[論文レビュー] Astrophysical and Biological Constraints on Radiopanspermia

Jeff Secker, Paul S. Wesson+1 more|PubMed|Jul 26, 1996

Astro and Planetary Science参考文献 4被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、宇宙ほこりの粒を介した微生物の銀河間移動（放射パンスペルミア）が、天文学的および生物学的制約のもとでどのように成立するかを検討する。現在の太陽からの紫外線放射は大多数の微生物を不活性化するが、炭素被覆による遮蔽と、太陽が赤色巨星段階に移行する際の噴出によって、生存確率が著しく向上し、星間を越えた生命の移動が可能になる。また、不活性化された遺伝物質でさえも、好適な環境では生物学的進化の種となる可能性があることが示唆される。

ABSTRACT

We have carried out a series of calculations involving bacteria and viruses embedded in dust grains, which are ejected from our solar system by radiation pressure and travel through space to other star systems. Under many conditions this type of panspermia is impractical, primarily because the ultraviolet (UV) radiation of the present Sun inactivates the micro-organisms. However, if the organisms are shielded by an absorbing material like carbon and if ejection takes place in the red-giant phase of a one solar mass star like our Sun, there is a significant probability that the micro-organisms can reach another star system alive (i.e. with only sub-lethal damage from UV and ionizing radiation). In addition to panspermia with viable micro-organisms, it is possible to seed the Galaxy with inactivated ones whose DNA and RNA fragments may provide the initial information necessary to start biological evolution in favourable environments.

研究の動機と目的

• 星間移動におけるほこりの粒を介した微生物の移動が、天文学的および生物学的制約のもとでどれほど生存可能かを評価すること。
• 微生物が星系から噴出し、別の星系に到達できるかどうかを特定すること。
• 星間移動中の紫外線および電離放射線が微生物の生存に与える影響を評価すること。
• 不活性化されたDNAやRNA断片が、適した環境で生物学的進化を引き起こす可能性を検討すること。
• 放射パンスペルミアが物理的および生物学的に現実的となる条件を特定すること。

提案手法

• 放射圧を用いた星系からのほこりの粒に埋め込まれた細菌やウイルスの噴出をモデル化すること。
• 星間移動中の紫外線および電離放射線への露出による微生物の生存率を計算すること。
• ほこりの粒内の微生物を守る炭素被覆の遮蔽効果を評価すること。
• 太陽質量1個の星の晩期的進化（赤色巨星段階）をシミュレートし、最適な噴出タイミングを特定すること。
• 生存可能な微生物が別の星系にそのままで到達する確率を評価すること。
• 好適な環境で、不活性化された遺伝物質断片が生物学的進化のテンプレートとして機能する可能性を分析すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 放射圧によって星系から噴出された場合、微生物は星間移動を生き延びられるか？
• RQ2 太陽からの紫外線および電離放射線が、噴出および移動中における微生物の生存性に与える影響は何か？
• RQ3 星間移動中の放射線から微生物を守るために、炭素被覆はどの程度効果的か？
• RQ4 生存確率を最大化するための好適な時期（例：赤色巨星段階）は存在するか？
• RQ5 微生物由来の不活性化されたDNAやRNA断片は、好適な系外惑星環境で生命の起源を引き起こす可能性があるか？

主な発見

• 現在の太陽からの紫外線放射により、ほこりの粒に埋め込まれた微生物は一般的に不活性化されるため、現在の放射パンスペルミアは現実的ではない。
• 炭素被覆による遮蔽は、紫外線および電離放射線を減衰させることで、星間移動中の微生物の生存確率を著しく向上させる。
• 太陽質量1個の星の赤色巨星段階における噴出は、生存可能な微生物が別の星系に到達する確率を高める。
• わずかに致死的でない放射線ダメージを受けた微生物が、星間移動を生き延び、他の場所に生命をもたらす可能性が非無視的である。
• 微生物由来の不活性化されたDNAおよびRNA断片は、好適な惑星環境で生物学的進化を引き起こすために必要な遺伝情報を保持している可能性がある。
• 本研究の結論として、現在の太陽状態では生存可能なパンスペルミアは不確実であるが、特定の天文学的および遮蔽条件のもとでは現実的になる。