天文学者、初めてハビタブルゾーンの岩石系太陽系外惑星に大気を確認：LHS 1140bのヘリウム豊富な大気

天文学者らは、別の恒星のハビタブルゾーン内にある岩石惑星に初めて大気が存在することを確認した。太陽系外惑星 LHS 1140b（LHS 1140 bとも表記）は、くじら座の方角、地球からわずか48光年の距離に位置する「スーパーアース」（巨大地球型惑星）だ。最新の観測により、この惑星がヘリウムに富む大気を持つことが明らかになった。これは、太陽系外における生命探査における記念碑的な進歩である。

天文学者らが確認したこと

ハーバード大学／シカゴ大学の惑星科学者Collin Cherubim氏が率いる研究チームは、チリのマゼラン・クレイ望遠鏡を用いてLHS 1140bから漏れ出るヘリウムを検出した。この研究成果は科学誌『Science』に掲載され、惑星がヘリウムを積極的に補充していること、つまり大気を安定して維持しており、不毛で大気のない岩石ではないことを示している。

「これは、太陽系外のハビタブルゾーンにある岩石惑星において、実際に観測によって大気が確認された初めてのケースです」とCherubim氏は述べている。

惑星の主な特徴

• 種別: スーパーアース（岩石惑星）
• 距離: 地球から約48光年
• サイズ: 地球の直径の約1.7倍、質量の約5.6倍
• 恒星: 約50億歳の赤色矮星LHS 1140を周回。質量は太陽のわずか15%
• 公転周期: 約24.7日ごとに恒星の前を横切る（トランジット）
• 位置: ハビタブルゾーン（生命居住可能領域）内。地表に液体の水が存在できる温度領域

この発見が革命的である理由

初のケース: これまで天文学者は、大型のガス惑星やハビタブルゾーン外の惑星でのみ大気を検出していた。LHS 1140bは、ハビタブルゾーン内で大気の存在が確認された初めての岩石（地球型）惑星である。

生命の3要素: 我々の知る生命にとって、惑星は岩石質であること、液体の水が存在できる適温であること、そして大気を持つことが必要だ。LHS 1140bは、これら3つの条件すべてを満たすことが確認された唯一の太陽系外惑星となった。Cherubim氏は「現時点では、この惑星に生命が存在するという証拠はありません。しかし、すべての重要な基本的構成要素は揃っていると確信しています」と語っている。

生命探査の最有力候補: この組み合わせにより、LHS 1140bは宇宙生物学（アストロバイオロジー）における単独最高の観測ターゲットとなった。今後のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）による観測では、その大気中の酸素、メタン、水蒸気などのバイオシグネチャーガス（生命存在指標ガス）を探査できる。

他の惑星への示唆: ハビタブルゾーン内の近傍の岩石惑星が大気を保持できるという発見は、「生命を維持するために必要な性質を持つ、我々の惑星と似た世界が多数存在するという考えを強化するもの」である。

発見への道のり

LHS 1140bは、2017年にMEarthプロジェクトによってトランジット法（惑星が恒星の前を通過する際の減光を検出する方法）を用いて初めて発見された。初期の観測から大気を保持している可能性が示唆されていたが、2026年のヘリウム検出により、直接的かつ観測的に初めて大気の存在が確認された。

2024年にJWSTを用いた先行研究では、LHS 1140bの水素に富む大気の可能性が否定され、代わりに窒素、水蒸気、二酸化炭素で構成される高密度の大気の可能性が示唆されていた。今回の新たなヘリウム検出は大気の存在を確定させ、それが時間的に安定していることを示している。

今後の展望

LHS 1140bの大気確認は、太陽系外惑星科学に新たな章を開く。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡により、天文学者は現在、大気中に含まれる具体的なガスの特定を試みることができる。これは、生物活動に関連する化学的特徴を検出する可能性も秘めている。また、LHS 1140bにはユニークな特徴も提唱されている。一部の科学者は、片側に恒久的な液体の海、反対側に氷を持つ「アイボール・プラネット」（眼球惑星）である可能性を指摘している。

LHS 1140bに生命が存在するか否かに関わらず、その大気の存在が確認されたという事実は、ハビタブルゾーン内の岩石惑星が生命に必要な条件を維持できることを証明している。この発見は、銀河系にどれほど多くの地球のような世界が存在するかという我々の理解を根本から変えるものだ。