宇宙人は存在する？センター試験の問題で天文宇宙検定のお勉強！

突然ですが皆さんは、宇宙人はいると思いますか？

私は、かなりの高確率でいると考えます。

誤解しないでください、オカルトではありません。科学的思考による帰結です。

今日は、センター試験時代の良問をご紹介しながら、宇宙人の存在について考えてみましょう。天文宇宙検定２級の範囲です。

☆問題篇

問題：
太陽系の惑星のうち、生命の存在が確認されているのは地球だけである。
最近、太陽系以外にも惑星系が続々発見されているが、これらの惑星系に生命が存在しているかどうかはまだわかっていない。
地球に存在するような生命が発生するためには、液体の水の存在が必要であると考えられる。
将来、これらの惑星系に生命が発見されれば、生命発生の条件がより明らかになると期待される。

今仮に、２つの惑星系（惑星系Ｐと惑星系Ｑ）のうち、惑星系Ｐの内側から数えて２番目と、惑星系Ｑの内側から数えて４番目の惑星にのみ生命が発生したとする。
ヒナさんは、個々の惑星を内側から順にＰ１、Ｐ２、Ｐ３、…、およびＱ１、Ｑ２、Ｑ３、…と番号をつけて、生命発生の条件を論理的に考察してみた。

✅問１　はじめに太陽系について考える。地球にしか生命は存在せず、火星や金星に生命が存在できない理由を、上記文章の内容を踏まえて説明せよ。

✅問２　ヒナさんは「惑星の表面温度がある範囲にあれば必ず生命が発生する」という仮説をたてた。この仮説が惑星系ＰとＱで成り立っているだろうか。
惑星系ＰとＱの個々の惑星の表面温度を図１に示す。
ここで、生命が発生した惑星Ｐ２とＱ４は、白抜きの記号で表す。

図１を見て、ヒナさんの仮説を否定する事実を説明せよ。

✅問３　惑星に生命が発生する条件を見いだすために、ヒナさんは図２に示すア～エの４つのグラフを作った。グラフの中では、生命発生の条件を明らかにするために惑星系ＰとＱを区別せずに同じ記号で表す。

図２より、生命発生の条件を推論し説明せよ。

☆解説篇　問１　水が液体でいられるのは地球だけ

いかがでしたか？今日は本格的に、宇宙生物学に挑戦していただきました。

非常におもしろい問題だと思います。さすがはセンター試験！⭐

※センター試験なので実際にはマークシート式でしたが、この記事では説明問題に改めています。

では早速ですが問１から。問題文中に「生命が発生するためには、液体の水の存在が必要」とはっきり書いてあるから、これは簡単でしょう。

もちろん解答例は、

「金星は太陽に近いため高温で、火星は太陽から遠いため低温で、いずれも液体の水が存在できないから」

水が液体でいられるのは融点と沸点の間、すなわち０℃～100℃だけです（１気圧下の場合）。

この条件を満たせるのが「地球」だけなんですね。

太陽に近すぎても遠すぎてもダメなんです。

☆解説篇　問２　温度だけじゃダメよ

前菜は終わっていよいよメインディッシュの問２。

もし温度だけで生命の存在・不存在が決するのであれば、明らかにおかしい点がありますね。

そうです。Ｐ３です。

もしヒナさんの仮説が正しいならば、生命の存在しているＰ２の0℃～Ｑ４の50℃の範囲の温度にさえあれば、どの惑星にも生命が存在することになるはずですが、Ｐ３には生命が存在していません。

ですから解答例は、

「Ｐ３の表面温度がＰ２より低く、Ｑ４より高いという事実」

以上の考察より、ヒナさんの仮説は残念ながら否定されてしまいました。生命が存在できるか否かは、温度だけで決まるわけではなかったのです。

☆解説篇　問３　生命存在の条件とは？

さあ、いよいよ真打登場、問３です。

今の問２の考え方を応用すると、ヒナさんが作成した４つのグラフのうち、生命存在の条件を的確に表現できているものはアのみということがわかります。

なぜならば、イ～エのグラフはどれも、白丸（生命存在）と白丸の間に黒丸（生命不存在）が入り込んでしまっています。ということは、生命発生の条件を適切に抽出できていないということですね。

つまり、アのグラフだけを見ればよいということになります。アのグラフの縦軸と横軸が表しているもの、この２つこそが、生命発生の条件と推測できます。

よって解答例は、

「表面温度と表面の重力が、共にある範囲にあること」
（もちろん「ある範囲」を明示すればなおよい）

要するに、地球と同じくらいの表面温度と重力の大きさ、この２つの条件を満たすような惑星が地球以外にもあるならば、生命、すなわち宇宙人がいるということです。

☆ハビタブルゾーンとは？

問１でみたように、表面温度は主に太陽などの恒星からの距離（公転半径）に依存し、また過去の記事でご説明したように、重力の大きさは主として天体の質量に依存します。

ですので実際の研究では、横軸に公転半径、縦軸に恒星の質量をとったグラフが作成されます。公転半径と天体の質量がともにある範囲にあれば、液体の水が存在できる、すなわち生命が存在する可能性があるというわけです。

もうちょっと易しい言い方をすると、恒星（太陽など）からの距離がちょうどよくて、かつ星の重さ（大きさ）もちょうどよい、そんな惑星にだけ生命が発生し得るのです。

上記２つの条件を満たすような軌道領域を「ハビタブルゾーン」（Habitable Zone、HZ。生命居住可能領域）と呼んでいます。
もちろん太陽系ではバビタブルゾーン内にあるのは地球だけです。

☆結論　宇宙人は高確率で存在する！

広大な宇宙の中には、太陽系以外にもいくつか、ハビタブルゾーン内に位置する惑星が発見されています。

生命が存在できる、２つの条件をちょうどよく満たすような確率はごくわずか。その意味では地球は「奇跡の星」です。

でも、宇宙にはとても多くの星がありますから、宇宙のどこかには、地球みたいに生命の存在できる星があってもまったく不思議ではありません。むしろなきゃおかしい。地球だけが特別なはずがありませんからね。

宝くじで１等が当たる確率はとても小さいけれど、宝くじを何億枚も買い占めたら高確率で１等がいくつも当たるのと一緒です😝

ですから、地球人以外の生命、すなわち宇宙人は極めて高確率で存在する。それが科学的思考の帰結というわけです。

☆宇宙人はいるけど交信はたぶんできない

え？宇宙人が怖いって？👽

心配しなくても、その宇宙人は地球に来られませんよたぶん。

だって、人類はいまだに月にしか行けてません。隣の惑星にすら行けません（探査機は飛ばしてます）。

現在、地球から最も遠くにある人工物体は、1977年に打ち上げられたボイジャー1号という探査機です。2020年6月現在で、太陽から約224億km（約150 天文単位 (au)。天文単位とは、太陽と地球との距離、約1.5億kmを１とする単位です。)離れたところを、秒速約17.027kmで飛行中です。

地球との通信のための電波は、片道だけで約17時間かかります。仮にLINEできたとして、おはアヤ💕と送っても17時間は既読にならず、相手から返信が来るのはそれから更に17時間後です💦

太陽系からほんの少し出ただけでもこんな感じです。宇宙の果ては光速でも138億年もかかります。めっちゃ遠すぎてお互いが交信するなんか不可能です。

ボイジャーには、太陽系外の惑星に住むと思われる地球外知的生命体に向けたメッセージとして、「地球の音」(The sounds of Earth) というタイトルの金めっきされた銅板製レコードが積まれています。レコードというのが時代を感じさせますね💦でも残念ながら、仮に誰かがレコードを見つけてくれる日が来るとしても、それは何万年も何億年も先の話になるでしょう。

ですから、宇宙のどこかに宇宙人はいる。でも、お互い連絡を取り合えることは、少なくとも私たちが生きている間にはたぶんないのです。安心しましたか？それとも残念に思いますか？

☆まとめ

✅生命が発生するためには、液体の水の存在が必要

✅液体の水が存在するためには、恒星からの距離も星の重さ（大きさ）もちょうどよい範囲にある必要がある（ハビタブルゾーン）

✅宇宙人は高確率で存在するけれど、交信することもまた高確率で不可能

センター試験はこういうおもしろい問題がたくさん出ていたんですよ。

「マーク式は暗記知識しか測れない」とか言ってセンター試験を廃止してしまった、知性軽視で学者蔑視のどこかの誰かに教えてあげたいですね😝

今日は天文宇宙検定２級の範囲、ハビタブルゾーンという概念について勉強しました🙇‍♀️

ゆっくり夜空を眺めながら、どこかにきっといるに違いない宇宙人に想いを馳せてみるのも、また趣があるのではないでしょうか⭐

以上です。また別の記事でお逢いできますように。またねー！🧡

※今年の天文宇宙検定は11/22。コぺル＆アヤは今後も天文宇宙の話題を取り上げます！⭐（出願は今日10/15で〆切です）

＜併せて読みたい！＞

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