生命の鍵を握るメタンの存在を探して
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メタンが生命探査のカギを握る可能性（和訳）
Methane May be Key in Search for Alien Life
April 02,2022
最近、研究者たちは、メタンが我々の惑星の外で初めて検出可能な生命の兆候であるかもしれないと述べています。しかし、このガスが生命の存在を示唆するのは、”居住可能エリア”を周回する岩石質の惑星の大気中に発見された場合のみです。この領域は、液体の水が存在するには熱すぎず冷たすぎないのです。
科学者たちは、他の太陽系にある惑星を観測して、生命存在指標として知られる生命の兆候を理解しようと努力しています。
研究者らは、Proceedings of the National Academy of Sciencesに掲載された研究において、他の条件が満たされれば、適切な量の大気中メタンが生命の痕跡となり得ることを示しました。
メタンは地球の大気中に存在する重要な微量ガスで、体積にして２ppm以下です。
大気中の酸素など他の生命徴候の可能性と異なり、メタンはジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡で検出できる数少ないガスの一つです。この望遠鏡は１２月にNASAによって打ち上げられ、数カ月以内に運用が開始される予定です。
研究の主執筆者であるカリフォルニア大学サンタクルーズ校の大学院生マギー・トンプソン氏は、「地球上では、...メタンの大部分は生命によって作り出されています。」と述べています。
メタンのほとんどは、湿地や田んぼ、大型動物の消化器官などにいるメタン生成微生物など、生命が直接作り出したものです。また、生物の死骸である石炭や石油などの化石燃料を燃やすなど、人間の活動によってもメタンが作られます。
研究者らは、メタンを生命存在指標とする可能性について、３つの観点から説明しています。
「第一に、他の場所の生命体がメタンを生成しても不思議ではありません」と、研究の共同執筆者であるジョシュア・クリサンセン・トットン氏は述べています。
次に、メタンが岩石質の居住可能な惑星の大気中で長持ちするためには、おそらく生物による絶え間ない補給が必要です、と研究者は言います。
第三に、化学反応などの他のプロセスでは、何らかの証拠を残さずに補給を維持することは困難である、と研究者は付け加えます。このような証拠があれば、メタンが生物学的に生成されたものではないことを示唆することになります。
例えば、ガスを噴出する火山は、メタンと一緒に一酸化炭素を放出します。しかし、生物学的活動は一般に一酸化炭素の大気中濃度を低下させます。したがって、非生物学的プロセスでは、地球のようにメタンと二酸化炭素の両方に富み、一酸化炭素をほとんど含まない岩石質の惑星大気を容易に作り出すことはできないと、研究者たちは説明しています。
研究者たちは、ウェッブ望遠鏡やその他の新しい望遠鏡を使えば、太陽系外惑星の大気についてより深い知見が得られると期待しています。
地球大気ではメタンよりも豊富な酸素も、生物学的な特徴である可能性があります。酸素は、植物や微生物による光合成などの生物学的プロセスによって、地球の大気に供給されます。しかし、酸素はウェッブにとって検出が難しいかもしれません。
クリサンセン・トットン氏は、「他の惑星環境の多様性は、おそらく非常に大きいということに注意することが重要です」と説明します。彼はさらに、「まだ誰も考えていない、他の...メタン生成プロセスがあるかもしれない。」と付け加えました。
Methane May be Key in Search for Alien Life
Researchers recently said methane may be the first detectable sign of life outside of our planet. But the gas would only suggest the presence of life if discovered in the atmosphere of a rocky planet orbiting in the "habitable zone.” This area is neither too hot nor too cold for liquid water to exist.
Scientists are working to understand the signs of life, known as biosignatures, that might be present in observations of planets in other solar systems.
The researchers, in a study published in Proceedings of the National Academy of Sciences, showed that atmospheric methane in the correct amount could be a sign of life if other conditions are met.
Methane is an important trace gas in Earth's atmosphere, at less than 2 parts per million by volume.
Unlike other possible biosignatures such as atmospheric oxygen, methane is one of the few gases that could be detected by using the James Webb Space Telescope. The telescope was launched by NASA in December and is due to become operational within months.
Study lead author Maggie Thompson, a graduate student at the University of California, Santa Cruz, said "On Earth, the ... majority of methane is produced by life.”
Most of the methane is created directly by life: methane-producing microbes in wetlands, rice fields or in the digestive system of large animals. Methane is also produced through human activities such as burning fossil fuels including coal and oil, which are the remains of dead organisms.
The researchers made a three-part case for methane as a possible biosignature.
"First, it would be unsurprising for life elsewhere to produce methane,” study co-writer Joshua Krissansen-Totton said.
Secondly, methane would not last for long in atmospheres of habitable rocky planets without constant replenishment, possibly by living organisms, the researchers said.
Thirdly, they added, it would be difficult for other processes, such as chemical reactions, to maintain replenishment without leaving behind some kind of evidence. This evidence would suggest the methane was not biologically produced.
Gas-spewing volcanoes, for instance, would release carbon monoxide alongside methane. But biological activity generally reduces carbon monoxide’s atmospheric concentrations. Thus, the researchers explained, nonbiological processes cannot easily produce rocky planet atmospheres rich in both methane and carbon dioxide, as on Earth, but with little or no carbon monoxide.
Scientists are expecting greater insight into exoplanet atmospheres using Webb and other new telescopes.
Oxygen, more plentiful in Earth's atmosphere than methane, is another possible biosignature. It is fed into Earth's atmosphere by biological processes - in this case photosynthesis by plants and microbes. But oxygen could be difficult for Webb to detect.
Krissansen-Totton explained that " it's important to note that the diversity of planetary environments elsewhere is probably” very large. He added, “There could be other... methane-making .... processes that no one has yet considered."
Words in This Story
detect -- v. to discover or determine the existence, presence, or fact of
zone -- n. a region or area set off as distinct from surrounding or adjoining parts
graduate – adj. of, relating to, or engaged in studies beyond the first or bachelor's degree
microbe – n. an organism (such as a bacterium or protozoan) of microscopic or ultramicroscopic size
replenish – v. to fill or build up again
concentration -- n. the amount of a component in a given area or volume
photosynthesis – n. synthesis of chemical compounds with the aid of radiant energy and especially light
