ハビタブルである可能性のある惑星も銀河に多くあることがわかった。では、そのうちどれだけの世界に、命は生まれたのだろうか？

「ハビタブル」とは英語で居住可能の意味だが、必ずしも命を宿すと限らない。たとえば火星はハビタブル・ゾーンの中にあるが、大気と液体の水を失い、少なくとも地表には生命の営みはなさそうだ。ではどうすれば、系外惑星が生命溢れる世界かどうかを知ることができるのだろうか。

必要なのは「直接撮像」だ。つまり、惑星からの光を直接望遠鏡で捉える事である。現在までに発見されたほぼ全ての惑星は、星の「ふらつき」や「またたき」など、存在の間接的証拠を掴んだに過ぎない。

そしてこれが技術的に途方もなく難しい。中心の星の明るさに比べて惑星が暗すぎるからだ。たとえば遠くの星から見ると、地球の明るさは太陽のおよそ一〇〇億分の一でしかない。惑星からの光子は確かに地球に届いてはいる。だが、ネオンで眩しい街を飛ぶホタルのように、惑星から届く微かな光は中心の星の明るさに隠されてしまうからだ。

いくつか考えられている方法の一つが「コロナグラフ」である。アイデアは至って単純だ。中心の星を板で隠す。すると周りの暗い惑星が見える。望遠鏡の中で人工的に皆既日食を起こすようなものである。

その先駆けが、2020年代に打ち上げ予定のＷＦＩＲＳＴと呼ばれる次世代宇宙望遠鏡だ。主鏡の面積はハッブル宇宙望遠鏡とほぼ同じ。実はこの望遠鏡、アメリカ国家偵察局（ＮＲＯ）が使わなかったスパイ衛星をＮＡＳＡに寄付したものである。それにコロナグラフを追加し、地球ではなく宇宙へ向ければ、恒星から３〜10天文単位離れた海王星サイズ（直径が地球の約五倍）以上の惑星を直接撮像できる。

だが、ハビタブルゾーンにある地球サイズの惑星を直接撮像するにはまだ性能が足りない。それを可能にするのが、現在プリンストン大学とＮＡＳＡ、ＪＰＬで研究されている「スターシェード」と呼ばれるアイデアだ。別名はスペース・サンフラワー（宇宙ひまわり）。このアイデアの鍵が、ひまわりのような形にあるからだ。

スターシェードは次ページにあるような、直径数十メートルの宇宙に浮かぶ巨大なひまわり型の遮蔽板で、宇宙望遠鏡とセットで機能する。これを宇宙望遠鏡から５万キロほど離して浮かべ、 星の光を隠す。このひまわりの形は、縁から漏れる回折光がお互いに干渉して絶妙に打ち消しあうように設計されている。すると星の光に隠された小さな惑星の光が見えてくるのである！

しかし、「直接撮像」といっても、たとえばアポロが撮影した丸い地球のような写真が撮れるわけではない。どんなに優れた望遠鏡を使っても、系外惑星は１ピクセルより大きくはならない。川や森や街はおろか、大陸も、海も、雲も、１ピクセルの点では見分ける事は不可能だ。一体、科学者はどうやって１ピクセルから、命の証拠をつかもうとしているのだろうか？

鍵は「虹」を作ることにある。１ピクセルの星の光をプリズムに入れると色が分解され、赤から紫までの虹のグラデーションになる。これを「スペクトル」と呼ぶ。スペクトルをよく見ると、虫食いのように「吸収線」が入っている。それぞれの物質は特定の波長の光を吸収するから、その波長が虹から抜け落ちて黒い吸収線になるのだ。いわば物質の「指紋」のようなものである。まるで刑事が犯行現場に残された指紋から犯人を特定するように、どの吸収線がスペクトルから見つかるかを調べることで、惑星に含まれる大気の組成がわかる。

もし惑星の大気に酸素が検出されれば、怪しい。なぜなら酸素は非常に反応性の高いガスで、放っておけばすぐに何かと結合して大気から消えてしまうからだ。地球の大気に20％もの酸素があるのは、言うまでもなく植物が供給し続けているからだ。

もし惑星の大気に酸素と共にメタンが検出されれば、さらに怪しい。メタンはすぐに酸素と反応して二酸化炭素と水になってしまうからだ。だが、牛がゲップをするとメタンが出る。微生物もメタンを出すものがいる。人間の産業活動からも発生する。地球の大気に微量だがメタンが存在するのはそのためだ。

だから、もし系外惑星の１ピクセルの光から酸素やメタンの指紋が見つかれば、「何か」がそれらのガスを生産し続けているはずだ。その「何か」が生命である確率は高い。酸素やメタンなど生命の存在を示唆する物質のことを「バイオシグネチャー」と呼ぶ。

もし遠くの惑星からバイオシグネチャーが検出されたら。やはり次はその世界の「姿」を見たいだろう。１ピクセルのドットではなく、丸く青い惑星を映像として捉えたいだろう。

一つの方法はもちろん、途方もなく大きな望遠鏡を作ることだ。ひとつの巨大望遠鏡を作る必要はない。無数の宇宙望遠鏡や地球・月に建設された天文台を連携させることで、仮想的なひとつの巨大望遠鏡にすることができる（開口合成という）。

だがもうひとつ、面白い方法がある。太陽の重力レンズを使う方法だ。アインシュタインの一般相対論によれば、重力によって光は曲がる。つまり重力の大きい星はレンズのように働く。それが重力レンズだ。ならば、太陽の重力レンズを使えば太陽系のサイズの望遠鏡を作れる。それがアイデアだ。

そのためには、太陽の重力レンズにより光が集まる点、つまり焦点に宇宙望遠鏡を浮かべればいい。太陽重力レンズの焦点はおよそ５５０天文単位から始まる。太陽から冥王星の平均距離の14倍もの距離である。太陽のコロナなどの影響を考えれば、理想的には1000天文単位ほど先まで行かなくてはならないかもしれない。絶望的に遠く感じるかもしれないが、単位を変えればたったの0.015光年である。系外惑星を持つ惑星まで宇宙船を送るのに比べれば、ほんの近所に行くようなものだ。

ここに宇宙望遠鏡を浮かべれば、人類がかつて見たことのない宇宙の深みを、手に取るように見ることができる。系外惑星の大陸の形が見えるだろう。どこが植生に覆われているかも見えるだろう。運河やダムなど人工物も見えるかもしれない。夜の闇に街明かりが見えるかもしれない。巨大な宇宙太陽光発電所や、天にそびえる宇宙エレベーターも見えるかもしれない。

（つづく）