【超衝撃】寝ながら聴ける宇宙の話【勉強や作業に最適】

[音楽] かつての人類は夜になると星空を見上げ何 世代にも渡って神話を語り継いでいきまし た自分たちそしてこの世界はどのようにし て生まれたのか夜空をキャンバスとした それらの物語はこの究極の疑問に対する かつての人類の答えだったのかもしれませ んそれから育とせ現在の人類は高度な科学 技術を手にしており夜空を彩る星星のこと はもちろんかつは見る手段がなかったよう な天体でさえも観測の対象となっています それでもなおこの宇宙がどのように生まれ たのかについては未だに多くの疑問が残っ ています究極の疑問に対する完全な回答に 至るまではまだまだ研究が必要でしょう 一方でこれまでの研究により分かっている こともあります宇宙はどのようにして誕生 したのでしょうかそしてどのような未来が 待っているのでしょうか今回は宇宙誕の謎 についてご紹介したいと思い ます長い間宇宙は永遠であり普遍であると 考えられてきました世界で最も著名な物理 学者と言っても過言ではないアルベルト アインシュタインもかつてはそう考えてい たようで1917年にその考えを元にした 論文を発表していますしかし1929年に は天文学者のエドウィンハッブルが宇宙が 膨張していることを観測によって証明し ます宇宙が膨張しているということは昔の 宇宙は今より小さかったということになり ますその頃の宇宙は現在よりも物質の密度 が高かったはずですさらに時代を遡ると 宇宙はさらに小さくなり物質の密度も さらに高くなりますそれを繰り返していく と宇宙はその昔超高超高密度の状態にあっ たと考えられるでしょうこのように宇宙が 超高温超高密度の状態で始まりそれが膨張 することによって現在の低音低密度の状態 になっていったという仮説がビッグバン 理論と呼ばれています様々な観測データに よりその始まりの状態はおよそ138億年 前だと推測できるため一般的にはこれが 宇宙の年齢だと考えられていますもし あなたが138億年前の宇宙に行ったとし たら何を体験すると思いますか138億年 前宇宙誕生の瞬間そこは計算上密度が無限 大となる世界そこには夜空を彩る星星は 全く存在しませんそれどころか現在全ての 物質を構成している原子さえも存在し なかった時代です原子を構成する粒子で すらこの環境化では現在とは全く異なる 性質を持っていたと考えられていますこの 極限状態であなたが目にするものをご紹介 しましょうと言いたいところですが宇宙 誕生の瞬間というのは現代の科学では全く 分かっていない未知の領域ですというのも 科学者たちは現在の宇宙の様子に宇宙の 法則を当てはめて過去を予測しています しかしその法則自体に限界がありある程度 過去に遡ると法則が適用できなくなり予想 が不可能になってしまうのです例えば あなたという人間がどのように誕生したか を考えてみましょうあなたが成長期にある 子供だった時1年前と比べて体は大きく なっているはずですその1年後にはさらに 体が大きくなっていますということは昔の あなたは今より小さかったということこの 法則を元にあなたの誕生の瞬間を予測する とあなたは無から生まれたと予想すること ができます生物学の知識が全くなかったと したらこの明らかに間違った結論に至って しまいます実際にはあなたはお母さんの お腹の中にある1つの細胞から生まれた はずですよねこのように現在の様子から 過去を予想する場合果たして現在成り立っ ている法則が過去も成り立っているのか どうかは確認しておく必要があります そして宇宙についても科学者は似たような 問題に直面しています現在の宇宙の様子を 法則としてはアインシュタインの一般相対 性理論や量子力学における標準模型などが ありますがどれも宇宙の過去においても 同じように適用できるかは分かっていませ んよって特に宇宙のごく初期の状態を 明らかにするにあたっては多くの科学者は 一般相対性理論や標準模型などに変わる 新たな法則が必要だと考えているのです 以前のバイエンスではニュートンの万有 引力に変わる新たな重力の理論として一般 相対性理論が対当したと紹介しましたが それと似たようなことが必要になるという ことですそのため宇宙の膨張から予測さ れる宇宙の始まりの瞬間よりおよそ10の -43条秒以前のことは全く分かってい ませんそれ以前には何があったのかその 状態がどれほど続いたのか残念ながらその 答えはまだ見つかっていませんもしあなた がこの時代のを目にすることができれば何 を目撃するのでしょうか10の-43条秒 から10の-36条秒の間は宇宙の温度は 10の27度から10の32度すなわち およそ1000女度から1度であったと 推測されていますこの環境化においては 現在の宇宙からは想像もできないような ことが起きていました現在の宇宙では4つ の基本的な力が存在すると考えられてい ます人間にも染みの重力と電磁気力そして 原子以下の小さな世界で作用する強い力と 弱い力の4つですしかしこの大統一時代と 呼ばれている時期には重力以外の3つの力 が全く同じように振る舞い大統一理論と 呼ばれる力を形成していたと予想されてい ますまたこの時代になりようやく素粒子が 生まれてきたと推測されていますその後に 来るのがインフレーション時代そこでは大 統一理論から強い力が分離し宇宙全体が 急激に膨張を始めましたわずか1万秒から 1000秒程度の時間の間に宇宙は最低で も10の26乗倍1冊には10の40乗倍 の大きさに膨張したとされていますそれ まで素粒子1つ分にも満たなかった現在の 観測可能な宇宙に相当する部分はごく わずかな時間で直径10cm程度に 膨れ上がったと予想されていますなぜ宇宙 が急激に膨張を始めなぜすぐ止まって しまったのかは全く分かっていませんが後 に紹介する宇宙背景放射の特徴からこれと 似たような現象が発生した可能性が非常に 高いと考えられています難しいですかまだ 眠らないでくださいよこの辺りから電略 時代と呼ばれる時期に入ります強い力が 完全に独立し力と弱い力が統一された弱力 と呼ばれる力そして重力がこの時代の3つ の力となりますこの時代にはまだ原子は 存在せずウィークボソンやヒッグス粒子と いった普段の生活では目にすることがない ような素粒子が発生していたと考えられて います電略時代の終わりの頃宇宙の誕生 から10のマイ12秒後には宇宙の温度は およそ1000どここから10のマイナ6 畳秒後まではクオーク時代となります電磁 気力と弱い力が分離し現在と同じく4つの 力が独立した時代ですまたここでようやく 原子の構成要素であるクオークや電子が 生成され始めます実はそれと同時にハク オクや陽電子といった反物質も同じ数だけ 生成され後に通常の物質と触れ合い消滅し たと考えられているのですがなぜか現在の 宇宙は物質だけが大量に存在し反物質は ほとんど存在しませんその理由については 全く分かっていませんがこの宇宙では素 粒子およそ20億に1個の割合で反物質 よりも物質の方が多くそのわずかな差が 現在の宇宙を形成したと考えられています そして次の時代はハドロン時代と呼ばれ 宇宙の温度はおよそ1度から1000度 この頃になると素粒子であるクオークが 結合を始め陽子に代表されるハドロンを 形成するようになりますこの環境化におい て高速で飛び回る電子が陽子に衝突すると 中性子が形成されここまで来てようやく 原子の材料が揃ってきましたこの時点で 宇宙の誕生からおよそ1秒が経過してい ますしかしここで生成されたハドロンは ハンハドロンと触れ合い大部分が追消滅し ますその後に来るのがレプトン時代電子に 代表されるレプトンが宇宙の質量の大部分 を占めていた時代のことですそのレプトン も宇宙誕生から3分ほどには大部分が反 レプトンと反応して追消滅しレプトン時代 は終わりを迎えますこの時点の宇宙の温度 はおよそ10億°ここまで温度が低下する と残っていた陽子と中性子による核融合 反応が進行し水素やヘリウムといった原子 核が生成されますビッグバン元素合成と 呼ばれる反応が進行し水素やヘリウムを 始め少量のリチウムなどの原子核が生まれ ましたしかし宇宙誕生から20分も経つと 宇宙の温度が1000万度を下回り核融合 反応が停止します現在の宇宙で水素と ヘリウム以外の原子が少ないのはこのため ですさてようやく水素とヘリウムが生成さ れましたこれでやっとあなたが見知って いる宇宙に近くなると思うかもししれませ んが残念でした現実はまるで異なります この時点で宇宙の温度は100万度以上 この温度では原子核と電子は結合すること なく別れて運動するプラズマと呼ばれる 状態で存在しますこの状態では粒子の運動 が激しすぎて重力により集まることができ ず構成を作ることができませんさらに光も プラズマ中は非常に短い距離しか進むこと ができないため宇宙体が熱い霧のような プラズマに覆われているような状況です この状態でどれほど待てばいいのでしょう か先ほど紹介した宇宙で核融合が停止した のが誕生からおよそ20分それに対し原子 核と電子が結合し原子を形成できるまでに 宇宙の温度が下がるのがおよそ38万年後 となりますこの時の温度はおよそ 3000度ここで物質やエネルギーで埋め られていた宇宙でようやく光が自由に進む ことができるようになります宇宙の 晴れ上がりと呼ばれるこの時に先ほど紹介 した宇宙背景放射が放出されました今まで プラズマに阻まれほとんど進むことができ なかった光がこの瞬間から邪魔されること なく宇宙の彼へと飛んでいきたまたま地球 という星に到達した時に観測されたのが 宇宙背景放射というわけですこの宇宙背景 放射は全方向にわたって温度の差が非常に 少なくこれはインフレーション時代におい て宇宙が急激に膨張し観測可能な宇宙の 範囲を均一にしたためだと考えられており インフレーションが発生したという有力な 証拠の1つとなっていますしかし宇宙の 晴れ上がりにより宇宙に光が満ちたわけで はありません今はまだ原子ができただけで 重力により構成を形成する前の段階また 宇宙背景放射なった光は数百万年も立てば 可領域から外れます可視領域の光を発する 存在が全くないためこの時期を宇宙の暗黒 時代とも呼びますとはいえ暗闇の中にも 一るの光は存在するもの宇宙の温度は徐々 に低下し宇宙の誕生からおよそ1000万 年から1700万年の間は宇宙の温度は 0°から100°つまり気圧さえあれば 液体の水ができるような温度ですもしこの 時期に宇宙のどこかで生命の衣吹が誕生し ていたとしたらそして何10億年後チリや 小惑星に混じって地球という星にその痕跡 が到達していたとしたらパンスペルミア説 と呼ばれるこの仮説は地球の生命がどこ から来たのかという究極の疑問に対する 答えになるかもしれません最初の構成や 銀河が形成され始めるのが宇宙誕生から およそ1億年から5億年以前のバイエンス でも紹介したダークマターがこの時代の 宇宙の構造に大きく関わってきますダーク マターとは現在ではまだ解明されていませ んが光の影響をほぼ受けない質量を持つ 物質だとする説が有力です質量を持つと いうことは重力により集まる傾向があると いうことまるで雲の巣のように宇宙全体に 広がったダークマターの重力により通常の 物質がそこに集まりやがては銀河を形成し ていったと考えられています構成について は最初は宇宙の温度が現在より高い上に ほとんど水素とヘリウムしか存在しない ため最初の構成は太陽の数百倍もの大きさ があったと考えられていますそのような 巨大な星は数百万年もすれば燃料を使い 果たし超神性爆発を起こしたと考えられて いますこの第1世代の構成のおかげで水素 とヘリウム以外の原子が宇宙に多く供給さ れるようになりました第1世代の構成が 残した物質を元に誕生したのが第2世代の 構成たち第2世代の厚生たちもまだ水素と ヘリウム以外の含油量は低く生命には適し ていないと考えられています太陽は第3 世代の構成だと考えられ生命にとって必須 である炭素や酸素などの原子を多く含む ことが特徴です太陽は薄いガスや地の塊に 過ぎなかったものが近くの超神性爆発の 衝撃派によりガスが乱されやがて重力に よって集まったのが始まりだと考えられて います太陽が誕生したのは宇宙誕生から およそ90億年後その辺りまでは宇宙の 膨張は減速する傾向がありました宇宙に 存在する物質やダークマターの重力の影響 によるものですしかしこの頃から宇宙の 膨張が逆に加速するようになりそれは現在 まで続いていますなぜ宇宙の膨張が加速 するようになったのか人類はまだ答えを 持っていませんがこれを説明するために 空間自体が持つ圧力ダークエネルギーを 考案しました現時点ではその正体について は謎のままですがダークエネルギーはこの 宇宙で起こっている現象をよく説明できる ため多くの科学者の指示を集めています ダークエネルギーが支配的となった現在の 宇宙この宇宙はどこに向かうのでしょうか 現在有力視されているのがビッグフリーズ と呼ばれるものですそれはダーク エネルギーにより宇宙が加速膨張を続け 全ての銀河が孤立しやがて星は燃えつき 温度も物質密度も極限まで低下して宇宙は 熱的な死に向かうというものそうなるのは 宇宙誕生から1兆年から100兆年後に なると予想されていますこの時期になると 宇宙は徐々に光を失っていき高成の慣れの 旗である黒色星やブラックホールが存在 するのみになりますその黒色星やブラック ホールでさえも途方もない時間をかけて 蒸発し10の条年後にはダークマターと 少量の電子などが飛びかう宇宙になって いるという説がありますもしくは以前の バイエンスでも紹介した宇宙の膨張が早く なりすぎて物質が全て引き裂かれるビッグ リップや逆に風船が弾けるように収縮に 転じビッグバンのように超高温超高密度の 状態に戻っていくビッグクランチなどと いった可能性もあります全てはまだ人類が 理解していないダークマターダーク エネルギーそしてそれらを取り巻く宇宙の 法則次第あなたたちそしてこの世界はどの ようにして生まれたのかそしてどこに 向かっているのか人類の探求はまだまだ 続くよう [音楽] です2024年4月8日北米で怪奇日食が 観測されました数分の間ありが夜のように 暗くなり多くの人々が正規の天体賞を目撃 しましたしかし近い将来この怪奇日食を 2度と見ることができなくなると聞くと どうでしょうか10億年後地球からは怪奇 日食を見ることはできません地球は今とは は全く異なる姿に変貌を遂げているのです 宇宙地球そして地球の生命それらは10億 年の間どのような進化を遂げるのでしょう か1億年後の地球のさらに未来のお話今回 は10億年後の地球はどのような世界なの かについてご紹介したいと思い ます前回の旅では1億年後の地球がどの ようになっているかを紹介しました今回は 1億年以降の出来事を中心に紹介していき ます1億1000万年後太陽の高度が現在 より1%増加することになります太陽は そのコアに存在する水素の核融合により エネルギーを得ていますがそのためには 莫大な圧力が必要ですそのためいかに太陽 のような巨大な存在であれとその中心部で しか核融合反応を起こすことができません しかしこのままでは核融合の燃えカスで あるヘリウムがコアに溜まっていき核融合 の燃料が少なくなっていきますすると重力 により太陽の中心部付近により高い圧力が かかるようになり結果として以前より広い 領域で核融合が発生するようになります これにより太陽はほんの少しずつ高度を 高めておりそのペースですが現在では 1億1000万年につきおよそ1%なの です1%であれば地球の環境に大きな影響 はないと考えるかもしれません実際これ 自体は生命にとって致命的ということは ないでしょうこの時点であればですが2億 年後地球上の1日が25時間になります 現在は月が地球を回る周期よりも地球の 自転周期の方が短いため地球のある地点 から見ると月を追い越すような形になり ます一方で月の重力は地球上の物体例えば 海にも作用し月に近い位置にある場所に 海水が集まりますこれが潮の導引の原理 です一方大量の海水が月に引っ張られる ことによりより早く回る地球との間に摩擦 力が発生しこれが地球の時点を遅くする ような働きを持ちます そのため月が存在する限り地球の自転速度 は少しずつ遅くなっており反対に月は少し ずつ地球から離れていきますもしこの時に 人類が地球上で生活していたとしたら1日 にできることが少しだけ増えると聞くと 少し得なような気もします2億5000万 年後地球の大陸が再び1つとなり超大陸を 形成している可能性があります以前の バイエンスでもしたように地変動は予想が 難しく様々なモデルが存在しますその中の 1つとして2億5000万年後にパンゲア ウルティマ大陸と呼ばれる超大陸が出現 するというものがありますある予想では超 大陸はこの仕方をしており体性洋は巨大な 湖としてその名残りを残すまでとなってい ます現在のインド用に相当する部分が内海 となっておりその入口部分は現在の南米 大陸 南極大陸とインドネシア気になる日本は 太平洋に面していることは変わりませんが 現在のロシア韓国中国フィリピン パプアニューギニアなどと陸続きになって いると考えられています3億年後太陽系を 代表する光景が姿を消す可能性があります それは土星のリングです土星のリングは1 枚の板のように見えるかもしれませんが その正体は無数の小さな氷の塊が土星を 周回しているものですしかしリングを構成 する物質は少しずつ土星に降り注ぎリング は徐々に小さくなっています土星探査機カ の最後のミッショングランドフィナーレの データによるとその量は毎秒400kg から2800kgこのペースでリングの 物質が失われていくと3億年後にリングが 完全に消失すると予想さされています土星 のリングを目撃できている人類は非常に運 がいいのかもしれません4億年から5億年 後長大陸が形成されてから1億5000万 年から2億5000万年が経過しました この頃になると陸地は現在のようにいくつ かの大陸に分かれて存在するようになり ます地球の大陸は5億年から7億年周期で 長大陸を形成し離れていくというサイクル を繰り返しておりこのでは大陸が離れて いると予想されています現在よりおよそ 3億年前に形成されたとされる超大陸 パンゲア大陸そのおよそ5億5000万年 後に形成されるパンゲアウルティマ大陸 ですがその意味は最後のパンゲア超大陸が 形成される5億年から7億年のサイクルが 存在するのにそのような名前になっている のには訳があります実は超大陸を形成する のに必要なプレートテクトニクスはいつか 停止すると考えられています大陸を動かす ほどの言動力は地球の奥深くマントルの 大流により発生していると考えられてい ますそのマントルの大流は太陽の表面の 温度にも匹敵する地球の核よりもたらされ ていますしかし地球の核は徐々に冷えて いくさ中であり無限にエネルギーを供給 できるわけではありませんそのためやがて はマントルの大流が大陸を動かすほどの強 さではなくなりプレートテクトニクスが 完全に停止しますその時期は近年において は10億年以降という予想が主流ではある ものの最短では現在より5億年から8億年 と予想されていますそのためパンゲア ウルティマ大陸がバラバラになったまま 2度と長大陸が出現しない可能性があるの です6億年後この頃に地球は最後の怪奇 日食を経験することとなります先ほど紹介 したように月の重力により潮の導引が発生 し海と地球との摩擦により地球の時点が 遅くなりますその一方で月を追い越そうと する海も重力により月を前に引っ張る働き を持ちますそのため月も毎年少しずつ地球 から離れていきそのペースは1年でおよそ 4cm日食は月が太陽と地球の間に入る時 に発します現代の地球は太陽が月の後ろに 完全に隠れるようになる怪奇日食と完全に は隠れず外周部のみが見える金管日食その 両方を体験できる貴重な惑星ですしかし 6億年後には月が遠ざかりすぎてしまう ため地球ではそれ以降金管日食しか発生し ないのです世の天体賞は今のうちに楽しん でいくといいでしょうとはいえこの頃まで 人類が地球に暮らしていたならば日食より もはかに大きい問題に直面しますそれは 太陽が放出するエネルギーが大きくなり すぎてついには生体系に大きな影響を 及ぼすようになるのです昨今人類共通の 問題として取り上げられている地球温暖化 原因としてよく上げられるのが二酸化炭素 などの音質効果ガスの放出ですがそれは 待機中の音質効果ガスが増えることにより 太陽のエネルギーが逃げることなく地球を 温めてしまうという仕組みがありますそれ だけではなく温度が上昇すると太陽の光を 反射しやすい氷も減少するためさらに温暖 化が加速するという音質効果合の放出に より温暖化が進みそれがさらなる温暖化を もたらすといった具合に温暖化が加速し やがては止められなくなってしまうことが 心配されていますしかしこのように少しの 変化が増幅されて温暖化が止まらないと いう状況になるのであれば過去の地球で 温暖化の進行に歯止めがかからないような 状態になぜなったことがないのか疑問に 思うことはありませんかそれには複数の 答えが存在しますが大きな要因の1つは 温度が上昇するほど地球を構成する岩石が 待機中の日酸化炭素を吸収しやすくなる ためです炭酸円計算円サイクルと呼ばれる この仕組みは待機中の2酸化炭素を大地に 戻す働きを持ちますそのため太陽の高度が 5%以上増加しているおよそ6億年後には 待機中の2酸化炭素濃度が極端に少なく なることが予想されていますここで問題と なるのが工合生により待機中の二酸化炭素 からエネルギーを得ている植物です現在高 合生には3つの方式が存在しそのうちC3 型工合生と呼ばれている方式は大半の植物 が採用していますしかしC3型工合生は 待機中の二酸化炭素濃度が最低でも150 ppmほどないと成り立ちませんそのため 温度上昇に弱いこともあって植物の大量 絶滅が発生するでしょうその中には米小麦 芋大豆メカなど人類にとって極めて重要な 植物も含まれています残ったC4型工合生 とCAM型工合生を利用する植物も上昇し 続ける温度と2酸化炭素濃度の低下により 8億年後に2酸化炭素濃度が10ppmを 切るようになることでついには耐えられ なくなるでしょうそうなると生体系の崩壊 は目前です植物が絶滅するとともに食料が なくなる動物も絶滅し地球上から多細胞 生物が消えてなくなります残された単細胞 生物にとっても残された時間はさほど多く はありません11億年後には太陽の高度は 現在より10%増加するようになり地球の 平均気温は47°待機中の水上機の多くは 清掃権に到達するようになりそこで太陽の 紫外線を受けて分解されますその結か軽い 水素は宇宙空間へと流出し2度と地球に 戻ることはありませんそうなると地球の海 の大部分が失われるようになるのにさほど 時間はかからないでしょうこのように太陽 が地球を飲み込むのはまだまだ先ですが そのはるか前に生命にとっては辛い時代が 待っています映画を極めたかのように 見える現代の人類ではありますが奢れる ものはひしかららずその天下は歌方の夢の ように崩れ去る運命なのかもしれませ ん地球以外に生命は存在するかこの問は 古くより人類が疑問に思ってきたことで あり究極の問の1つとも言えるかもしれ ませんさてその答えを検証するためには 生命が存在する可能性が高い場所を探索 するのが1番ですまずはどこを探索すべき でしょうかかつては太陽との距離が地球と 近い金星や火星が筆頭候補でした人類が 知る限り生命には液体の水が必要不可欠で あり液体の水は太陽からちょうどいい距離 でないと存在できないと考えられていた ためですしかしなんと近年においては太陽 から遠く離れた木星や土星の衛星にも液体 の水が存在することがほぼ確実されており 火星よりも生命が存在する可能性が高いと 考える科学者もいるほどですその代表例が 木星の衛星エウロパ分厚い氷に覆われた 天体ですがその下には巨大な海が存在する と考えられていますもし人類がエウロパを 探索したとしたら何を発見するのでしょう かどのような障壁が存在するのでしょうか 今回はエウロパの海を探査するとどうなる のかについてご紹介したいと思い ますエウロパは太陽系の第5惑星である 木星の衛星の1つ木星の衛星の中で特に 大きい4つの衛星ガリレオ衛星の一角で ありその中では性に2番目に近い軌道を 好転しています直径はおよそ3100km と太陽系の全衛星の中で6番目に大きく 直径およそ3500kmの月より一回り 小さいほどのサイズですエウロパの表面は 分厚い氷に覆われていると考えられてい ます太陽との距離は地球と太陽の距離の およそ5. 2倍ですそのためエウロパの 表面は平均温度が-180°道直の昼間に おいても生ぜマ1440°と液体の水など 決して存在できる環境ではありませんそれ にも関わらずエウロパの氷の下には衛星 全体を覆う海が存在する可能性が高いと 考えられているのですが一体なぜでしょう かその理由はお隣のイオガニメでそして 木星の重力の影響によりエウロパが常に 引っ張られ摩擦熱が発生するためです理論 上この熱は氷の下に広大な海を称えるのに は十分ですし木星とエウロパの時期の相互 作用からも海の存在が最も有力されてい ますそしてその水量はなんと地球上の海の 2倍から3倍とも言われていますさて 少なくとも地球上においては液体の水が 存在する場所には生命が存在します太陽光 など決して届かないマリアナ海口の底や 南極の分厚い氷の下の湖などエウロパの海 と似たような環境も含めてですそれらを 考慮すると人類が地球外生命体を探す時の 候補としてエウロパを上げるのはごく自然 なことでしょうとはいえ地球から少なく ともおよそ6億km以上離れた天体を探査 するのは容易なことではありません 2024年現在エウロパへ向かう予定の ある探査機は2023年に打ち上げられた 欧州宇宙機関が主導するジュースそして 2024年打ち上げ予定のエウロパ クリッパーの2つジュースは隣のガニメデ を主に探索しますがエウロパクリッパーは その名の通りエウロパを主に探索予定で あり残念ながらここではエウロパの海を 直接探索することは叶いませんが木星の 周りを周回しながら50回ほどエウロパの フライバイを行う予定ですまた計画段階の ものとしてはエウロパランダーが存在し ますしかしここでもエウロパの表面に 降り立つのみであり多くの人が気になる海 の探索は含まれていませんエウロパ ランダーの打ち上げは2027年とも言わ れており宇宙船が木星系へ到達するのには 5年から6年ほどかかることから今後10 年で人類がエウロパの海を探索することは ないと言えるでしょうしかし地球以外に 生命は存在するのかという問いは必ず人類 を突き動かし予算や科学技術の壁を超えて エウロパの海探査の実現にまで導く でしょうもしその時が来た場合探査機は どのように氷に閉ざされた海を探索しどの ような光景を目にするのでしょうか エウロパの海を探索するためにはまずは エウロパの表面に降り立つ必要があります ですが実はエウロパは木星が放つ放射線を 多く受けることが知られていますある資産 によるとエウロパの表面に探査機が 降り立った場合その寿命は20日ほどそれ 以降は強烈な放射線が探査機の回路を焼き 使用不可能になってしまうと推定されてい ますエウロパクリッパーがエウロパでは なくわざわざ木星を周回するのも放射線の 悪影響を抑えるためなのですそのため 分厚い氷の中を素早く掘り進む海に到達 する必要がありますが現状の人類の科学 技術ではレーザーを使い1時間に数m 掘り進めるのが現実的です実はエウロパの 氷の厚みはよく分かっていませんし場所に よって差がある可能性もありますが数km 以上であることは確実しされています エウロパクリッパーなどの探査により氷の 薄い場所や氷の層の中に水溜まりが 見つかればこの問題は解決する可能性は ありますがより高速に氷を掘る技術も確立 させたいところです今回はあれを使うこと にしましょうさてバイエンススーツの力を 使い一瞬でエウロパの海にまで到達しまし た ここからは全くの未知の世界もしかすると 全く生命が存在しない冷たく死んだ海に 遭遇する可能性もありますし反対に地球と は異なる進化を遂げた生命に溢れた海に 遭遇する可能性もありますこればかりは 実際に探索してみないと分かりませんより 多くの事態に対応できるように主に2種類 の探査を行うことが案されています1つ目 は海を泳ぐのではなく氷の下を転がるよう にして進む探査機を放つこと実はエウロパ の海に生命が存在するとしたらその候補の 1つは氷と海の境い目エウロパの表面と海 の間に物質が生きする仕組みがあるかどう かはまだはっきりと分かっていません しかしもしそうであれば表面に存在する 勇気化合物と振りそぐ市外線により生成 する生産イオを利用してアミノ酸や カルボン酸など生命に必要な化合物が合成 でことが分かっています及ぶより転がる方 がエネルギー消費量が少ないことから太陽 光パネルの発電量が限られる木星付近では この方法は合理的と言えますそして2つ目 は小さな探査ロボットの群れを放出する ことですエウロパの海は深さ100km 程度だと考えられておりマリアナ開口が およそ11kmと考えると想像を絶する深 さですエウロパの重力は地球より小さい もののそれでもエウロパの海の底は マリアナ海と同程度の水圧だと考えられて います潜水艦のように大きな探査は現実的 ではありませんそして海の底もエウロパで 生命を発見する可能性が高い場所だと考え られています生命活動にはエネルギーが 必要不可欠です地球の深海に存在する熱水 粉質校と同じようにエウロパの海底にも 熱水が噴出する場所が存在し水に溶けた 物質をさせてエネルギーを得る生命隊がい たとしても全く不思議ではありません最後 に地球外生命体の発見はどのような意味を 持つのでしょうかエウロパは1610年に ガリレオガリレイによって発見されその時 に初めて地球以外に衛星が存在することが 明らかとなりこれは地球が決して特別な 存在ではないということの有力な証拠の1 つとなりましたそしてそれ以降人類は多く のことをできました地球上で当てはまる 物理法則は宇宙でも当てはまること物質 同士の反応をつる科学も地球と他の場所で 同じだということそれでは生命については どうでしょうか人類は地球上の生命の 仕組みが他の場所と同じかどうかはまだ 全く分かっていませんもしかすると エウロパの生命は地球と同じ仕組みで動い ているかもしれませんし今まで全く想像が できなかった仕組みで動いている可能あ エウロパの海を探索することにより地球外 生命体が存在するかどうかという問ととも に生命とは何なのかという問にも答える ことができるかもしれないそう考えると エウロパの分厚い氷の下には人類にとって 最大級の宝が隠されている可能性があると 言える でしょう核融合により大なエネルギーを得 て光輝く太陽を始めとする構成ほとんどが 中性子で構成されており強烈な放射線を 放つ中性士性しかしやはり最も恐ろしい 天体は光さえも脱出することができない 重力を持つブラックホールでしょう ブラックホールに近づきすぎたら最後 どんなに早く移動したとしてもあなたは 逃れることはできませんそんな恐ろしい 天体ブラックホールに落下してみたら何を 見ることができるのか気になりませんか 現代科学を持ってしても未明なが多い ブラックホールあなたにはその理解を 助けるための人柱になってもらいましょう 今回はブラックホールに落ちるとどうなる のかについてご紹介したいと思い ます元々ブラックホールは アインシュタインの一般相対性理論から 導き出される理論上の存在でしかありませ んでした一般相対性理論においては物質の 存在にによりその周囲の時空が歪みその 歪みこそが重力だとしていますもし途方も ない質量が1箇所に集まった場合それに よる時空の歪みは仮に高速で動いたとして も脱出できなくなります光を含む電磁波が 脱出できないということはブラックホール を直接観測する手段は現代の人類の科学 技術を持ってしても存在しませんそのため 一時はブラックホールは現実には存在し ない天体とさえ考えられていましたしかし 現在では人類は見えない何かに近づきすぎ た結果バラバラになった天体や見えない 天体同士が衝突した結果発生した重力波 などブラックホール以外では考えられない ような現象を観測しておりブラックホール の存在は確実視されていますこのように 極めて得意な天体であるブラックホール それは宇宙の掃除機のように何でも 吸い込むような印象を持っているかもしれ ませんしかしブラックホールは近づきすぎ さえしなければ他の天体と同じです例えば 仮に太陽を同じ質量のブラックホールに 置き換えた場合地球をはめとする惑星は 何事もなかったかのようにブラックホール の周りを好転し続けるでしょうとはいえ これはあくまでブラックホールから十分な 距離を取っていた場合の話これからあなた が体験するのはブラックホールへの落下 です光さえも逃げ出せぬ究極の闇へのの 大部においてあなたは何を体験するの でしょうかバイエンススーツをご準備 ください現在観測されているブラック ホールには太陽の質量の数倍から数十倍 程度の高成ブラックホールと数10万倍 以上の超大質量ブラックホールの2種類が 存在しますあなたならどちらを選びますか おっと超大質量ブラックホールを選んだ あなたの好奇心は最後の最後に報われるか もしれませんというのも高成ブラック ホールのような小さなブラックホールの 場合あなたはブラックホールにたどり着く 前に命を落としてしまいます質量が太陽の 5倍の一般的なブラックホールを考えてみ ましょうそのブラックホールが回転してい ない場合ブラックホールの表面と言える 自称の地平面の半径はおよそ15km東京 23区がすっぽり入る程度の空間内に太陽 の5倍の質量が詰まってい そう聞くとブラックホールのスケールの 大きさが理解できるでしょう当然その莫大 な質量による重力はあなたたち人間など意 も簡単に破壊しますブラックホールから 100万km離れた地点でその重力は地球 表面のおよそ70倍このような加速度に 長く耐えることのできる人間は存在しませ んそのためブラックホールに近づくために はかなり遠くからロケットを逆噴射し ながら近づく必要がありますもしくは バイエンススーツのような特殊なアイテム が必要でしょうとはいえこれ自体は超大 質量ブラックホールでも同じです高成 ブラックホールの何がまずいかと言と ブラックホールに落ちるはか前にあなたの 頭と足にかかる重力の差が大きすぎて あなたの体を引き裂いてしまうのですいえ あなたの体だけではありませんブラック ホールに近づくに連れほんのわずかな距離 の差でも重力の差が膨大となり全ての物質 は原子にまで分解されブラックホールに 吸い込まれていきますあなたの身長が 170cmで太陽質量の5倍のブラック ホールに頭からまっすぐダブする場合 100万kmの距離では頭と足の重力の差 は無視できるほど小さいですしかしより 距離が近くなるとどうでしょうか頭が足 より早く引っ張られるためあなたの体が 自然と伸びていきます想像しててください あなたの背骨が重力により引き延ばされて いく様をブラックホールからの距離が 2800kmにもなると頭と足の重力の差 は地球表面の10倍を超えるようになり ますこの辺りが人間の生存限界だと言われ ておりあなたの人生はここで終わりを 迎えるでしょうさらにブラックホールに 近づき中心から20km自称の地面から 5kmほどになるとわずか1mmのでも 重力の差は地球表面のおよそ1万7000 倍こなごなという言葉では言い表せない ほど細かく刻まれたあなたの遺体は一直線 につってブラックホールへと消えていき ますこれはスパゲッティ化現象と呼ばれて いますがなぜこういう名前なのかは説明の 必要はありませんよねそれでは超大質量 ブラックホールに落下する場合はどう でしょうか天川銀河の中心に存在する太陽 の440万倍の質量を持つ座スターの場合 称の地面は中心からおよそ1200万km その時の頭と足の重力の差は地球表面の 0. 01%程度そのため残念ですが ブラックホールに到達するまでは スパゲッティ化を心配する必要はありませ んもし伊沢エスターに落下した場合あなた は何を体験するのかまずあなたが目撃する のは黒い球体を周回する青い円盤そして なぜか球体の上下にも似たような円盤が 見えるでしょうこれは到着円盤と呼ばれ ブラックホールを周回する物質で構成され ていますこのような巨大なブラックホール を周回しているためその速度は高速に迫る ほど早く粉々になった物質が衝突すること で摩擦が発生しその温度は数千度を超える ことがありますその状態では物質は主に 紫外線や可視光線の青色の光を放出する ようになりますまた球体の上下に見える 円盤は実はブラックホールの裏側にあり ますブラックホールの強烈な重力により 裏側の円盤が放った光がねじ曲げられた 結果あなたの目に届いているのです到着 円盤の中を進んでいくとあなたは遠く離れ た人間と比べて時間がゆっくりと進むよう になります一般相対性理論により重力が 強い場所では時間の進みが遅いことが 分かっていますブラックホールは文字通り 時空を歪めているのです到着円盤を構成 する物質はある距離までブラックホールに 近づくと急激に少なくなりますこの場所を 最小安定園機動と呼び伊沢エスターが回転 していなかった場合は中心から 3600万円 機動を描くことができませんそのため最小 安定炎軌道より内側に入った物質は ブラックホールに飲み込まれるか他の物質 に衝突して弾き出されるかしかありません このさらに内側に光子宮と呼ばれる領域が 存在しますこれは光にとっての最小安定園 軌道と呼ぶことができます理論上は公子宮 に到達した時に左右を見渡すとあなたの 後頭部から出た光がブラックホールを一周 してあなたの目に入るためあなたの目には あなたの後頭部が映るはずですさて いよいよブラックホール本体自称の地面が 近づいてきましたこの近辺ではブラック ホールの重力により時間の進み方が極めて 遅くなりますもしあなたがほぼ高速で移動 できたとしてもブラックホールからは ほんのわずかしか離れることはできません しってこの領域にとまっている間は外部の 時間は急激に進み未来へのタイムトラベル が可能になりますまあ自称の地平面付近に とまっていられるだけの推進力があるので あればわざわざブラックホールの近くに 行かなくてもタイムトラベルは可能ですが ね逆に外部から見るとあなたの落下は 極めてゆっくりに見えるでしょう重力の 影響であなたの姿はより赤く暗くなって いき自称の地平面に到達した瞬間に静止し たように見えますそこからは徐々に暗く なっていく ついに永遠にその姿を見ることはなくなり ますあなたが到達した自称の地面これ以降 は現代の物理学では未知の領域です実は 回転しているブラックホールの場合自称の 地平面ではファイアウォールと呼ばれる高 エネルギーの領域が存在しあなたを後方も なく消し去ってしまうという説があります がそうでないことを祈りつつ自称の地面の さらに奥に進んでいきましょうバイエンス スーツがあれば問題ないはずです自称の 地面より内側の世界一般相対性理論の数式 によるとそこでは時間と空間の役割が逆に なるとのことすなわち時間の流れにやう ことができないのと同じようにブラック ホールの中心にある得意点に向かうのは 避けられないということですむしろ脱出 しようと空間上を移動すると逆に得意点に 向かうのを早めてしまうようですさあ ついにブラックホールの中心得意点に到達 しましたここがどのような様子なのかは 現代物理学では答えを持っていません計算 上得意点は無限の密度を持ちますが多くの 科学者はこれはあくまで計算の産物であり 実際には一般相対性理論に変わる別の理論 により正しい姿を理解することができると 考えています再先端を行く科学者でも全く 理解ができないことをあなたはは当たりに していますその幸運を少しだけ味わうと いいでしょうえ本当に少しだけ超大質量 ブラックホールの得意点に近づいたあなた はその様子を外部に伝える術もなくすぐに スパゲッティ家により分解されブラック ホールと1つになります長旅をお疲れ様 でした光の速さはおよそ秒速30万 km17秒あたりおよそ になりこれは30cm離れた体を見た際1 秒前の姿を見ていることになり ます同じように太陽なら8分前太陽系から 最も近い場所にある高の黒島売では4年前 最も近い銀河であるアンドロメダ銀河の 場合は250万年前の姿を人は目にしてい ますではの歩によりおよそ138億年間 宇宙空間を進み続けた光も観測することが できるようになりましたこの光こそ現在 地球で観測できる宇宙の端っこということ になります宇宙の端っこに何があるのか気 になりませんかそこに行ってみると何が 起きるのでしょうかそして宇宙の橋の さらに先の光景はどうなっているの でしょうか今回は宇宙の橋に行くとどう なるのかについてご紹介したいと思い ます宇宙の年齢はおよそ138億年その ため先ほど紹介した宇宙の橋は地球から およそ138億高年離れていると考えるか もしれませんしかし実際には宇宙の橋は およそ465億年離れています計算が合わ ない理由は宇宙自体が膨張しているため です詳しい原因は未だに分かっていません が宇宙全体は風船が膨らむように大きく なっているため重力の影響が及ばない遠い 距離にある物体は全て遠ざかっているの です間に存在する空間が大きくなるため 距離が離れていれば離れているほどより 早く遠ざかっているように見えます光が 138億年に宇宙旅行をしている間光を 発した場所も遠ざかり続けているため 138億年前に光を発した天体は現在では 地球からおよそ465億高年離れているの ですこの138億年前の光は宇宙マイクロ 派背景放射と呼びビッグバンからおよそ 37万年後に発生した光であると考えられ ていますそれ以前の宇宙では度が高すぎて 光が子や電子などに邪魔されるため光は わずかな距離しか進めなかったという時代 がありましたビッグバンからおよそ37万 年後には宇宙の温度がおよそ摂子 3000度を下回り電子と原子核が結合し て原子を形成するようになったため光が 自由に進めるようになりましたそしてその 時の光こそが今人類が観測している宇宙の 橋な ですさてこの宇宙の端っこに今行ってみる と何が起こるのでしょうかバイエンス スーツがあれば465億高年の移動など 瞬時に可能でしょう皆さんの想像を絶する 世界が広がっているのでしょうかワクワク します ねおっと無事移動できたようですおあまり 変わりがしません ねさんの住川 ではないの似たような銀河が存在します もしかするとその中にも地球に似たような 惑星があるかもしれません地球と逆方向に できる限り遠くまで見渡してみても地球 から見た風景と見分がつかないほどよく似 ています最後に見えるのは地球から見た 宇宙マイクロ派背景放射とほぼ同じ 138億年前の光ですこれは一体どういう ことなのか実は地球から観測することの できる宇宙というのは宇宙全体から見ると ほの一部なのです地球から見た宇宙の橋は 138億年前のその場所で発生した光が ちょうど今の地球に届くような場所である というだけのこと宇宙全体にとっては何も 特別でない何の哲もない場所 です残念ながらあなたたはを少し侮ってい たようです仕方がありませんそれでは1 方向に進み続けて宇宙の端に到達すること を目指していますこうすれば時間はかかる かもしれませんがいずれは宇宙の橋に たどり着けるはずです早速出発しましょう 地球から465億高年離れた場所から地球 と反対方向に向かって進むことにします 宇宙の橋までの距離はくなのでしょうか 広い宇宙のことなので一兆光年いや一系や 一概光年もあると予想するかもしれません しかし宇宙は人間の想像をはかに超えた 領域なんといくら1方向に進んでも宇宙の 端には永遠に到達しないの です現在では宇宙にはそもそも橋など存在 しないというのが定説となっていますこれ には時空の極力すなわち空間そのものが どの程度曲がっているかが密接に関係して いますアルベルトアインシュタインの相対 性理論によると重力とは物体を引き寄せる 力ではなく空間を曲げる能力であるとの こと例えば地球が太陽の周りを回っている のは太陽によって曲げられた空間中を まっすぐに進んだ結果回っているように 見えるのですこれは物体だけではなく光に も当てはまりますもし宇宙の直立が0以下 であれば宇宙は無限大に広がっていると 考えられます人間であるあなた方が イメージしやすいよう2次元に例えると 直率が0の場合は空間は1枚の紙のように 平たくそれが無限に広がっています率が0 より小さい場合空間はの型のような形をし ておりそれも無限大に広がっていきます 一方直率が0より大きいと宇宙全体は まるで旧の表面のようになっていると考え られますこの場合は宇宙の大きさ自体は 有限であるものの1方向に進み続けると やがて元の場所に戻ってくるというもの です残念ながらいずれの場合でも宇宙に 端っこなど存在しないということになり ます率が0以下なら宇宙の橋を目指しても 永遠にたどり着きませんし極力が0より 大きいなら進み続けてもやがては元の場所 に戻ってきてしまいます焦って出発したの があだとなったようです地球から随分と 離れてしまいました宇宙の直立が0以下で あれば引き返すしかありませんがここまで 来たら極が0より大きい可能性にかけて 続けて地球に戻るという方法に切り替えた 方がいいかもしれませんどの程度進めば 地球に戻ることができるのでしょうか残念 でした現在では宇宙の直立はほとんどゼで あるということが分かっています先ほど 紹介した宇宙マイクロ波背景放射の画像を 見てみると赤い部分が温度の高い場所青い 部分が温度の低い場所になります から37万年後の宇宙の状況からこの温度 が高い部分と低い部分の領域の大きさは 理論的に計算可能であるため地球から見て どの程度の大きさに見えるかも計算ができ ますもしこの宇宙に曲率があり空間が 曲がっているとすると光も曲がるため温度 が高い場所と低い場所の大きさは実際と 違った大きさに見えるはずでしょうしかし 地球から測できる域の大きさと理論的な 領域の大きさを照らし合わせるとほぼ一致 するという結果が得られていますつまり 宇宙全体の直率はほとんどゼということに なるのですなぜこうなっているのかは未だ 解明されていませんがそういう宇宙に あなた方が暮らしているのだけは確かな ことです大人しく引き返しましょう悔しい ですがいくら進んでも宇宙の端っこには 到達できないのですえ地球の方向を忘れて しまった あちゃあ私はお先に帰ります よ左上の老学という言葉をご存じでしょう かいかに見かけが立派な建物であったとし ても砂の上に建てられていたら風や雨など で容易に壊してしまいます一見到壊れなさ そうに見えるものでもその礎が不安な場合 があるものの例えですこれは地球の環境に も当てはまると聞くとどうでしょうか破局 噴火や小学生の衝突核戦争の勃発など実は 人間が教授している地球の環境はまたに 一変する可能性があります環境変化に対し て脆弱な人類はこのリスクに対してどの ような対策が打てるでしょうそれに対する 答えの1つが地球以外で人間が暮らす場所 を確保しておくというものですスペース コロニーという単語を聞いたことがあるか もしれませんがそれは文字通り宇宙に人間 が移住するための施設のことですもし人類 がスペースコロニーを作ったとしたらどの ような施設になるのでしょうか人類はどう 変わっていくのでしょうか今回はスペース コロニーを建設するとどうなるのかについ てご紹介したいと思います [音楽] 冒頭紹介した通りスペースコロニーとは 宇宙空間において長期間暮らすことの できる施設のことを言います日本語では スペースコロニーという単語が一般的では ありますが英語件においてはコロニーと いう単語が帝国主義や植民地を連想させる ためかこの表現は経営されがちでスペース セトルメントやスペースシティなどの表現 を推奨している専門家もいます地球にもし ものことがあった時地球以外で人類が 生き延びることができるようにするそれ だけであれば以前のバイエンスでも紹介し た月や火星に基地を作るという方法でも 達成可能ですしかし宇宙空間に作る メリットはいくつか存在します例えば惑星 や衛星は自転しているため必ず夜が存在し ます夜の間は太陽光発電の利用が難しい ためエネルギー不足に悩まされることにな ます特に月の場合は2週間ほど夜が続く ため文字通り死活問題となるでしょうその 点宇中空間であれば四時中太陽光が 降り注ぐためほとんど心配はいりません またスペースコロニーからの移動が楽と いう点も見逃せません惑星や衛星の場合 脱出するためにロケットが必須になるなど エネルギー源や搭載スペースが大きな課題 となりますスペースコロニーの場合は惑星 や衛星よりはるかに質量が小さいため重力 の影響はほとんど無視できる場合が多い ですスペースコロニーと地球が交流を持つ 時にその差は重要となってくるでしょう しかし逆にこの微小重力がスペース コロニーの設計に制限を加えることになり ます人類を含めた地球上の生物は地球の 重力を前提として設計されており微小重力 環境化では様々な不都合が生じます例えば 国際宇宙ステーションにて長期間過ごした 宇宙飛行士は日々専用のトレーニングを 積んでいるのにも関わらずコ密度や筋肉量 の低下が著しく地球に降り立ってすぐには 歩けないほどですそのためスペース コロニーの高層案では延伸力により重力を 再現するものがほとんどですその歴史は 古く1929年にはバナー級という直径 500mの旧の中身をくり抜いたような形 のスペースコロニーが承されています人々 はその旧の内側に暮らししこの9が毎分 1.

9回回転すれば赤道上では地球の重力 と同じ下向きの力が生じることになります もちろん赤道から離れるにつれて重力が 斜め向きにかかっていくことになりますが 旧の場合は空気を内部に留めることが容易 であることや放射線を遮るための防御壁が 少なくなるなどの利点があるようです中型 の構造も提案されており代表的なものは オニールシリンダーと呼ばれていますこれ は直径88km最大全長32kmであり1 分間におよそ0. 5回回転し重力を再現し ます塩中型は居住空間に対し必要な物資の 量が少なく済むことが利点ですまたドーナ 型のスペースコロニーも提案されており 代表的なものはスタンフォードトーラスと 呼ばれていますある提案では直径 1.