反論続々「金星に生命の痕跡」　大気の証拠、誤検出か

金星の大気中からホスフィン（リン化水素）を検出したというニュースが2020年9月に発表され、未知の微生物によって生成されたものではないかとの臆測が飛び交った。しかし、続けて行われた3件の研究では、ホスフィンの証拠は見つからなかった。

そのうちの1つの研究グループは、アーカイブされているほかの望遠鏡の観測データを精査したものの、金星の雲にホスフィンの兆候はなかったとしている。論文は10月27日付で学術誌「Astronomy & Astrophysics」に発表された。

ほかの2つのグループは、ホスフィンを発見した研究チームのオリジナルデータを再検証したが、やはりホスフィンの証拠は見つけられなかった。その1報も近々「Astronomy & Astrophysics」に発表される予定だ。

とはいえ、元の研究グループは、ほかの科学者たちが自分たちの研究を精査したことを、当然と受け止めている。

「科学とはそういうものです。もしこのデータが肉眼で見て確認できるようなものであれば、ホスフィンはもうとっくに発見されていたことでしょう」。ホスフィンを検出したという論文の著者の1人である、米マサチューセッツ工科大学地球大気および惑星科学学部の特別研究員、クララ・ソウサ・シルバ氏はそう述べている。

発端となった論文は、9月14日付で学術誌「Nature Astronomy」に発表されたもので、金星を取り巻くぶ厚い硫黄の雲のなかにホスフィンが存在し、その濃度は地球の大気中の1000倍以上という内容だった。

研究チームは、電波を観測する2つの望遠鏡を活用してホスフィンを特定した。まずは17年、英カーディフ大学のジェーン・グリーブス氏らが、ハワイのマウナケア山頂にあるジェームズ・クラーク・マクスウェル電波望遠鏡を使って、ホスフィンらしき物質を検出した。そして19年、研究チームはより精度の高いチリの高地にあるアルマ望遠鏡で、ハワイの観測結果を検証した。

アルマのデータから、研究チームは、ホスフィン分子がエネルギーを吸収すると出るかすかなシグナル（スペクトル線）を金星の大気中で発見した。金星や地球などの岩石惑星では、生命がいなければホスフィン分子は存在しないと考えられている。もし本当に大量のホスフィンが金星に存在するのであれば、生物学的に生成されたものであると考えない限り、その存在を説明するのは難しいと研究チームは主張する。

一方で、これに懐疑的な科学者もいる。論文の発表当時、アルマ観測所の科学者ジョン・カーペンター氏は、研究チームによるデータの分析方法に疑問を呈し、偽のシグナルを認識した可能性があるという。加えて、天文学者は通常、分子の存在を確認するにあたり、複数のシグナルを確認するのに対して、この研究チームはそれができていなかった。

論文の発表後、最初の研究チームに属していたグリーブス氏とソウサ・シルバ氏を含むまた別のチームが、ハワイにある米航空宇宙局（NASA）赤外線望遠鏡施設の過去の観測データで、金星のホスフィンについて調べた。

2015年のその観測データからは、ホスフィン由来の強いシグナルは見つからなかった。フランス、パリ天文台のテレーザ・アンクレナズ氏率いるこのグループは、同時に金星の大気中に存在できるホスフィンのレベルの上限も示し、元の研究で検出された量の4分の1であると結論づけている。

また、金星にホスフィンが存在するとしても、それは金星の雲よりも高い場所でなければならないことが示唆された。だとすれば、ホスフィンガスはすぐに分解されてしまうため、ホスフィンが存在する可能性は低いとアンクレナズ氏らは考えている。

ホスフィンの専門家で両方の研究グループに属するソウサ・シルバ氏は、ホスフィンが存在していても、赤外線観測で検出されない可能性をいくつか挙げている。たとえば、ホスフィンの量は時間の経過とともに変化するのかもしれない。あるいは2015年の観測データは、金星の大気中を元の研究ほど深く探査していなかったのかもしれない。

「アンクレナズ氏の研究は信頼しています。つまりホスフィンは、そこにはなかったのです」とソウサ・シルバ氏は言う。「問題は、『そこ』とはどこなのかということです。高度はどの程度でしょう。この結果は果たして、わたしたちは十分な深さまで調べていて、そこにはホスフィンが元々なかったということを意味しているのでしょうか。それとも、調べる深さが足りなかったのでしょうか」

アンクレナズ氏らがほかの望遠鏡のデータを精査したのに対し、別の2チームは、ホスフィンが検出されたオリジナルデータを再検証した。そしてそのどちらも、ホスフィンの確かな痕跡を見つけられなかった。

1つ目のグループは、ジェームズ・クラーク・マクスウェル望遠鏡（JCMT）のデータとアルマ望遠鏡の両方のデータを検証したが、ホスフィンの証拠は見つからなかった。JCMTでは同じ周波数にシグナルを検出したものの、これは金星の大気中にある二酸化硫黄ガスだと考えられるという。

「二酸化硫黄が金星にあることはよく知られており、まったく意外ではありません」と、NASAゴダード宇宙飛行センターの惑星科学者、コナー・ニクソン氏は言う。

極めて高解像度での観測が可能なアルマのデータでは、分析がより複雑になる。金星のように明るくて近い天体は、アルマのような超高感度の望遠鏡では問題が起こる場合がある。金星の観測データでシグナルを識別するためには、地球の大気、金星自体、さらには観測所の機器から発生する電波ノイズを除去しなければならない。

「これは非常に厄介な作業です」と、米国立電波天文台のブライアン・バトラー氏は言う。「金星は非常に明るく大きな天体であり、たとえ本物のスペクトル線があるとしても、微弱なものになってしまうのです」

さらに問題を複雑にしているのは、アルマ望遠鏡の補正（キャリブレーション）システムに最近、エラーが発見されたことだ。これによって大量のノイズが発生していた。

ホスフィンを発見したチームが使った手法は、バックグラウンドノイズを数学的に除去する「多項式フィッティング」だ。天文学者はこれで観測データのどの部分がノイズで、どの部分が本物のシグナルなのかを判定する。

しかし、ほかの天文学者はこのチームのデータ処理に懐疑的だ。ノイズが多いため、研究チームは高次の多項式を使っていた。つまり、データを数学的に処理するうえで、通常よりも多くの変数が使われた。

「変数を増やせば、データと現実の適合度を改善できますが、それにも限度があります」と、米コロラド大学ボルダー校の天文学者メレディス・マクレガー氏は言う。「どこかの時点で、ノイズや本物ではないシグナルまで、現実にあるものと判断してしまうことになるからです」

バトラー氏は、アルマのデータをダウンロードし、初期の補正を一部やり直したうえで、氏が普段採用している方法でデータを処理した。その結果、金星の大気中にホスフィンの痕跡はまったく見られなかったという。

「わたしは自分の経験から最善と思われる方法を採用しただけです」と、バトラー氏は言う。「元の研究チームのやり方を採用しない場合、ホスフィンの痕跡は得られません」

オランダ、ライデン天文台のイグナス・スネレン氏が率いるもう一つのチームも、アルマのデータ分析からホスフィンの証拠を発見できなかった。また同チームも、高次多項式フィッティングは、偽のシグナルを複数認識する可能性があると指摘している。

金星にホスフィンが存在するかどうかについての最終的な判断は、新たな分析結果が査読され、発表され、今度はそれ自体が精査されるのを待たなければならない。

「追加の観測を行うことで、数少ない、ノイズの多いデータセットだけを根拠とした研究にならないようにしなければなりません」と、ソウサ・シルバ氏は言う。「今回得た教訓は、より多くの分析、より多くのデータを、粘り強く求めるべきだということです」

科学者たちは、いずれはホスフィンの謎の真相に迫れると確信している。

並外れた主張は、並外れた証拠を必要とする。バトラー氏は言う。「もしこの結果が間違っていたとしても、前例のないことではありません」

（文　NADIA DRAKE、訳　北村京子、日経ナショナル ジオグラフィック社）

［ナショナル ジオグラフィック ニュース 2020年10月27日付］