地球の生命を可能にした酸素の狭い範囲を科学者が特定

チューリッヒ工科大学の研究チームは、地球が核の形成過程において、生命にとって不可欠なリンと窒素を利用可能な状態に保つ「適切な量」の酸素を保持していたことを突き止めた。酸素が多すぎても少なすぎても、これらの元素は閉じ込められるか、失われていた可能性がある。この発見は、居住可能性にとって極めて重要な化学的な「ゴルディロックス・ゾーン(適温領域)」の存在を浮き彫りにした。

惑星は溶融した岩石として始まり、物質は密度によって分離していく。鉄のような重い金属は沈み込んで核を形成し、軽い物質はマントルや地殻を形成する。チューリッヒ工科大学の生命の起源と普及センターのポストドクトラル研究員クレイグ・ウォルトン氏とマリア・シェーンベヒラー教授によると、この段階での酸素濃度が、リンと窒素の利用可能性を左右する決定的な要因となる。約46億年前、地球は完璧なバランスを達成したとウォルトン氏は説明する。「惑星の核が形成される過程において、リンと窒素が惑星の表面に残るためには、正確かつ適切な量の酸素が存在する必要があります」。リンはDNA、RNA、細胞エネルギーの生成を助け、窒素は生命に不可欠なタンパク質を構成する。ネイチャー・アストロノミー誌に掲載されたウォルトン氏らによるモデルは、両元素が十分な量でマントル内に留まるための「化学的ゴルディロックス・ゾーン」と呼ばれる、狭い中程度の酸素範囲を特定した。ウォルトン氏はさらにこう付け加えた。「私たちのモデルは、地球がまさにこの範囲内にあることを明確に示しています。核形成時に酸素が少しでも多かったり少なかったりすれば、生命の発展に十分なリンや窒素は存在しなかったでしょう」。対照的に火星はこのゾーンから外れており、リンはより多く保持したものの窒素が不足しており、生命が存在する可能性を難しくしている。この研究は、太陽系外惑星の居住可能性の評価を、水の存在の確認からさらに踏み込むべきだと説いている。惑星は核形成の段階からこれらの元素を保持していなければならない。ウォルトン氏は、惑星は類似した物質から形成されるため、恒星の組成が酸素レベルに影響を与えると指摘する。「これにより、他の惑星で生命を探す作業がより具体的になります。私たちは、太陽に似た恒星を持つ太陽系を探すべきです」と彼は述べた。

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