エイリアンは存在する (しかし、おそらく既に死んでいる)

14,732 文字

地球上で生命が瞬時に出現したことは、それが容易だったことを示唆しています。しかし、私たちは銀河系や太陽系内の他の場所でその証拠を見つけていません。今日は、この魅力的でやや不穏な観察の背後にある数学と物理法則について詳しく掘り下げていきましょう。
138億年前、地球が冷えた後のほんの一瞬、宇宙の目の瞬きの間に、地球上に生命が誕生しました。私たちが最初の生命体として途方もなく幸運なのか、それとも宇宙における生命について何か根本的なことを見逃しているのか、実際の数字を分析してみましょう。
今日は、アダム・フランクがLex Fridmanのポッドキャストインタビューで議論したテーマを掘り下げていきます。アダム・フランクは、惑星進化、気候制約、文明の出現と生存の相互作用を強調する宇宙的視点に注目を集めた宇宙物理学者です。
私は彼をポッドキャストに2回招いています。彼は著名な科学普及者であり、教授であり、研究者です。彼は偉大な一人です。そしてLex Fridmanは、最先端のロボット工学から深い科学的な疑問、さらには哲学に至るまで、常に愛情のエッセンスを添えながら探求することを楽しんでいます。愛してるよ、兄弟。
私は彼との会話の機会を得ました。その動画は900万以上の視聴回数を記録し、Lexの上位12本ほどのポッドキャストエピソードの1つとなっています。Lexの宇宙物理学者とのインタビューは常に好評です。デイビッド・キッピングの回は1000万回近い視聴回数を記録しています。これは私が深く掘り下げて、自分の視点を共有するのに最適なテーマです。
私は宇宙物理学者であり、アダムのように理論的に、またはデイビッド・キッピングのように観測的にジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使って系外衛星の存在を探査する研究者ではありません。しかし、この根本的な疑問は、皆さんと同様に私も常に悩ませてきました。私たちは孤独なのか？地球外生命は？これは私が研究している宇宙論に次いで、おそらく2番目に興味深いテーマです。
私たちは孤独なのか？高度な生命は常に自滅するのか、それとも存続できるのか？アダムの主な論点を分析し、その後、基礎となる方程式とデータに方法論的に進んでいきます。そして、私のユニークで論争の的となるかもしれないベイジアン的枠組みで進めていきます。私は他の場所に生命が存在する確率は高くないと考えていますが、間違っていることを証明されることは歓迎します。それが良い科学者のあるべき姿だと思います。
アダムの会話は、いくつかの思考を刺激する議論を展開しました。最初は系外惑星の増加についてです。アダムは、ほんの数十年前まで、他の恒星に惑星があるかどうかさえわからなかったことを強調しました。私が大学院に入学した時、私たちはまだ太陽系外の惑星を1つも発見していませんでした。そしてその当時、冥王星はまだ惑星でした。
現在では、ケプラーやTESS、地上の視線速度観測などのミッションのおかげで、私たちの銀河系だけでも数十億の惑星の証拠があります。これらの多くは、いわゆるハビタブルゾーンにあり、少なくとも原理的には表面に液体の水を保持できる可能性があります。
アダムがLexとの会話や私との「Into the Impossible」ポッドキャストで強調するもう一つのトピックは、いわゆる「宇宙的平凡の原理」です。これはコペルニクス原理と共鳴します。アダムは、地球が特別に優遇されているわけではないという考えを強調し、そのため生命が地球にあり、私たちが特別ではないのであれば、他の場所にも生命がなければならないと示唆しています。
私はそれは少し遠すぎる推論だと思います。地球の生物圏を生み出した条件が複製可能であれば、宇宙全体で生命を生成する複数の実験が期待できるかもしれません。
アダムが提起する3番目のポイントは、いわゆる「文明の寿命」です。マンハッタン計画中にエンリコ・フェルミが最初に提案した、いわゆるフェルミのパラドックスに取り組む際、彼がそれを提案した聴衆の一人は故ハーブ・ヨークでした。ハーブは私のUCSDの同僚で、彼が亡くなる前に知り合うことができました。真の物理学者であり、平和の提唱者でもありました。実際、彼の著書の一つは「武器を作り、平和を築く」というようなタイトルでした。
アダムは、大量のエネルギーを利用することが気候変動や資源の枯渇、あるいは壊滅的な汚染のようなフィードバックループを引き起こす可能性がある惑星の制約を強調しています。彼の著書『Light of the Stars』では、実際にそこに行かなくても、そのようなフィードバックプロセスを使って地球外文明の存在を探ることができる方法について論じています。
生命は惑星を乗っ取り、生命の総体が惑星と生命の間にフィードバックを生み出し、惑星を住みやすい状態に保ちます。つまり、農業、気候変動、生物圏は人間によって、あるいは少なくとも最初の微生物生命によって設計されています。地球大気中に酸素が生成される以前は、実際にはCO2と他の生命を維持できないガスしかありませんでした。
これはバイオシグネチャーです。大気は10-50光年先まで特徴づけることができ、私たちはバイオシグネチャーを見ることができます。そのため、ハビタブルゾーンが系外生命の検出に重要になる理由があります。実際に、私たちの場合の人為的な地球温暖化のような地球温暖化が見られれば、それはテクノシグネチャーとして使用できます。
なぜなら、私たちが単純だと考える農業でさえ、現代世界の存在を可能にした技術の一形態だからです。これは他の惑星でも同様でしょう。アダムは、私たちがそれを窓として使用して、他の生命体を検出したり、おそらく最終的にコミュニケーションを取ることができると示唆しています。
インタビューでLexは、アダムの4番目の主張について追及しました。それは、次世代の望遠鏡や現在のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で、大気の不均衡、産業汚染物質、または異常なスペクトル線のような明確なバイオシグネチャーやテクノシグネチャーを実際に見つけることができるかどうかということです。
私はノエル・ラウラットとジェイムズ・ウェッブのプロジェクト科学者であるジョン・マザーを招いて、まさにこのテーマについて話し合いました。共進化には決定論的ではない独自の原理があるかもしれません。決定論は終わりましたよね。しかし、複雑なシステムにはパターンがあり、制約があります。そして実際に、私たちが探しているのはそれらの制約なのです。
フランクはLexとの会話で慎重に楽観的でした。はい、彼は私たちがより強い制約を設けることができると言いましたが、それは生命や技術が複数の方法で現れる可能性に対してオープンである場合に限ります。
アダムの議論で私が好きなのは、それが厳密な数学に基づくテクノ思考を促すことです。そして私はそれをピボットして、これらのことをどのように考えているかをお見せしたいと思います。私はエンベロープの裏側のレベルでしか取り上げません。多くの同僚がそうするように、エンベロープやナプキンを公開するつもりはありませんが、いわゆるベイジアンモデルから始まる確率駆動型のフレームワークを見ていきます。
私は2024年初めに彼の『Little Book of Aliens』について話す前に、これをアダムに紹介しましました。しかし、このLexとの素晴らしい会話に刺激されるまで、実際にはそれ以上進めませんでした。ドレーク方程式を拡張したこの論文には、いくつかの興味深いことがあります。
この論文で私たちが主にしようとしていたのは、これらすべての系外惑星データがあるのだから、何かの役に立つはずだということです。そこで私は次のような質問をしたいと思います。私はこれをジョー・ローガンのポッドキャストでも言及しました。
ある天文学者が同じ恒星を周回する2つの異なる惑星を発見したと想像してください。どちらもその恒星のいわゆるハビタブルゾーンにあります。最初の惑星をヒートレイと呼びましょう。その惑星にはバイオシグネチャーが満ちあふれ、いくつかのテクノシグネチャーもあります。私たちはウェッブ望遠鏡でその系外惑星にズームインし、これらの信号を検出しています。
その伴惑星も、再び恒星のハビタブルゾーン内にあります。どちらも岩石惑星で、地球のような軌道を持っています。もう一方の惑星はシャムと呼ばれています。質問は、一方に生命を与え、生命を維持するテクノシグネチャーがある場合、その恒星系の他のメンバーであるシャムでも生命が見られる確率はどれくらいか、ということです。
これは非常にシンプルな確率論的議論です。ウェッブ望遠鏡を使用するには、実質的に1時間あたり数百万ドルのコストがかかり、多くの時間が必要です。そのため、NASAの時間配分委員会は、これが成功する可能性が高いことを知ることに非常に興味を持っています。私が友人のデイビッド・キッピングと「Into the Impossible」のエピソードで議論したように、彼らはそれを簡単には与えません。
少なくとも1つの惑星に生命がある場合、両方の惑星に生命がある確率を推定したいと思います。大文字のAを両方の惑星に生命がある事象とし、Bを少なくとも1つの惑星に生命がある事象とします。惑星ごとの生命の単純な確率を定義しましょう。これは、適切な地球のような世界が独立して生命を発展させる割合と考えることができます。
2つの惑星間の独立性を仮定すると、事象Aが発生する確率はP2乗になります。これは基本的に独立した確率です。確率Bは基本的に1マイナス(1マイナスその確率)の2乗です。かっこの中を展開すると、2P-P2という量になります。
両方の惑星に生命がある場合、それは確実に少なくとも1つの惑星に生命があることを意味するので、P(A|B)=1となります。ベイズの定理により、両方の惑星に生命がある確率、つまり少なくとも1つの惑星に生命がある場合の両方の惑星に生命がある確率は、P(A|B)=1にP(A)を掛けた量をP(B)で割ったものになります。
これを計算すると、P2/(2P-P2)が得られます。具体的な例を挙げてみましょう。私は数値的なものが好きです。アダムは確証バイアスを避け、過度に楽観的にならないように、控えめに低い確率を頻繁に参照しています。
この確率が15%、つまり0.15だとしましょう。代入すると、少なくとも1つに生命がある場合に両方に生命がある確率、つまりヒートレイ惑星の場合、少なくとも1つに生命がある場合に両方の惑星に生命がある確率は約8%になります。
これは、最初の惑星に生命が存在することがわかっていても、2番目の惑星に生命がある確率はわずか8%しかないことを意味します。これは、システム内の1つの惑星で生命を見つけても、普遍的な生命が隣にあることは保証されないという厳しい警告です。
明らかに、ヒートレイは地球を、シャムは火星を想定しています。地球に生命が存在するという事実を考えると、火星は基本的にハビタブルゾーンにあります。アダムが話す雪線のすぐ外ではありません。そしてそれは、アダムが表現する慎重な楽観主義と共鳴します。多くの世界に生命がある可能性がありますが、基本的な居住可能性の基準を満たすすべての場所に生命が現れることは既定の結論ではありません。
さらに深く掘り下げてみましょう。地球に生命が存在し、地球が銀河系で生命が最初に始まった場所だったとしましょう。これは生命の最も悲観的な種類です。生命の起源(OOL)を説明するわけではありませんが、地球外で生命を見つける確率を計算するプロセスを説明するかもしれません。
これは、生命が地球で始まり、その後広がるというドレーク方程式の一種です。ドレークが興味を持っていた技術的生命やET生命ではなく、単なる生命そのものです。例えば、エンケラドスの海を泳ぐ原生生物かもしれません。しかし、最大の可能性のために、銀河系全体に拡張してみましょう。
私たちの銀河の年齢は約138億年です。宇宙の形成後約8億年で、その後約100億年かけて、約38億年前に生命が出現しました。私たちは、いわゆるストロマトライトから深海の熱水噴出孔、その他の先史時代の化石記録のコアなど、非常に多くの源から知っています。
ここで、適切な惑星における生命出現の年間確率を大文字のPとし、したがって1年間に生命が出現する確率を小文字のpとします。生命がない確率は、単に1マイナスそれ、つまり100%マイナスこの確率です。
地球が最初であるためには、地球の生命が出現する前に他のどこにも生命が現れなかったことになります。地球の生命が出現する前のT年間について、地球が最初である確率は、(1-p)のn×T乗です。ここでNは、地球に生命が存在する前に存在した潜在的な居住可能な世界の数です。
Tはここでは約92億年です。これは銀河系の形成から地球の生命形成までの時間です。nは約400億の岩石惑星と巨大な衛星であり、これは私たちの銀河系に対する控えめな推定です。10倍から100倍大きい可能性もあります。
私たちはこの確率がゼロより大きいことを知っています。なぜなら、ここで起こったからです。したがって、私たちは下限を得ます。(1-p)の400億×92億年乗はゼロより大きくなければなりません。
アダムの見積もりの精神に沿って、おおまかな推定値を得ることができます。彼は、私たちの観測可能な宇宙全体に存在する惑星が1兆億個あると言っています。私は一般的に、宇宙の歴史における任意の時点で、任意の場所で技術的文明を作る確率について尋ねています。そして私たちはそれを制約することができました。
pが年間惑星あたり10の-21乗より大きい場合、地球が最初である確率は極めて小さくなりますが、pが同じ数より小さい場合、地球が最初の生命体である可能性は十分にあります。
地球上で条件が整ってから(液体の水があり、熱すぎず寒すぎず、巨大な彗星や小惑星の衝突がない状態)約1億年から2億年以内に生命が現れたことを考えると、適切な条件下でのPは10の-8乗、つまり1億分の1程度まで大きい可能性があります。
これは良いニュースだと思われるかもしれませんが、実際にはドレークのようなもう一つのパラドックスを生み出します。pが地球を説明するのに十分高い(約10の-8乗)場合、地球が最初である可能性は信じられないほど低くなります。私たちの銀河系だけでも、他の多くの惑星があります。
pが地球が最初であるのに十分低い場合、地球上で生命が素早く出現することは信じられないほど低い確率になります。私にとって少なくとも、これら2つの競合する事実を調和させることは非常に難しいです。地球上でのPは極めて高いように見えますが、地球が唯一の惑星である確率は極めて低いように見えます。
私たちが最初の事例ではない可能性が極めて高いです。これは宇宙の歴史の中で他の場所でも起こっています。このような緊張、このパラドックス、ゼノンのパラドックスのようなものは、常に私たちの仮定の1つが間違っているか、地球上での生命の出現について何か根本的なことを見逃しているか、または私たちが考慮していない観測バイアスがあることを示唆しています。
これをアダム・フランクの宇宙論的議論に結びつけてみましょう。アダムは10億兆という数を主張しています。つまり、生命が地球上だけに出現する確率は10の10億兆分の1よりも低くなければならないということです。10億兆回の実験、それは非常に多くの実験です。
しかし、アダムがこれについて話すとき、そして私が彼と私のポッドキャストで言及したように、それはアダムの計算と最善の推定であり、宇宙全体で私たちが唯一の生命体である必要がある難しさを示していることを常に覚えておいてください。生命は作るのが容易なのかもしれません。それが私の直感的な感覚です。
これは138億年にわたり、1000億以上の銀河を含んでいます。実際、私はそれらすべての銀河について気にしません。私たちはそれらにアクセスできません。多くはもう存在していませんし、私たちは本当に銀河系に焦点を当て、銀河系にそのエネルギーを注ぐべきです。なぜなら、それが私たちが実際にコミュニケーションを取ることができる唯一の銀河だからです。
実際、それでさえも広すぎます。私たちは約75年間しか電波信号を送信していません。つまり、75光年の半径を持つ空間領域内の恒星の数だけが、地球の存在について情報を受け取った可能性のある唯一の空間体積です。
この領域内に何個の惑星があるでしょうか？確認された系外惑星については、地球から75光年以内に少なくとも200個の確認された系外惑星があることがわかっています。候補の総数はもっと多いですが、私たちが知っている最小数は約200個、136個です。
もう少し深く掘り下げて、私たちの太陽のような恒星、つまりGタイプの主系列星(黄色矮星とよく呼ばれますが、私は何度も指摘していますが、実際には緑の波長でピークを示します)が何個あるか見てみましょう。この領域内には驚くべきことに約25個の太陽のようなGタイプ星があります。
太陽よりもやや小さく、冷たく、光度の低いFタイプ星や、太陽よりもやや大きく、熱く、光度の高いKタイプの主系列星を含めると、地球から75光年以内に約500個の可能性のある恒星があります。
巨大に活動的な恒星系で生命を持つことができるでしょうか？ベテルギウスのような赤色巨星で惑星を持つことができるでしょうか？はい、できます。しかし、保守的に考えましょう。
500個のG、F、Kタイプの恒星があり、それぞれが10個の地球のような惑星を持っているとしましょう。これは、ほとんどのケプラー天体が示すものよりもはるかに多いですが、地球から75光年以内に5,000個の惑星があることになります。
双方向のコミュニケーションを望むなら、恒星の数を8で割りますが、約500個の惑星が得られます。これは、私たちの銀河系の近傍にある確認された地球のような系外惑星の数とそれほど違いません。
これは、宇宙の全歴史における、その直径90億光年全体にわたって存在する10億兆個の惑星よりもはるかに小さな数です。それがアダムが話していることです。宇宙の全歴史において私たちが唯一の存在である場合について。私はそれを気にしません。
私は本当に、私たちに近い恒星と、地球のような系外惑星、そして太陽そのものに似た恒星について気にします。なぜなら、私たちは実際に存在することを知っていますが、他の生命体が存在することは知りません。
もしかしたら、それはバイアスかもしれません。そして、エンケラドスで生命を見つけるかもしれません。それは地球のようではありませんが、岩石質であり、結局のところ太陽のような恒星を周回しています。
したがって、先ほど議論した確率は、推定した15%や1000分の1よりもはるかに低い可能性があります。しかし、アダムの立場は、特に地球上で条件が安定化した後、生命がいかに急速に出現したかを考えると、より多くの証拠を集めるまでは極めて低い確率を想定すべきではないというものです。
私のチーム、私が働いているグループが、「見て、私たちは地球外惑星でテクノシグネチャーを発見した」と発表しようとする場合、私たちは期待通りに批判されることでしょう。それが現在の私の立場です。
私は単に、その主張を支持できるような証拠が全く近くにないと思います。さらに、もし私たちが私たちの太陽系内で2番目の生命の起源を発見したら、次にそれについて話しますが、それはPが消滅するほど小さくないことを強く示唆するでしょう。
例えば、エウロパの氷の下で微生物に遭遇したり、火星の湖床で化石化した微生物を発見したりすれば、生命の宇宙的展望が革命的に変わるでしょう。これはまさに、アダムが次の数十年のウェッブや将来のハビタブル・ワールド天文台による系外惑星分光観測、そしてマーズやジュースやエウロパ・クリッパーなどの機器による外側の氷衛星での現地探査が、アストロバイオロジーにとってゲームチェンジャーになる可能性があると主張する理由です。
このベイジアンアイデアをさらに強化してみましょう。私たちの太陽系内の異なる世界について、より局所的に考えてみましょう。人々が話す4つの主要な候補があります。繰り返しますが、私は宇宙物理学者です。これらを間違えた場合は、いくらかの許容範囲を与えてください。いくらかの不正確さを許してください。しかし、物理学者がこれらのエンベロープの裏側の計算をするように、大まかに説明していきます。
その4つの世界を見てみましょう。火星、エウロパ、エンケラドス、タイタンです。後者の3つは衛星で、もちろん火星は惑星です。それぞれが現在生命を持っているか、かつて生命を持っていた確率を再び小文字のpとしましょう。
したがって、どれも生命を持っていない確率は(1-p)の4乗になります。したがって、少なくとも1つが生命を持っている確率は100%からその数を引いたものです。小さなpでも、複数の機会を考慮すると、確率は大きく上昇する可能性があります。
Lexへのインタビューで、アダムは私たちの局所的なシステムだけでも4つ以上の潜在的な生息地があることを指摘し、地球が特異的に独特であることを非常に懐疑的に見ています。ただし、それぞれの環境での生命の検証の課題は認めています。
実際に惑星の文脈で生命について考える必要があります。単に「ああ、温かい池があって、その池で何か面白い化学反応が起こる」というだけではありません。惑星全体として、そしてそれが経験してきたことについて考える必要があります。惑星が生命にとって良い場所かどうかを本当に理解するためには。現在、私たちはそれらの証拠を全く持っていません。そしてそのうちの1つ、もちろん火星には既に行き、その上を走っています。そのため、火星は最も完璧な実験室です。私は既に言いましたが、火星は地球以外の惑星の中で最も地球に似ています。最も近い候補の世界であり、いわゆるパンスペルミアについて私たちが議論してきた会話と特別なつながりがあります。
これは、地球が数十億年にわたって微生物生命を持っていたため、この隕石のような大きな衝突が地球を襲った際に、もし毎月brink.com/listで幸運な当選者になるか、.eduメールアドレスを持っている場合はbrink.comで確実に当選できるような美しいものがあれば、地球に大量の生命が存在した間に十分な物質が火星に到達し、第二の生物圏を種付けできたという概念です。
ここに私が持っている物体、隕石は、単純に高価すぎるため譲渡しません。私は火星の隕石の一片を持っています。1つをジョー・ローガンに、1つをスティーブン・バートレットに贈りました。彼らがそれをどうしたかは知りませんが、これらの隕石は火星から来ています。この場合、小惑星が火星の表面に衝突し、物質を放出し、最終的に地球に到達しました。
もし火星に微生物の形で物質があれば、それは地球に生命を種付けできたかもしれません。これは数年前に見つかった特定の落下物からのものですが、火星にあったという特徴をすべて持っています。しかし、逆方向に考えてみましょう。再び、生命がどれほど簡単に広がるかを確認しようとしています。これはパンスペルミアと呼ばれます。
地球に生命が存在し、特に火星の表面に液体の水があった期間中、数十億年の間に、バクテリアを含む岩石や微生物生命を含む岩石の一部が火星に到達し、長い年月をかけて、その生物圏を種付けするのに十分な量が到達した可能性があります。
理由は、もしパンスペルミアが本当に容易であれば、今までに火星で第二の創世の強力な証拠が見られるはずですが、今のところそれはありません。それは、パンスペルミアがどれほど効率的であるか、あるいは微生物が途中のすべての危険を耐えられる可能性がどれほどあるかについて、上限を設定しています。
詳細な数学を見てみましょう。パンスペルミアの計算の最初の要素は、衝突放出と移動の割合を含みます。地球が数百回の大きな衝突を経験した3-4十億年の間に、どれだけの放出イベントが発生したでしょうか。その数を大文字のNとしましょう。私たちはNを知りません。特定のサイズの弾丸をどれだけ近くで回避したかを月で見ることができますが、Nをおおよその数字、例えば100から200に設定しましょう。
イベントごとにどれだけのシュムッツ、つまり質量が放出されるでしょうか。それを大文字のMとしましょう。各大きな衝突は、10の11乗から10の12乗、つまり1兆キログラムの物質を放出する可能性があります。地球の軌道を脱出する割合は小さくなりますが、実際に惑星間軌道に入り、宇宙のハイウェイに乗って火星に到達する質量を大文字のMとしましょう。
火星に到達する割合はどれくらいでしょうか。それをPサブトランスファーと呼びましょう。軌道力学の研究では、地球から放出されたシュムッツの約0.1%から1%が最終的に火星と衝突するか、火星の大気に衝突する可能性があることがよく示唆されています。まだ着陸については話しませんが、火星も大気中で爆発的な隕石爆発を起こします。ただし、地球の大気よりもはるかに薄いので、表面に着陸する確率は高くなります。
しかし、最初に計算しなければならない要素は、移動が発生する確率です。下限では、0.01、つまり0.1%ほど低く示唆される可能性があり、仮定によっては1%ほど高くなる可能性があります。しかし、再び、私たちは範囲を持ちたいと思います。そして、この種のドレーク方程式を地球から火星への生命の移動について調整し、好みの値を入力することができます。私がそれを説明します。
火星の大気に衝突する総質量は、大文字のN×大文字のM×Pサブトランスファーです。数十億年にわたって、シナリオに応じて、年間1キログラム未満から数十または数百キログラムまでのシュムッツの時間平均フラックスが得られます。
これには大きな不確実性があります。実際に計算するのは非常に難しいですが、私たちが話しているように、火星には現在、かなりの量の地球の物質があり、この2つの姉妹惑星が現在享受しているほぼハビタブルゾーンの軌道を共有してきた過去3-4十億年の間、毎年そうなっています。
次のステップは、どれだけの微生物生命が生き残るかです。火星の大気に衝突するだけでは、火星の表面に着陸して生き残ることを想定するには十分ではありません。火星が肥沃な時期、つまり液体の水がある時期に、生命を撒くように火星に噴霧することを望んでいることを覚えておいてください。
地球から火星への旅で衝撃、宇宙の真空、宇宙線放射に耐え、再突入と着陸を生き残ることができる単一の微生物の生存確率は極めて小さい可能性があります。通常、推定値は10の-5乗、つまり10万分の1ほど大きく、10億分の1ほど小さい可能性がありますが、数兆個のこれらの微視的な微生物から始めると、わずかな割合でも数十億個が到着時に生存可能である可能性があります。
次に、私たちが創始者効果と呼ぶものがあります。これは、これらの数十億の到着者が数百万年にわたって分散し、同じ場所、時間、そして同じ適切な条件の下で集まり、火星での生命を確立し始めることができるかどうかという障害です。
火星の居住可能性は、私が深い研究をするまで知らなかったノア期と呼ばれる時期、約35-40億年前にピークを迎えたと考えられています。これは地球の最初の生物圏とほぼ重なります。水のあるクレーター湖や地熱地域が存在した場合、それが標的ゾーンですが、微生物が極地に散発的に着陸し、ここに一片、あそこに一片、持続可能な水が決してなかった場所に着陸すると、持続的な生物圏を確立することに失敗します。
これは非常にシンプルなモデリングですが、再び、このパンスペルミア効果が発生した最大および最小の確率を説明するために、これらの効果のいくつかを強調しています。この創始者効果は重要です。同じ微小環境で100万または1000万個の微生物が必要かもしれません。これらの微生物がディスコやスーパーマーケットで始まり、安定したコロニーを確立しないことにつながるリサーイヤル要因を克服するために短時間で起こらなければならないすべてのことを想像してください。
あまりに薄く広がりすぎると、生命は決してチャンスを得ません。生命は決して道を見つけないでしょう。生命は道を見つける、間違いです、サー、間違いです。これは、火星が現在生命を持たない、または少なくともそのように見える大きな理由かもしれません。パンスペルミアだけでは十分ではありませんでした。
では、定量的な例を見てみましょう。アダムが好んで行い、そして独特にうまくやっているような特定のシナリオを見てみましょう。地球に微生物がおり、火星に表面水があった約35-30億年前のこの重複期間について考えてみましょう。
その5億年の生命年の間に地球から20回の大きな放出があったと仮定しましょう。各放出が地球の脱出速度以上で1000億キログラムあったと仮定しましょう。1キログラムあたり1000万個の細胞、微生物細胞があったと仮定しましょう。これは少なくとも地球の表面近くの岩石についてはおおよそ代表的です。
移動割合が約0.5%、Pサブトランスファーが約0.5で、生存割合Pサブサバイバルが約1000万分の1、10の-7乗だと仮定しましょう。このシナリオでは、地球から火星に特別に配達された微生物の総数は約100億個です。これは非常に粗いですが、かなり控えめな推定です。
これらの100億個の微生物が5億年にわたって到着したことになります。非常に大きな数字に思えます。100億、それは多いですが、十分でしょうか？私はそうは思いません。もし火星に数千のクレーター湖や微小ニッチがあり、それぞれが一度に100万個の微生物を必要としたとすれば、私たちはちょうど閾値にいるかもしれません。いくつかのシミュレーションは成功し、いくつかは失敗するでしょう。
したがって、これは第二の生物圏の保証されたレシピではありません。そしてもちろん、もし彼らが極地に着陸したり、私が北極に行ったことがあるように、南極に液体の表面水がないように、火星に液体の表面水がなかった場合、人間の種類以外の本当の生命はそこにはありません。
これは非常に控えめですが、私たちはLexとアダムの会話に結びつけようとしています。彼らは、生命一般が宇宙に豊富にある可能性があるという一方で、進んだ文明が長続きする可能性は極めて低い、このパンスペルミアの計算が示唆するよりもはるかに低い可能性があることを議論しました。
これは長い間存在してきたモデルで、知的生命が宇宙に極めて稀であることを主張するハードステップモデルです。私たちの計算は、地球が火星に種をまく多くの機会を持っていたにもかかわらず、そこでの成功の強力な証拠を見ていないという事実を示唆しています。
それは生命の脆弱性を示しているかもしれませんし、安定した足場を確立するための厳しい要件を示しているかもしれません。または、明日生命を見つけて、この計算について私が完全に間違っているかもしれません。しかし、今日まで私たちには証拠がありません。
通常、カール・セーガンが「コンタクト」で述べたように、宇宙がとても広大で、とても余裕があり、とても住みやすい可能性があるなら、なぜ私たちは孤独なのでしょうか？しかし、それは詭弁的な議論です。
私も南極での時間に戻って言ったように、南極は地球の陸地面積の約8%を占めていますが、地球の生物多様性、生物圏の0%(良い近似値で)しか持っていません。もしすべてのことが等しく、必要なのが空間だけなら、約8%の生命を持つはずですが、最も近い桁に丸めて0%です。
アダムとLexが取り上げる質問は、知的生命と惑星の知性、知的生命と技術的文明がどのくらい続くかについてです。私は大きな疑問があると思います。私は希望を持っています。私は生命が絶対に一般的になると思います。
私はそれはある種の推測だと思います。もし生命が火星に存在しなかったなら、おそらく他のどこにも到達するための高い閾値に達していないのかもしれません。そして、他の惑星で技術的になる生命について話すことは、ある意味で愚かな試みです。なぜなら、微生物生命がなければ、より高度な多細胞の組織化された生命を得ることは非常に難しいと想像できるからです。
これは証明ではありませんが、示唆です。議論された会話は、JWSTと最終的にはハビタブル・ワールド天文台が、私たちが異常なのか、それとも無数の生きている世界の中の1つの宇宙データポイントにすぎないのかを決定的に教えてくれる可能性があることを示唆しています。
アーサー・C・クラークが言ったように、このポッドキャストの名前が示すように、可能なことの限界を決定する唯一の方法は、不可能の領域に踏み込むことです。彼はまた、宇宙に私たちは孤独か、宇宙は生命で溢れているかの2つの可能性があり、両方の可能性が同様に恐ろしいと言いました。
あなたはどう思いますか？もし私たちの太陽系で第二の生命を発見できなければ、パンスペルミアについてのこれらの計算は、扉の釘のように、月の表面のように死んでいるのでしょうか？
私は、アダムとLexが持ったこの会話を本当に愛しています。数値的な推定、確率論的思考、不確実性を考慮に入れること、私たちが知らないことを考慮すること、そしてアダムがそれをしばしば強調することは、とても素晴らしいことです。Lexが独特にうまくできるように、これらの会話を持ち、そしてそれらをとてもうまく行うのを聞くのは素晴らしいことです。
今日話してくれてありがとう。ああ、これは本当に楽しかったです。
まとめると、もし火星に生命の痕跡が見つからなければ、それは私が以前に仮定した15%または1%ほど低い確率が実際にはるかに低い、もしくは実際にゼロである可能性があることを意味するかもしれません。たとえ生命が一般的だとしても、私たちのようなエネルギーを消費する種の寿命は非常に短い可能性があります。これはフェルミのパラドックスからの別の出口です。
そのため、アダムは、彼が論文で非常にうまく行っているように、これらの質問を厳密な数学で扱う必要があると主張しています。彼の論文へのリンクを下に載せておきます。それが良い科学のすべてです。
アストロバイオロジー、地質学、気候変動、ベイズ推定のツールを使用して、私たちの独自性またはその欠如の確率について考える方法を楽しんでいただけたと思います。Pが大きいか小さいかにかかわらず、皆さんがここにいることを、そして皆さんが珍しい偶然でないことを嬉しく思います。私の素晴らしい視聴者の皆さん。
もしこの深い探求が刺激的だと感じたなら、私とアダムの2つのインタビューを探索してみてください。それらへのリンクを載せておきます。そして、何が起こっても、私たちは常に私たちの特別な視点を忘れてはいけません。私たちは存在することがわかっている唯一の生命であり、たとえ宇宙の他の場所で生命を発見したとしても、それは私たち自身の独自性と特別な性質を少しも減じることはないでしょう。
常に探求を続け、このような深い探求についてどう思ったか教えてください。これは私の専門外で、私の領域を超えていますので、そのようなコメントを期待していますが、これらのいくつかは常識的なものだと思います。使用したリソースと出典を下に示しておきます。本当にありがとうございました。また会いましょう。