image: Abiotic oxygen can be produced from water in the presence of titanium oxide and an electron acceptor under UV light. Our report suggests that this photocatalytic reaction can supply significant amount of abiotic oxygen on habitable extrasolar planets. view more
Credit: National Institutes of Natural Sciences (NINS)
宇宙の中で、この地球は生命が宿る星であり、植物の光合成によって酸素がうみだされ、酸素を豊富にたたえています。これによって、動物など多様な生命が地球に存在できています。自然科学研究機構では、2015年4月にアストロバイオロジーセンターをたちあげ、天文学とさまざまな科学との融合による「宇宙における生命」研究を推進しています。今回、このアストロバイオロジーセンターの成田憲保 特任助教（自然科学研究機構・国立天文台（併任））と、同機構・分子科学研究所の正岡重行 准教授らの共同研究グループは、生命が必ずしもいなくても、酸素を豊富に保持する地球型惑星が存在しうることを理論的に明らかにしました。今回の研究成果は、これまで行われてこなかった天文学と分子科学の融合的研究としても注目されるもので、さまざまな学問分野の連携によるアストロバイオロジー研究の取り組みが重要であることを示しています。本研究は英科学誌サイエンティフィック・レポート（Nature系姉妹誌）の９月１０日号に掲載されます。
これまで、惑星に酸素がある条件として、惑星に光合成を行う生命が存在していることが必須条件のように考えられてきました。現在、宇宙における生命探索が盛んに行われ始めていますが、太陽系外惑星に生命の兆候を探す際に、酸素大気があれば必ず生命がいるという考えから、酸素をバイオマーカーとして生命探索を行うことが考えられてきました。しかしながら、非生物的な化学反応が太陽系外惑星の大気形成に与える影響は、これまであまり考えられてきませんでした。今回、研究チームは、太陽系の地球型惑星や衛星などにも豊富に存在している酸化チタンの光触媒反応によって、非生物的に酸素が発生することに着目しました。その上で、地球に類似した環境の惑星を仮定した場合に、惑星表層の0.05%程度（地球でいえば北海道の面積以下）で酸化チタンの光触媒反応が継続すると、現在の地球と同程度の酸素大気が発生・維持されることが推定できました。また、さまざまな質量・温度の恒星を主星として仮定し、その光強度による惑星での酸素発生可能量を見積もったところ、最もこのメカニズムの反応が起こりにくい低温度星の場合でも、惑星表層のおよそ3%で酸化チタンの光触媒反応が起こると、非生物的に酸素大気が発生・維持されることが推定されました。つまり、光合成を行う生物が存在しなくても、太陽系外の生命居住可能惑星に地球と同程度の酸素大気が発生してしまう可能性が十分にあることを明らかにしました。
研究チームを率いた成田特任助教は、「将来の天文観測によって太陽系外惑星に生命が存在するかどうかを研究するためには、何が生命存在の決定的証拠となるのかについて、さまざまな学問分野の知見を取り入れたアストロバイオロジー研究の取り組みが重要です。今回の研究によって、酸素大気があれば必ず生命がいるというわけではないことがわかり、あらたなバイオマーカーも検討していく必要がでてきました。」と言っています。
###
論文情報
掲載誌：Scientific Reports
タイトル： Titania may produce abiotic oxygen atmospheres on habitable exoplanets
著者：Norio Narita1,2,3, Takafumi Enomoto3,4, Shigeyuki Masaoka3,4,
Nobuhiko Kusakabe2
所属 1. Astrobiology Center, 2: National Astronomical Observatory of Japan, 3: SOKENDAI (The Graduate University for Advanced Studies), 4:Institute for Molecular Science
掲載予定日：2015年9月10日 （解禁日 9月10日18時 日本時間）
連絡先
（研究に関すること）
自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター 特任助教
成田 憲保
E-mail: norio.narita@nao.ac.jp
Tel: 0422-34-3543,
（広報に関すること）
自然科学研究機構（NINS)
研究力強化推進本部 小 泉 周
事務局 企画連携課 木 村 隼 生
E-mail：a.koizumi@nins.jp [広報担当：小泉]
nins-kikakurenkei@nins.jp [企画連携課]
電話：03-5425-1898 FAX：03-5425-2049
自然科学研究機構国立天文台 天文情報センター広報室長 平松正顕
Email: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp
自然科学研究機構・分子科学研究所・広報室
E-mail: kouhou@ims.ac.jp
TEL/FAX：0564-55-7262
Journal
Scientific Reports