生命存在指標

生命存在指標（せいめいそんざいしひょう）

生物の存在を示す痕跡や手がかりを観測するための多様な指標を「生命存在指標」と呼びます。英語では「biosignature（バイオシグナチャー）」と呼ばれ、宇宙生物学や系外惑星探査において、地球外生命を探す上で極めて重要な概念です。

名称と表記のゆれ

英語のbiosignatureは、日本語では主に「生命存在指標」と訳されます。しかし、英語の音写については「バイオシグナチャー」「バイオシグネチャー」「バイオシグニチャー」など、複数の表記が見られます。また、「バイオマーカー」という言葉が使われることもありますが、これは医学分野で病気の診断や進行度を測るために用いられる生体内の物質（タンパク質濃度など）を指す場合もあり、混同に注意が必要です。

生命存在指標の検出方法

生命存在指標を検出する方法は、大きく分けて二つあります。

一つは、対象となる天体から直接サンプルを入手し、分析を行う方法です。過去の地球や、火星、月のサンプルなど、太陽系内の天体であればこの方法が可能となる場合があります。

もう一つは、リモートセンシングによる検出です。これは遠隔地から観測を行い、サンプルを直接手にすることなく情報を得る方法です。特に、遠く離れた太陽系外惑星における生命探査では、このリモートセンシングが主要な手段となります。

リモートセンシングによる主要な生命存在指標

リモートセンシングによって検出が期待される生命存在指標は、主に以下の三種類に分類できます。

1. 大気組成

生命活動は周囲の環境に影響を与え、特に惑星の大気組成を特徴的に変化させることがあります。例えば、地球大気に酸素やオゾンが多く存在する状態は、光合成を行う生物の活動と密接に関わっています。これらの気体が非生物的なプロセスだけでは説明できないほど高い濃度で存在する場合、生命の兆候と見なされることがあります。大気組成は、遠方からの分光観測によって調べることが可能です。

ただし、酸素やオゾンは水の光分解など非生物的なプロセスでも生成される可能性があるため、これらの気体が単独で検出されただけでは、必ずしも生命存在の確実な証拠とは見なされなくなってきています。他の指標や文脈と合わせて判断することが重要です。

2. 地表の特徴

惑星の広範囲に生物が存在する場合、その表面が反射する光のパターンに特徴的な変化が生じることがあります。植物などが密集して存在する場合に見られる「レッドエッジ」はその代表例です。植物の葉は光合成に必要な赤や青色の光をよく吸収し、緑色の光を強く反射するため、波長がおよそ700ナノメートルの近赤外線域で反射率が急激に高まる現象が見られます。このような特徴的な反射パターンは、高精度な望遠鏡による惑星の直接撮像と分光観測によって捉えることが期待されます。

3. 時間的な変化

生物の活動レベルは、惑星の自転による昼夜の変化や季節変動などによって変動することがあります。もし生命が存在し、その活動が時間と共に変化するならば、大気組成や地表の特徴といった他の生命存在指標もそれに伴って変化する可能性があります。非生物的なプロセスだけでは説明できない周期的な変動が観測されれば、それ自体が生命存在の有力な手がかりとなり得ます。

生物起源の物質や構造

過去に生命が存在したかどうか、あるいはどのような生命であったかを調べる際には、生命活動によって作り出された物質や、生物が形成した構造を分析することも重要な生命存在指標となります。微化石やストロマトライト（微生物の活動によって作られる層状の構造物）などがその例です。また、核酸、タンパク質、脂質、アミノ酸、ケロゲンといった生体分子や、岩石や堆積物中に見られる生物由来の独特な微細構造なども、生命の痕跡として手掛かりとなります。

例えば、炭酸塩岩中のバクテリアが形成する細孔は、非生物的な要因で生じた孔とはサイズや形状、パターンが異なることが知られています。かつて火星由来の隕石（ALH84001）の中から見つかった磁鉄鉱の結晶が生物由来ではないかとして議論されたこともありますが、そのサイズなどから非生物的な形成過程でも説明可能とする意見が優勢となり、形状のみで生命由来と断定することの難しさが認識されるに至りました。

生命存在指標の研究は、地球外生命探索における重要な一歩であり、将来の探査計画において中心的な役割を果たすと考えられています。

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