人類が遠い惑星に住むための独創的なアイデア
遠い惑星の環境が生存に適さなかった場合、星間飛行を終えた地球からの移住者たちにはどのような選択肢があるのでしょうか？（写真：一期一会／PIXTA）
民間企業による宇宙飛行が実施されるなど、宇宙はかつてないほど身近になっている。しかし、太陽系を離れた恒星への旅についてはどうだろうか？ 私たちはいつか、遠い星まで出かけ、そこに住むことも可能になるのだろうか？
今回、NASAのテクノロジストである物理学者が、光子ロケットや静電セイル、反物質駆動、ワープ航法など、太陽系外の恒星への旅の可能性について本気で考察した『人類は宇宙のどこまで旅できるのか：これからの「遠い恒星への旅」の科学とテクノロジー』より、一部抜粋、編集のうえ、お届けする。
宇宙旅行の目的地での生活
SFではしばしば、星間旅行の終点での新しい生活が楽観的に描かれる。
そもそも1960年代、アメリカのテレビドラマ『スター・トレック』シリーズのカーク船長、ミスター・スポック、そしてドクター・マッコイが惑星連邦を救うために冒険するなかで、地球に似た惑星を次々と訪れるのを見て、視聴者は毎週わくわくしたのだ。
この伝統は20年後、ピカード艦長とカウンセラー・トロイに引き継がれ、その後も何シーズンにもわたって継続した。たまには彼らが人間には適さない環境の惑星に出会うこともあったが、それはめったにないことだった。
21世紀に入ってすぐアメリカで放映された『GALACTICA／ギャラクティカ』では人類のコロニー惑星が12個存在し、どれも地球に似た環境で、人間が大勢生活している。彼らはこれらの思いがけなくも地球にそっくりな惑星で繁栄しているのである。
『スター・ウォーズ』は、コルサント、ダゴバ、そして、タトゥイーン（ルークの故郷）の3つの惑星で基本的に同様の設定をした。
SF小説の分野でも、この種の人間に優しい惑星は、やはり頻繁に登場する。アイザック・アシモフの『ファウンデーション』シリーズに出てくる銀河帝国もその一例で、帝国に含まれる数百万の惑星に人間が入植しており、帝国の首都があるトランターもその1つだ。
デイヴィッド・ウェーバーの『オナー・ハリントン』シリーズには、人間が居住できる惑星が無数に出てくるが、主なものにはマンティコア、ヘイヴンなどがある。そのような惑星が現実の世界――と言うより、現実の天の川銀河――に存在する可能性は極めて低い。
今日の地球の環境は偶然の賜物
現在天文学と古生物学で知られていることからすると、地球の環境は数十億年にわたる歴史で起こったさまざまな出来事によって生まれたものだが、これらの出来事がどこか別の場所でも起こる可能性は非常に低い。
生物に優しい惑星がどこか別のところにあるわけないと言っているのではない。ただ、そんな地球の生物に適合する環境がすでに出来上がっているような惑星はおそらく他には存在しないだろうと言っているだけだ。
地球の歴史で起こった重要な出来事のうち、たった1つでも起こらなかったり、少しだけ違う形で起こったり、あるいは、別の時代に起こっていたなら、今日の地球はまったく違っていただろう。
もしも地球の軌道がもっと太陽に近かったなら、地球は金星に似ていたかもしれないし、もっと太陽から遠かったなら、火星に似ていたかもしれない。強力な磁場と、紫外線をカットしてくれるオゾン層とがなかったなら、地球の表面は絶えず放射に曝され、私たちが知っているような生物は存在しないかもしれない。
また、地球にこれほどの量の水が存在しなかったとしたら、私たちが存続するのに不可欠な酸素を生み出す、光合成を行う植物、藻、そしてバクテリアは十分には存在しないだろう。このような、人間をはじめとする生物に不都合な可能性は枚挙にいとまがない。
太陽以外の恒星を周回している惑星に私たちが旅するとき、たとえその恒星系のハビタブルゾーン〔訳注 恒星系で、主星である恒星からの距離が生物にとって適切な領域。生命居住可能領域〕内に何個か惑星があると予測できても、実際に行ってみたら、人間をはじめとする地球の生物にはまったく適さなかったとわかる可能性もある。
地球の生物が、到着したらすぐ船外に出て、空気を吸い込み、根を下ろし、繁栄と成長をはじめられるような惑星など存在しないことはほぼ間違いないだろう。
これらの新世界の大部分は逆に、有害で、空気はまったく存在しないか、存在しても呼吸には適さないかのいずれかで、土壌には地球の植物を養うのに必要な養分などまったく含まれていない、等々といった状況だろう。
つまり、星間飛行を終えた地球からの移住者たちは、そこに人工建造物を建て、そのなかに閉じこもって余生を過ごすことになるのだ――2つの選択肢の、どちらか1つを行うまでは。テラフォーミングか、あるいは順応か。
ほかの惑星を地球のような環境にする
ほかの惑星を地球のような環境にするテラフォーミングは、何世紀もかかるうえに、どんな結果になるのか予測も付かない事業になるだろう。
このテーマについて真剣に取り組んだ科学論文がいくつも発表されており、対象となる惑星（あるいは衛星）で、大気組成と温度を、そして最終的にはその生態系全体を、地球にそっくりにするため、既存のものを変更するか、もしくはゼロから作り上げるための方法を論じている。
考え方としては新しいものではなく、このプロセスを指すテラフォーミングという言葉は広く使われている。
この言葉は、1942年に出版されたジャック・ウィリアムスンのSF短編小説『コリジョン・オービット（Collision Orbit）』で初めて使われた。それ以来、多くのSF小説に登場したが、描かれ方にどれくらい真実味があるかには幅がある。
たとえばロバート・A・ハインラインの『ガニメデの少年』（矢野徹訳、早川書房）、アーサー・C・クラークの『火星の砂』（平井イサク訳、早川書房）、そしてキム・スタンリー・ロビンスンの火星三部作などが有名だ。
ところが、映画やテレビではあまり扱われていない。人気のテレビシリーズ、『スター・トレック』と『ドクター・フー』のいくつかのエピソードと、『アライバル／侵略者』などのあまりよく知られていない映画に出てくるくらいのものだ。
これらの少数の例を除いて、惑星の生物圏を変えるという壮大な計画は、小説に任されたテーマのようだ。
テラフォーミングは可能なのだろうか？
イーロン・マスクは可能だと考えているようだ。スペースXの創設者でもあるマスクは、火星の極地の上空で数千個の核爆弾を爆発させて氷を溶かし、その主成分と推定されている二酸化炭素と水を蒸発させて火星の大気に拡散させることをはじめとする、非現実的な計画を公に論じている。
マスクによれば、核爆弾を高高度で爆発させれば、環境中に放出される放射線の量を制限できるというのだ。
他の人々は、大量の核爆弾は使わない、すでに実証済みのテラフォーミング手法――すなわち、私たちが地球で行っている、二酸化炭素を大気中に無制限に放出し、その結果気候変動を起こすという残念な手法――を利用しようと提案している。
たしかに、私たちは自分たちの惑星の無制御テラフォーミング（と言うより「テラアンフォーミング」）を行っている。
エアロゲルを使うというアイデア
査読付きの天文学のオンラインジャーナル『ネイチャー・アストロノミー』で発表された非常に興味深い案は、宇宙船の温度維持用に使われているものと類似のエアロゲル〔訳注 超臨界乾燥法によりゲルの溶媒を除去した多孔性の物質〕を使って、火星表面の数箇所である程度の高温を維持し、土壌内部に閉じ込められた揮発性物質を解放しようというものだ。
二酸化ケイ素からなるシリカエアロゲルは可視光に対して透明で、太陽光からのエネルギーを通過させるが、赤外線に対しては不透明になるように製造することができる。
そうすると、エアロゲルの下の凍結した土壌に可視光が吸収されて生じた熱が閉じ込められ、土壌が暖まり、内部に凍結されていた気体を蒸発させることができるというのである。
独創的な人々は独創的なアイデアを思いつくものだ。だが、この方法に現実味はあるのだろうか？ 理論的にはある。だが実際にうまくいくかどうかは、封じ込められている二酸化炭素の量と、そのうち解放できるのは何％ぐらいかにかかっており、この点に関して、さまざまな文献が挙げているデータには一貫性がない。
別の惑星を地球のように変貌させるには、最初にそこに行くためにミッションを開始するのと同じくらいの努力が必要になるはずだということに注意してほしい。
惑星は非常に大きく、その大気では複雑な物理現象が起こっており、惑星をその現状から望みのゴールである「第2の地球」まで変貌させるのに必要な一連のステップを決めるとなると、それは惑星ごとにまったく違うものになるだろう。
惑星丸々1つを変化させるのはハードルが高すぎるなら、もっと小さい衛星を居住可能にすればいいかもしれない。
現在の数十億人からなおも急増を続ける地球上の人間を住まわせるのに地球の全面積が必要なわけではないことを心に留めておいてほしい。地球の表面の約70％は水であり、陸地は約1億5000万平方キロメートルだが、陸地の3分の1は砂漠だ。
比較のために申し上げると、月の表面は、水と呼べるものは存在しないが、約3700万平方キロメートルの面積がある――1万人程度の乗組員が「家」と呼ぶに十分な広さだ。
もちろん、これにはさまざまな問題がある。大抵の衛星の表面重力は惑星に比べて極端に小さいので、大気を作ったとしても徐々に宇宙に漏れていくはずだというのも、特に重要な問題の1つだ。
より現実的な「シェルワールド」
これに対処するというのが「シェルワールド」である。工学者のケネス・ロイが提案したシェルワールドは、ベースは普通の小さな衛星なのだが、グラフェン、またはケブラーと鋼鉄の組み合わせなどの比較的単純な素材でできた保護用シェルにすっぽり包まれている。シェル内部では、地球のような大気と生物圏を作り、それを維持することができる。
ロイの計算によれば、火星の大きさをしたシェルは地球の大気の約7％の質量しか必要なく、紫外線と太陽放射からしっかり守ってくれて、おまけに、比較的少量の原材料から短期間で製作できる。それでもやはり、実際に作るのは技術的に非常に困難だろうが、他の方法に比べればはるかに現実的だろう。
（翻訳：吉田三知世）
（レス・ジョンソン ： 物理学者、NASAテクノロジスト）
