Research press release

惑星科学:系外惑星の生命居住可能性を高める鉱物ダスト

Nature Communications

Planetary science: Mineral dust may increase habitability of exoplanets

系外惑星の大気中に鉱物ダストがあると、生命居住可能性が高くなると考えられるという研究報告が、今週、Nature Communications で発表される。この知見は、地球型系外惑星を研究する際にダストの潜在的影響を考慮する必要があることを浮き彫りにしている。

星の周囲の「ハビタブルゾーン(生命居住可能領域)」に存在する地球型惑星の表面には、液体の水が存在する可能性があると考えられている。そのため、ハビタブルゾーンは、地球外生命の探索の目標になることが多い。しかし、生命居住可能性は、惑星の大気の組成にも依存する場合がある。鉱物ダスト(地表に由来する炭素–ケイ酸塩系物質)は、気候システムに影響を及ぼすことがあるが、この点は、これまで系外惑星の気候をモデル化する研究で見過ごされていた。

今回、Ian Boutleたちの研究チームは、大気中に浮遊する鉱物ダストが地球型系外惑星の生命居住可能性に大きな影響を与えることを、シミュレーションによって実証した。潮汐作用によって恒星に固定された惑星(恒星に対して常に同じ側を向けている)では、大気中にダストが存在していると、系外惑星の昼側が冷やされ、夜側が温められるため、そうした系外惑星が存在するハビタブルゾーンが広がることが明らかになった。Boutleたちは、ダストによってハビタブルゾーンの内縁部では惑星の水分損失が遅くなり、外縁部では惑星の温度が上昇すると考えている。

また、Boutleたちは、系外惑星からの透過スペクトルのシミュレーションにおいて、大気中にダストが含まれていると水蒸気や酸素などの重要なバイオマーカーを検出しにくくなる可能性のあることも明らかにした。Boutleたちは、太陽系外惑星の生命居住可能性に関する観測結果を解釈する際には、このことを考慮すべきだと主張している。

Atmospheric mineral dust may increase the potential habitability of exoplanets suggests a study this week in Nature Communications. The findings highlight the need to consider the potential effects of dust when studying terrestrial exoplanets.

The so-called ‘habitable zone’ is the region around a star where an Earth-like planet may host liquid water at its surface. As such, it is a preferred target when searching for extra-terrestrial life. However, habitability can also depend on the makeup of the planetary atmosphere. Mineral dust (carbon-silicate material from the surface) can have an effect on the climate system, but this has been neglected in modelling the climate of exoplanets until now.

Ian Boutle and colleagues show, via simulations, how airborne mineral dust can have a significant impact on the habitability of Earth-like exoplanets. The authors found that on tidally locked planets (where the same side of the planet always faces the star), dust cools the day-side of the exoplanet and warms the night-side, therefore widening the habitable zone for such planets to exist in. They suggest that dust can slow down a planet’s water loss at the inner edge of the habitable zone and warm planets at the outer edge.

In simulations of transmission spectra from exoplanets, the authors also found that the inclusion of dust can obscure the presence of key biomarkers, such as water vapour and oxygen. They argue that this should be taken into consideration when interpreting observations about the habitability of exoplanets.

doi: 10.1038/s41467-020-16543-8

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