいは水はないが巨大な水素大気を持つ岩石惑星（ガス矮星と呼ばれる）のいずれかである可能性があると考えている。
もう一つの可能性として、ケンブリッジ大学の天文学者Nikku Madhusudhanが最近提案したように、この惑星は「ハイセアン世界」かもしれない。
この用語は水素-海洋上という意味で、天文学者たちはハイセアン世界を、地球の海よりもはるかに深い全球的な海を持ち、大陸がない惑星だと予測している。これらの海は何千マイルもの高さの巨大な水素大気に覆われている。
天文学者たちはハイセアン世界が存在することをまだ確実には知らないが、それらがどのように見えるかのモデルは、JWSTや他の望遠鏡がK2-18bについて収集した限られたデータと一致している。
ここで話は興味深くなる。ミニ海王星とガス矮星は液体の水を持たない可能性が高く、その内部表面には莫大な圧力があるため、生命にとって好ましい環境ではないと考えられる。しかしハイセアン惑星は大きく、おそらく温和な海を持つだろう。では、ハイセアン世界の海は居住可能なのだろうか？それとも実際に生命が住んでいるのだろうか？
DMSの検出
2023年、Madhusudhanとそのチームはジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の短波長赤外線カメラを使用して、K2-18bの大気を通過した恒星光を初めて調査した。
彼らは2つの単純な炭素含有分子（一酸化炭素とメタン）の存在の証拠を発見し、この惑星の上層大気に水蒸気がないことを示した。この大気組成は、K2-18bがハイセアン世界である可能性を支持したが、証明はしなかった。ハイセアン世界では、水はJWST観測によって調査された上層大気よりも、海に近い、より深く暖かい大気に閉じ込められているだろう。
興味深いことに、データはさらに非常に弱い信号を示した。チームはこの弱い信号がジメチルスルフィド（DMS）と呼ばれるガスと一致することを発見した。地球上では、DMSは海洋藻類によって大量に生産されている。非生物学的な発生源はほとんど、あるいはまったくない。
この信号により、最初の検出は興味深いものとなった：巨大な海がある可能性のある惑星で、地球上では生物によって排出されるガスが存在する可能性が高い。
科学者たちはこの最初の発表に対して様々な反応を示した。発見は興味深いものだったが、一部の天文学者はDMSの信号が弱く、K2-18bのハイセアン的性質が非常に不確かであることを指摘した。
これらの懸念に対処するため、Mashusudhanのチームは1年後にJWSTをK2-18bに再び向けた。今回は、JWSTの別のカメラを使用して、光の別の波長範囲を探した。2025年4月16日に発表された新しい結果は、彼らの最初の発見を裏付けるものだった。
これらの新しいデータは、チームがDMSまたは非常によく似た分子に起因すると考える、より強い（ただし依然として比較的弱い）信号を示している。DMS信号が別のカメラでの別の観測中に現れたという事実は、大気中のDMSの解釈をより強力なものにした。
Madhusudhanのチームはまた、データと解釈の不確実性について非常に詳細な分析を提示した。実際の測定では、常にいくつかの不確実性がある。彼らはこれらの不確実性がデータ内の信号を説明する可能性が低いことを発見し、DMS解釈をさらに支持した。天文学者として、私はその分析に興奮している。
生命は存在するのか？
これは科学者が別の世界で生命を発見したことを意味するのだろうか？おそらく – しかし、まだ確かではない。
まず、K2-18bは本当に厚い大気の深くに海を持っているのだろうか？天文学者はこれを検証する必要がある。
第二に、2年間にわたって2つのカメラで見られた信号は本当にジメチルスルフィドからのものなのだろうか？科学者はより感度の高い測定と惑星大気のさらなる観測が必要となるだろう。
第三に、もしそれが確かにDMSだとしたら、それは生命が存在することを意味するのだろうか？これは答えるのが最も難しい質問かもしれない。生命自体は既存の技術では検出できない。天文学者はこの可能性に自信を持つために、他のすべての潜在的な選択肢を評価し、除外する必要があるだろう。
新たな測定は研究者たちを歴史的発見に導く可能性がある。しかし、重要な不確実性が残っている。宇宙生物学者はDMSの存在とその生命の兆候としての解釈に確信を持つ前に、K2-18bと同様の世界についてより深い理解が必要となるだろう。
世界中の科学者たちはすでに発表された研究を精査し、独立した検証が科学の核心であるため、発見の新しいテストに取り組むだろう。
今後、K2-18bは世界で最も感度の高い望遠鏡であるJWSTの重要な観測対象となるだろう。JWSTはすぐに他の潜在的なハイセアン世界を観測して、その信号がそれらの惑星の大気にも現れるかどうかを確認するかもしれない。
より多くのデータによって、これらの暫定的な結論は時間の試練に耐えられないかもしれない。しかし現時点では、天文学者が暗く、青みがかった異星の海でわき上がる異星の生態系から放出されたガスを検出した可能性があるという見通しだけでも、信じられないほど魅力的な可能性である。
K2-18bの真の性質に関わらず、新しい結果は、JWSTを使用して異星の生命の手がかりを求めて他の世界を調査することが、宇宙生物学者にとって今後数年間をスリリングなものにすることを保証している。
