第12章　太陽と地球はどのように生まれたのか

第137夜：休みの日の家への通話

任務百三十七日目は、休みの日でした。ステーションでは、休みの日はおよそ週に一度めぐってきますが、すっかり自由というわけではありません。午前中、ヌールはやはり運動をしました。無重量状態で骨や筋肉が弱っていくことに、休みの日はないからです。寝室の掃除もし、台所のまわりの面もふきました。そこには、食べものや水の小さなしずくが隠れたがるのです。けれども昼食のあとは、地上からの予定表は空っぽで、午後は彼女のものでした。

ステーションの休みの日には、それなりの静かな習慣があります。トマスは、中心となる区画で、タブレットから音楽を流していました。大きな音ではなく、だれも聞いていないと思うと、いっしょにハミングしていました。アデは画面で長い本を読み、ほかのみんなから見るとさかさまになって浮かんでいました。そのほうが考えごとがしやすいのだそうです。だれも気にしませんでした。無重量状態には本当の上も下もなく、あるのは、ラベルやスイッチを見つけやすいように、乗組員が床と呼ぶことに決めた方向だけなのです。

ヌールは午後の一部を、カメラを持って大きな窓のそばで過ごしました。ステーションは、広い海の上を通っていました。およそ400キロメートルの高さから見ると、海は深く濃い青色で、その上に雲が長い白い線やうずを描いて横たわっていました。こぼれた牛乳のように、うすくやわらかな雲もありました。てっぺんが平らな、高い塔のようにそびえる雲もありました。惑星のふちでは、淡い青色の空気の細い帯が、地球と宇宙の黒とを分けていました。ヌールは、次から次へと写真を撮りました。科学者たちはそうした写真を使いますが、彼女が撮っていたのは、ただやめられなかったからでもありました。

夕方近くに、家とのビデオ通話がありました。休みの日のサミが、母親の家の台所のテーブルに座っていました。母親は、いつものように画面を顔に近づけすぎて持ち、ヌールがちゃんと食べているかとたずねました。サミはながめのことをたずねました。ヌールがカメラを窓のほうへ向けると、海と雲が流れていくのが二人にも見えました。しばらくのあいだ、だれも何も言いませんでした。

それから母親が、かんたんそうに聞こえる質問をしました。「地球は、ずっと前からそこにあったの？　ほかのものと同じときにできたの？」。サミは笑って、それに答えるには姉さんにはひと晩まるごと必要だね、と言いました。そのとおりでした。通話のあと、ヌールは長いあいだ窓のそばに浮かんでいました。下の惑星は、すっかりでき上がっていて、とても落ち着いているように見えました。けれども地球にも誕生があり、その誕生は、まったくおだやかなものではなかったのです。

ですから今夜の物語は、太陽と地球がどのように生まれたのかについての物語です。前の夜に、私たちは星が元素をつくり、それを宇宙にまき散らすようすを見ました。今夜は、そのまき散らされた元素のいくつかが、ふたたび集まってきます。それらは新しい星、私たちの太陽と、そのまわりを回る惑星たちに集まっていきます。ヌールの窓の下にある青い世界も、その一つです。

内側へ落ちこんだ雲

およそ46億年前、今私たちの太陽系がある場所は、天の川銀河の中にある、ガスとちりの大きな雲の一部でした。そのころにはもう、宇宙は90億歳をこえていました。何世代もの星が生きては死に、その元素が、星と星のあいだの雲にまざりこんでいました。のちに私たちの太陽系になる雲は、おもに水素とヘリウムでできていましたが、それより前の星がつくった炭素や酸素やケイ素や鉄、そしてほかの多くの元素も、わずかにふくんでいました。

このような雲は、長いあいだ静かなままでいることがあります。それから何かのきっかけで、雲の一部が自分の重力で内側へ落ちこみはじめます。私たちの場合に何がそのつぶれ方を始めさせたのかは、確かにはわかっていません。一つの考えは、近くで爆発した星が、その爆風で雲を押して、その一部を押し縮めたというものです。古い岩石の中に見つかるいくつかの元素は、この考えに合っていますが、ほかの説明も考えられ、科学者たちは今も議論を続けています。はっきりしているのは、雲の一部がつぶれはじめたということです。

ガスが内側へ落ちこんでいくにつれて、それはより速く回りはじめました。スケートの選手が氷の上で腕を引きよせて、より速く回るのを見たことがあるかもしれません。回っている雲が小さくなるときにも、同じことが起こります。回る雲は、平たい円盤にもなっていきました。パン職人が生地のかたまりを空中で回すと、平たくなっていくのと同じです。物質のほとんどは、円盤の中心へ落ちていきました。そこでは圧力と熱がどんどん高まり、ついに中心は核融合が始まるほど熱くなりました。新しい星が生まれたのです。その星が、太陽でした。

太陽は、材料のほとんどすべてを手に入れました。今日、太陽系全体の質量の99パーセント以上が太陽にあります。それ以外のものすべて、惑星も、衛星も、小惑星も、彗星も、全部合わせても、ほんの少しの残りでしかありません。もし太陽系がパン屋の一日分の焼きあがりだとしたら、太陽はそのパンのほとんどすべてで、惑星はテーブルに残ったいくつかのパンくずでしょう。けれども、ご存じのとおり、パンくずがとても大切なこともあります。その一つが、私たちのふるさとなのですから。

今日、天文学者たちは、このできごとがほかの場所で起きているのを見ることができます。大きな望遠鏡を使うと、ガスとちりの平たい円盤に囲まれた若い星が見つかります。そうした円盤の中には、暗い輪やすき間があるものもあり、それは若い惑星が育ちながら道をあけている場所なのかもしれません。こうした円盤を見るのは、自分が赤ちゃんのころどんなふうだったかを知るために、よその家の子どもの古い家族写真を見るのに少し似ています。私たちは過去に戻って自分の誕生を見ることはできませんが、ほかの誕生を見ることはできるのです。

いちばん古い石を読む

太陽系がいつ生まれたのか、どうしてわかるのでしょうか。カレンダーを持ってその場にいた人はいません。答えは石から、とくに空から落ちてくる石からやってきます。隕石の中には、若い太陽のまわりの円盤の中でできて、惑星の一部にはならなかった材料のかけらがあります。それらは、太陽系のはじまりからほとんどそのままの姿でいて、何十億年も引き出しにしまわれていた手紙のようなものです。

岩石の中の元素の中には、放射性のものがあります。つまり、その原子が、暑さや寒さに左右されない一定の速さで、ゆっくりとほかの原子に変わっていくのです。科学者たちは、もとの原子がどれだけ残っていて、新しい原子がどれだけできているのかを測ることができます。そこから、その岩石がどれくらい前にかたまったのかを割り出すことができるのです。それは自然の時計で、まわりで何が起きても同じ速さで砂が落ちていく砂時計に、少し似ています。

二十世紀のなかごろ、科学者たちはこの種類の時計を隕石に使って、およそ45億年という年齢を見つけました。のちの測定は、ますます正確になっていきました。今日、隕石の中に見つかるもっとも古いかたいかけらは、およそ46億歳です。それらは、私たちが手に取ることのできる、もっとも古いかたい物質なのです。多くの博物館がそうした隕石のかけらを保管していて、来館者がさわれるようにしているところもあります。

地球そのものの上では、いちばん最初のころの岩石を見つけるのはもっとむずかしいことです。若い地球は熱く、その表面は、それ以来何度も溶かされ、割られ、すり減らされ、作りかえられてきたからです。そのため、地球でもっとも古い岩石は、もっとも古い隕石よりも若いのです。けれども、地球ができてからあまりたっていないころの、ごく小さくとてもかたい鉱物の粒が生き残っていて、地球にはかなり早い時期から、すでにかたい地殻があったことを教えてくれます。隕石から、地球の岩石から、そして月から持ち帰られた岩石からの、さまざまな種類の証拠がすべて、太陽系について同じ年齢を指しているのです。

円盤から生まれた惑星

中心で太陽ができつつあったころ、円盤の残りの部分も忙しくしていました。若い太陽の近くは熱く、そこでは岩石や金属のような、強い熱に耐えられる材料しかかたまることができませんでした。もっと外側は、水やほかの物質がこおって氷になるほど冷たくなっていました。このちがいが、太陽に近い惑星である水星、金星、地球、火星が小さく岩石でできていて、もっと外側の惑星である木星、土星、天王星、海王星がずっと大きく、ガスや氷をたくさんふくんでいる理由を説明する助けになります。

円盤の中では、ちりのごく小さな粒がくっつきあいました。ベッドの下にほこりがたまっていくのに、少し似ています。かたまりは小石に、小石は岩に、そして岩は差しわたし何キロメートルもの天体に育っていきました。こうした天体は、何度も何度もぶつかりあっては合わさりました。最後に、少数の大きな天体が自分の通り道を片づけて、惑星になりました。岩石の惑星をつくるこの過程全体には、おそらく何千万年もかかりましたが、それは太陽系の年齢とくらべれば短い時間です。

巨大な惑星たちには、勝たなければならない競争がありました。木星や土星は、おもに水素とヘリウムのガスでできていて、そのガスを集められるのは、ガスがまだ円盤の中にあるあいだだけでした。ガスの一部は若い太陽の中へ落ちこみ、残りは、若い太陽の強い光と、太陽が外へ吹き出す粒子によって、少しずつ吹き払われていきました。数百万年のうちに、円盤の中のガスのほとんどはなくなってしまいました。ですから、巨大な惑星はすばやく育ったはずです。まずかたい中心核をつくり、それからガスが消えてしまう前に、ばく大な量のガスを引きこんだのです。太陽に近い岩石の惑星はガスを必要としなかったので、ゆっくり時間をかけることができました。

若い地球は、落ち着いた暮らしを送ってはいませんでした。小さな天体に何度も何度もぶつけられ、その表面は熱く、しばしば溶けていました。鉄のような重い金属は中心へ沈んでいって、地球の中心核をつくりました。軽い岩石はその上に浮かびました。熱い岩石からガスが逃げ出し、少しずつ初期の大気ができていきました。時とともに表面は冷え、水が集まって最初の海になりました。

円盤のかけらのすべてが、惑星の一部になったわけではありません。岩石の残りものの多くは、今も火星と木星のあいだの広い帯の中で太陽のまわりを回っていて、小惑星と呼ばれています。もっと外側、海王星の向こうには、氷の残りものがたくさんあり、そのうちのいくつかは、その道すじが太陽の近くへやってくると、長く光る尾を持つ彗星になります。こうした残りものは、科学者たちにとって貴重なものです。惑星ほど変わっていないからです。宇宙探査機がいくつかの小惑星や彗星を訪れ、中には小さな試料を地球へ持ち帰ったものもあります。こうして、太陽系でもっとも古い材料を、実験室で調べることができるのです。

地球の水がどこから来たのかは、今も議論が続いています。その一部は、地球をつくった岩石の中にあったのかもしれません。また一部は、ある種の小惑星や彗星のような、太陽系のもっと外側からやってきた氷の天体によって、のちに運ばれてきたのかもしれません。科学者たちは、彗星や小惑星や地球の海に見られる水の種類をくらべて、どの源がいちばんよく合うのかを調べていますが、すべての答えはまだわかっていません。ですから、今度コップ一杯の水を飲むときには、その正確な生まれがまだ小さな謎であるものを飲んでいることになるのです。

月と、太陽の家系

月の誕生もまた、劇的なものでした。今日もっとも有力な考えは、地球の一生のはじめのころ、火星くらいの大きさの別の天体が、若い地球にぶつかったというものです。その衝突によって、ばく大な量の熱い物質が地球のまわりの宇宙へ投げ出されました。その物質の一部が集まって、月になったのです。この考えは、いくつかの事実を説明してくれます。たとえば、なぜ月には小さな鉄の中心核しかないのか、なぜ月の岩石は多くの点で地球の岩石に似ているのか、といったことです。けれども、細かな部分はまだ研究が続いていて、科学者たちは、この考えのほかの形も確かめつづけています。

若いころの月は、今日よりもずっと地球に近いところにありました。生まれてから、月はゆっくりと遠ざかってきました。科学者たちは、これをとても正確に測ることができます。月の表面に残された反射板にレーザーの光を当ててはね返し、光が戻ってくるまでの時間を計るのです。今日、月は一年におよそ4センチメートルずつ地球から遠ざかっています。だいたい、つめがのびる速さと同じくらいです。何十億年のあいだに、その小さな歩みが積み重なって、大きな距離になったのです。

さて、ヌールの母親がした質問に答えることができます。いいえ、地球はほかのものと同じときにできたのではありません。宇宙はおよそ138億歳です。太陽と地球はおよそ46億歳です。つまり、私たちの太陽系が始まる前に、宇宙はすでに、今の年齢のおよそ三分の二にあたるあいだ存在していたことになります。太陽が生まれる前に、たくさんの星が生まれては消えていったのです。

実は、太陽は、その証拠を自分の中に持っています。天文学者が太陽の光のスペクトルを調べると、水素とヘリウムだけでなく、炭素や酸素や鉄のような重い元素も、わずかに見つかります。いちばん最初の星は、そうした元素をふくんでいたはずがありません。宇宙の最初の数分間は、そうした元素をほとんどまったくつくらなかったからです。ですから、太陽は、それより前の星の中をすでに通ってきた材料からできたはずです。太陽は、宇宙の最初の子どもではありません。それより前のたくさんの世代の孫、もしかするとひいひい孫なのです。

これは、今夜の物語の静かな教えの一つです。地球は、宇宙が古いのと同じ意味で古いわけではありません。地球はあとからやってきて、それより前の星々が残していったものでつくられました。ヌールの窓の下にあるものすべて、海も、雲も、岩も、生きものも、それを見る人がだれもいなかったずっと昔に働いて一生を終えた、星々の長い歴史に支えられているのです。

この若く、変わりつづける地球の上で、やがて生命が始まりました。それが正確にいつ、どのようにして起きたのかは、今も科学の大きな未解決の問いの一つです。科学者たちが見つけた中で、広く認められているもっとも古い生命の手がかりはおよそ35億年前のもので、それより古いかもしれない手がかりもあります。ただし、もっとも初期の手がかりは小さくて読みとりにくく、その正確な年代は今も議論されています。はっきりしているように思えるのは、海ができて表面が冷えてからは、地球の歴史のかなり早い時期に生命があらわれたということです。そうした最初の単純な生きものから、とても長い物語が続いて、海のプランクトンの群れや、陸の森が生まれ、そしてずっとあとになって、ステーションの窓から見下ろしている人々につながったのです。

通話のあとで

ステーションが地球の影の中に入ると、下の海は暗闇の中に消え、大気の細い線の上に星があらわれました。ヌールはカメラを片づけ、サミと母親の二人にあてて、メッセージを書きました。

「地球は宇宙より若いの」と彼女は書きました。「およそ46億歳で、宇宙はおよそ138億歳。太陽と地球は、古い星々からのちりでいっぱいの、回っている雲からできたんだよ。月はたぶん、若い地球に何か大きなものがぶつかったときにできたの。だからね、お母さん、地球はずっと前からそこにあったわけじゃないの。遅れてやってきたけれど、ちゃんとやってきたんだよ」

メッセージを送ったあとも、ヌールはもう少し窓のそばにいました。次にステーションが地球の影から出ると、惑星のふちに沿ってオレンジ色の光の細い線が広がり、海はゆっくりとまた青くなっていきました。日の出だらけの一日の、また一つの日の出でした。数えるのはもうやめていましたが、ながめるのはやめていませんでした。それから彼女は寝室へ行き、寝袋にもぐりこみました。

サミは、仕事の途中で返事をくれました。「母さんが、それって姉さんらしいねって。遅れてやってきたけど、ちゃんとやってきた」。ヌールは、隣の寝室のアデを起こさないように、寝袋の中で静かに笑いました。

明日、仕事に行く途中や家に帰る途中で、足もとの地面を見ることがあったら、それがかつては回る円盤の中のちりだったことを思い出してもよいかもしれません。人が歩き、ものを建て、休むことのできるかたい場所になるまでには、長い時間とたくさんの衝突が必要でした。手に入れる価値のある多くのものと同じように、それは急いでつくられたものではないのです。

よくある誤解

まるですべてがはじまりのときにいっぺんにあらわれたかのように、太陽と地球は宇宙と同じくらい古い、と思っている人はたくさんいます。そう思い描くのはかんたんです。太陽と地球は、私たちの暮らしの、いつまでも変わらない背景のように感じられるからです。けれども、宇宙はおよそ138億歳で、太陽と地球はおよそ46億歳です。90億年以上ものあいだ、宇宙は私たちの太陽系なしに存在していました。太陽が輝きはじめるずっと前に、星々は生まれては死に、銀河は育っていたのです。

また、太陽は最初の星の一つだ、と思っている人もたくさんいます。実際には、いちばん最初の星はほとんど水素とヘリウムだけでできていて、そのほとんどはおそらく短い一生を送り、ずっと昔に終わってしまいました。太陽は、それより前の星しかつくれなかったはずの重い元素をふくんでいます。天文学者が、太陽はあとの世代に属していると言うのはそのためです。太陽は、とても古い家族の若い一員なのです。

最後に、地球はずっと今日と同じ、青い海と白い雲と緑の陸地の姿をしてきた、と思っている人もいます。けれども、若い地球はまったくちがっていました。長いあいだ、地球は熱く、ほかの天体によくぶつけられ、私たちの知っている海も空気もありませんでした。その大陸は動き、空気は変わり、生命も何度も変わってきました。ヌールが写真に撮っている落ち着いた青い世界は、何十億年もの変化の結果なのです。次の夜には、それとは別の種類の、ずっと大きく、今も説明のついていない変化を見ていきます。宇宙全体が、より速く大きくなりはじめたことです。