SF映画を見たことのある人ならちょっと驚くかもしれないが、天文学者が別の恒星のハビタブルゾーンにある岩石系の地球類似惑星に大気を検出した。7月16日に『Science』に掲載されたこの発見は、地球と同程度の温度と岩石組成を持つ惑星が太陽系外に存在し、生命を維持できる可能性があるという最も強力な証拠を提供する。

「大気は惑星が生命を維持するために不可欠です」と、ハーバード大学で地球惑星科学の博士号を取得したばかりの筆頭著者コリン・ケルビム氏は述べた。「別の恒星のハビタブルゾーンにある岩石惑星に大気を発見したのはこれが初めてです。」

問題の惑星はLHS 1140 bで、地球から約48光年離れた岩石系太陽系外惑星である。赤色矮星のハビタブルゾーン（表面に液体の水が存在できるゴルディロックス領域）を公転している。検出は、チリのマゼラン天文台にあるWarm Infrared Echelle (WINERED) Spectrographを使用して、惑星から逃げ出すヘリウムの観測によって行われた。

科学者たちは数千の太陽系外惑星を特定しており、その中にはハビタブルゾーンにある岩石惑星もいくつか含まれているが、それらの惑星に大気があるかどうかを確認することは、太陽系外惑星研究における最も厄介な課題の一つだった。「20年前、私たちは他の地球型惑星が存在するかどうかさえ疑問に思っていました」と、ハーバード大学の環境科学・工学ゴードン・マッケイ教授でケルビム氏の論文指導教官の一人であるロビン・ワーズワース氏は語った。「その後、それらが一般的であることがわかり、ハビタブルゾーンにあるものもいくつか見つかりました。次の疑問は、そのうちのどれかが大気を維持できているかどうかでした。今、少なくとも一つはあることがわかりました。」

ケルビム氏と同僚たちは、LHS 1140 bの上層大気に大量のヘリウムが含まれ、ゆっくりと宇宙に逃げ出していると予測する理論モデルを開発した。彼らは、LHS 1140 bと別の惑星が同じ夜に恒星の前を横切るという珍しいイベントの際にその予測を検証した。2番目の惑星は大気の兆候を示さなかった。しかしLHS 1140 bは、ヘリウムが逃げ出す明確な信号を発しており、まだ大気を保持している証拠となった。

ケルビム氏の共同指導教官でハーバード大学天文学部長のデビッド・シャルボノー氏は、当初この計画が成功するかどうか疑っていた。「コリンは既知の惑星を分析し、この惑星にはヘリウム大気があると予測しました」とシャルボノー氏は語った。「それから彼は望遠鏡の時間を確保し、データを取得し、検出は統計的に堅固でした。」

この発見は、天文学者が宇宙に逃げ出すガスを探すことで、地上から岩石系太陽系外惑星の大気を研究できる可能性を示唆している。天文学者たちは、LHS 1140 bの大気が30億年以上も存続していると推定しており、追加観測の特に有望なターゲットとなっている。ケルビム氏は、大気の完全な化学組成を特定し、最終的には惑星に表面海洋やその他の居住可能性の特徴があるかどうかを判断したいと考えている。彼と同僚たちはまた、このモデルを使って追加の岩石惑星を探す計画だ。「これはモデルの検証であり、今後さらに多くの観測が行われる最初のものになることを願っています」と彼は語った。