宇宙生物学とは
宇宙生物学は、生命の構成要素の起源、これらの生物起源化合物がどのように結合して生命を生み出すか、生命が発生した環境にどのように影響し、また影響されるか、そして最後に生命が発生した惑星を超えて拡張するか、どのように拡張するかを解明しようとするものです。
これらの疑問はどれも決して新しいものではありませんが、提起されて以来初めて、これらの疑問に答えられるようになったかもしれません。 宇宙生物学は、分子レベルから銀河レベルまで、相互に関連する複雑なレベルで、宇宙における生命の位置を探るための哲学的・プログラム的な基盤を提供しようとするものです。 実際、宇宙生物学の宇宙的な視点に立てば、自分の興味はこのような広大な試みからやや離れたところにあると考えることもできるだろう。 宇宙生物学の表面的な説明に飛び込んでみると、膨大な数の科学と工学の分野が関わっているだけでなく、これらの分野の交点がしばしば斬新であることがすぐにわかるでしょう。 前途にある課題は、質問の組み立てというよりも、これらの質問に答えるために、関連するすべての専門知識をいかにして適切なタスクに振り向けるかということである。 また、すべての参加者が古い前提に挑戦し、新しいやり方を考え出す意欲も必要である。
かつてアルバート・アインシュタインが言ったように、「宇宙は我々が想像するよりも奇なり」である。 しかしそれでも、宇宙生物学者は、宇宙がどのように機能しているかを想像することをやめてはならないし、その壮大さと神秘の中での自分の位置を理解しようとすることを避けてはならない。
生命とそれが存在する世界は、時間とともにどのように互いに影響しあうのか？
海洋学者や気候学者は、生命とそれが発生した惑星がその惑星の大気組成にどのように影響するかを理解するために、協力を求められるだろう。 海や大気がどのように形成され、それらがどのように相互作用して生命に必要な条件を永続させるのか、大気や海洋の変化がどのように進化の過程を変えるのか、そして生命体の活動がどのように惑星の大気や海洋の特徴を変えるのかを理解することが問題なのです。 海が干上がり（あるいは地中に沈み）、大気のほとんどが宇宙空間に逃げ、残った空気が極地で凍りついたとき、惑星（火星）の生命はどうなるのだろうか？ 厚い氷の地殻の一方が高放射線真空環境で、もう一方が液体の海である世界（エウロパ）で、地球で起こったのと同じ生命誘発のステップを開始することができるでしょうか。
当面の課題として、地球上の空気、水、生命間のこれらの相互作用は、地球を変容させていく方法としてどのように兆しがあるでしょうか？ 深刻な結果を防ぐために、そのプロセスを時間内にコントロールすることはできるのでしょうか？ そうでなければ自然に起こるはずのプロセスを、私たちは始めてしまったのでしょうか？ つまり、ある惑星が知的生命体を育んだ結果、その生物圏が変化するのは必然なのだろうか？ もし私たちが地球の生物圏を無計画に変えてしまったのなら、この制御されていない実験から教訓を得て、人を寄せ付けない世界を意図的に生命を維持できる世界に変える（テラフォーミングする）ことができるのではないか？
古生物学者、進化生物学者、そしておそらく考古学者でさえ、惑星の文脈における地球上の過去の生命の記録を理解する手助けをするよう求められるでしょう–つまり、他の惑星で何が起こったかを解明する際に、私たち自身の過去を解明することからどんな教訓が得られるのでしょうか。 このような背景から、惑星地質学者や天文学者が参加しているのです。 地球の化石記録から、惑星の歴史の中で生命が形成された時期や速度について、どのような示唆を得ることができるでしょうか。 複雑さは一定の割合で発生するのか、それとも突発的に発生するのか？ 惑星環境の変化は、変化の時期に先行するのか、それとも後続するのか？ 大きな衝突や超新星爆発、恒星の変動といった外部からの事象は、生命の進化のペースや特徴に影響を与えるのか？ 生命は条件が整えばすぐに発生するのか？ 生命は激変によって消滅し、再び発生するのだろうか？ 生命が惑星全体に（あるいは惑星内に）広がったら、本当に消滅させることは可能なのか。
他の惑星で化石を見つけることは可能なのか。 もしそうなら、どこを探せばいいのでしょうか？ 火星の初期の歴史は、地球と同じように生命の証拠を簡単に見つけられるほど地球と似ていたのでしょうか？ 惑星は化石を含む物質を交換することができるのか？ もしそうだとしたら、惑星間の生命体の交換はどのような意味を持つのだろうか？ 物質が交換されるとしたら、それは稀な現象なのか、それとも一般的な現象なのか？ 有機化学者や無機化学者、情報理論家、遺伝学者、分子生物学者は、自己複製システムがどのように発生し、それらがどのように情報コーディングや代謝制御を含むように進化していったかを理解することが求められるでしょう。 宇宙生物学にとって興味深いのは、自己複製する化学システムの起源に、どのような非生物的物質や環境が関与していたかということである。 どのような物質が必要だったのでしょうか？ これらの条件を今日再現することは可能なのか？ また、異なる出発物質から生じる可能性のある代替システムは存在するのでしょうか？ また、初期の遺伝子システムがどのようなものであったのか、その類似物が現在の地球上に存在するのか、現在の生物に分子化石（進化の過程で保持された古代の構成要素）があり、初期の遺伝子システムに対する洞察を得ることができるのかについても関心が持たれている。
極限環境における生命 – 地球上で生命はこのように誕生したのか、そして他の世界でもこのように発見されるのか
微生物学者、生態学者、海洋学者、有機および無機化学者、地質学者は、地球上で生物が存在しうる極限環境を理解するよう求められるだろう。 生命は、地殻の下数マイル、海の最深部、苛性ソーダや沸騰水、原子炉内、南極の岩石内部、有毒廃棄物処理場などで発見されています。 生命は現在、高温で過酷な条件下で地球に誕生したと考えられています。
このように、地球上の生命が繁栄する極限環境は、他の場所で生命が誕生しうる環境を示しているのでしょうか。 これらの環境は、生命が生存できる他の世界の環境の範囲を示唆しているのだろうか。 火星のように気候が極端に変化した世界で、生態系の名残を見つけることができるかもしれない場所を示しているのだろうか？ 極限環境生物から分離された多くの酵素がすでに重要な科学的・商業的利用をされていることから、産業微生物学者や製薬研究者も参加できるかもしれません。
天文学者、惑星地質学者、古生物学者は、大規模な衝突が地球上の生命に及ぼす影響を評価するよう求められるだろう。 太陽系の初期の歴史における爆撃の明確な記録は、多くの惑星や衛星に散らばっていることが発見されています。 数年前、私たちは彗星が木星に衝突するのを見たが、その威力は私たちの惑星の核兵器の何倍もあった。 地球上でも、生態系を破壊するような大きな衝突が定期的に起きていたことは明らかである。 このような衝撃は、地球上の生命が進化してきた道筋を説明できるのだろうか？ 惑星衝突は、ある惑星における生命の進化にとって「自然」な要素なのだろうか？ もしそうだとしたら、衝突の頻度は新しい生命体の進化を加速させるのか遅らせるのか？ 実際、惑星の若い時期に頻繁に起こる衝突は、生命が最終的に定着する前に1回以上生命を消し去るのだろうか。
毎日の安定した隕石物質の流入、火星隕石ALH84001から見つかった推定地球外生命化石、最近の彗星組成の分析などにより、地球外物質が地球の生命の起源に果たした役割について関心が高まっている。 地球や火星の海は、彗星からの衝撃でできたのだろうか？ また、彗星からの物質流入は、惑星の生態系にどのような影響を与えているのだろうか？ 生存可能な生物は惑星間で移動できるのか？つまり、複数の惑星の生物相が関与している生態系を考える必要があるのか？ 地球の月の極のような非生物的な世界に、生物起源物質の小さな集合体を集中させることができるのか？ もし、地球を襲った物質が生物起源化合物を含んでいるとしたら、彗星やその他の小天体で生命が誕生する可能性についてどう考えるか？
惑星の保護：望ましくない惑星間生命体の混在を防ぐ
疫学者、微生物学者、倫理学者、宇宙船エンジニア、環境衛生専門家は、有害な地球外生命体から我々自身と地球の生物圏をいかにして守るか、また我々が他の惑星を汚染しないことを確実にするためにどんな手段をとるかを評価することが求められるだろう。 地球外生命体による汚染を防ぐために、宇宙船をどのように滅菌するのか。 また、他の星からサンプルを持ち帰る際、サンプルの完全性を保ちつつ、事故のリスクを十分に減らすにはどうしたらよいのでしょうか？ 2つの異なる惑星の生命体が直接接触した場合、この出会いは良性なのか有害なのか？ ある惑星の微生物が他の惑星の生物に病気を引き起こすことはあるのか。 宇宙服は惑星の表面を汚染しないように設計することができるでしょうか。 人類が探査をする上で、惑星の汚染は避けられないのでしょうか？ 生命が存在しない世界を発見した場合、その世界を汚染する心配がないほど確信が持てるのはどの時点なのか？ – 結局のところ、生命は地球の地下数キロメートルで発見されており、他の世界でも同様の生息環境が発見されない可能性があるということか。 もし生命体が他の世界で発見された場合、その生命体は地球からの汚染を受けずに存在する「権利」を持っているのだろうか？
太陽系外惑星：発見と生物学的可能性の評価
天文学者、気候学者、生態学者は、生命を育むことができる太陽系外惑星を見つけるための戦略を考案するよう求められるだろう。 最近の発見から、惑星形成は宇宙ではありふれた現象であることが分かってきた。 これまで木星クラスの大きな惑星しか見つかっていませんが、地球クラスの小さな惑星が見つかるのは時間の問題でしょう。 生命が存在する惑星がどこにあるのか、何を基準にすればよいのか。 生命を示唆する惑星現象は星間距離を超えて検出できるのか？ 惑星の大気組成に、生命が維持することが期待される非平衡性を示すものがあるか？ エウロパのような氷に覆われた海洋世界には、遠方から検出できるような側面があるのだろうか？ 地球に住む生命が使用する化学物質とは異なる証拠となるものを探すのか？ ある星のハビタブルゾーンを特定することができるのか？ 1084>
星間距離を越えて検出できるような、技術的な種族が残す特徴があるのか。 これらの特徴は創造者より長生きするのでしょうか？ ダイソン球や、星の出力を利用したり修正したりする他の手段を探すことになるのでしょうか？ 複数の居住可能な惑星（テラフォーミングされた惑星）がある星系を探すことになるのだろうか？ 星間空間を移動する際に、検出可能な痕跡が残るのでしょうか？ (ガンマ線バーストは宇宙船からのものなのか）
生命は惑星形成の自然な結果なのか？
地質学者、天文学者、化学者、気候学者は、惑星がどのように合体し、どのように分化し、どのように物質をリサイクルし、これらの要因が生命の起源と永続に寄与する環境を作り上げ維持するためにどのように組み合わされるのかを理解するよう求められるだろう。 また、私たちの太陽系は他の太陽系と似ているのでしょうか？ 地球以外の惑星に生命が存在するとしたら、それは太陽系全体でどの程度一般的なのでしょうか？ 宇宙全体では？
地球外知的生命体の探索と通信
電波および光学天文学者、電気通信プロバイダー、暗号解読者、言語学者、心理学者、倫理学者、ジャーナリストが、地球外知的生命体の探索 (SETI) を考案し運営するよう要請されるでしょう。 近視眼的なアメリカ議会は、この取り組みに対する政府の支援を打ち切ったが、それでもなお、この取り組みは続いている。 候補となる信号を探索し識別する技術的能力は、1年足らずで2倍になった。 人工的な信号を発見したときに、その信号がわかるのだろうか。 その信号を認識した場合、それを解読し、理解することができるのだろうか。 猿や鯨のような人間以外の種とのコミュニケーションに学ぶべきことはあるのだろうか？ 電波干渉の発生源が増加する中、地球上でこの探索を続けることができるのだろうか？ 干渉を避けるために、SETIを宇宙や月の裏側に移動させる必要があるのだろうか？ 星間距離を越えて通信ができる可能性のあるすべての方法を調べているのだろうか？ メッセージを受け取ったら、返事をするべきなのだろうか？
神経系：地球はその発達にどのような影響を与えたのか、そして宇宙環境に対してどのような反応を示すのだろうか。
神経科学者や行動学者は、生命がどのようにして生物内や生物間で情報を交換する能力を進化させたのか、また、これらの生物がどのようにして外部環境から情報を入手し、それをフィードバックしているのかを理解することが求められるだろう。 生物の神経系の発達と組織化において重力場はどのような役割を果たすのか？ この神経系は、変化した重力環境下で正常に発達できるのでしょうか？ 微小重力環境で育った個体の神経系は、1G環境での生活に完全に適応することができるのでしょうか？ 微小重力環境で飼育された生物は、どのようにして位置と方向を認識するのでしょうか？ 神経系は、ラジオ、マイクロ波、磁気、X線など、地上の生物には現在見られない種類のエネルギーを遮断し、作り出す能力を持って進化することができるのか。
筋肉と骨：体重を支える構造が重くなくなるとどうなるのか？
骨、筋肉、および運動生理学者、発生生物学者、比較解剖学者、神経生理学者、運動学者、およびリハビリテーション療法士は、生命が内部構造的支持システムをどのように発達させているか、これらのシステムが運動のためにどのように連結されているか、これらのシステムの進化、発達、操作、維持において重力がどのような役割を演じているかを理解することが求められるでしょう。 筋骨格系は、重力に逆らって生物を支えるとともに、重力場内での移動を可能にする役割を担っている。 骨格系は、一般的な鉱物を利用して、使用パターンや力に絶えず適応・再適応する構造を形成している。 筋肉の制御には複雑な神経機構が必要であり、それは生物が環境に反応する過程で経験的に研ぎ澄まされたものである。 しかし、このような支持構造および運動様式は、重力場がもたらす力の中で何十億年もかけて開発されたものである。 重力から解放されると、これらのシステムはこれまで一度も対応するよう求められたことがない操作上の課題を課されます。
骨格系は手元にある材料を利用するように進化したのでしょうか、それとも、ある材料と別の材料の間で進化上の嗜好があるのでしょうか。 筋骨格系は重力場がないところでも正常に発達するのでしょうか。 これらのシステムは、生物が微小重力下でその生涯を全うするのに十分な発達を遂げるのでしょうか？ 微小重力下で育てられた生物の筋骨格系は、通常の重力にさらされたときに正常に機能することができるのか？ 地球上の重力より大きな重力場に対して、これらのシステムはどのように反応するのでしょうか？ 他の惑星の生物は、地上の生物と同様の構造や運動様式を進化させているのか、それとも他の解決法があるのか？ 1084＞＜3963＞生命の原材料は宇宙でどのように形成され、分配され、リサイクルされているのだろうか？
天文学者や天体物理学者は、星がどのように生命に必要な元素を生成し、これらの物質がどのように惑星系に組織され、惑星系の進化の過程でこれらの物質がどのように処理され、主星が超新星となってリサイクルされるか、主星が衰退して死ぬと失われるかについて理解するよう求められるでしょう。 有機化合物」と呼ばれるものは、宇宙空間にどの程度分布しているのだろうか。 生命を示唆するような化合物は他にあるのだろうか？ これらの物質は、どのように組織化され、生命が形成されるように濃縮されているのだろうか？ 銀河系には、生物起源前駆物質が存在しやすい（あるいはしにくい）地域があるのか？ 生命またはその前駆体が形成できるのは、惑星や月だけなのか。
生命が重力を感知し反応する最小で最も基本的なレベルは何か。
細胞生理学者と物理学者は、重力（またはその欠如）が感知、伝達、反応できる、生物組織の最小レベルを確認することが求められるだろう。 重力は、生命が地球上に存在する間、その存在と強さが一定であった唯一の環境要因である。 また、重力は、地球表面やその付近で、その存在を（数秒以上）取り除くことができない唯一の環境要因でもある。 1006＞重力の存在に依存する生物学的プロセスは進化してきたのでしょうか？ 重力の有無に影響されない生物学的プロセスはあるのだろうか？ 感覚機構が重力に反応する閾値はあるのでしょうか？ 生命体が重力の存在と方向を感知できるのは、どのレベルの組織なのか？ 重力に依存する生命現象は、環境中の他の力にも反応するのだろうか？ 重力のない環境で育った生物に重力感知機構は発達するか？ 微小重力環境下で飼育された生物は、重力にさらされたとき、感覚能力が正常に働くのか？ 生命が進化できる最大の重力場はどこか？＜1084＞＜3963＞地球上の生命が宇宙や他の惑星の環境に適応し、生き残るためには何が必要か？微重力や宇宙放射線による衰弱に対処するために、どのような対策を開発しなければならないのでしょうか。 人類やその他の生物は、月や火星の微小重力環境や低い重力場で生活した後、地球での生活に再び適応できるのでしょうか？ 地球外の環境でよりよく機能するように生命体を改良することはできるのか？ また、そのような改造をすべきなのでしょうか？ 大人だけを改造するのか、それとも子供をあらかじめ改造しておくのか？ ? 地球外のコロニーで生まれた子どもは、地球での生活に適応できるのか？ 人間は宇宙で生殖できるのか？ もし、他の惑星をテラフォーミングすることになったら、その惑星にどのような生命体を植え付けるのだろうか？ 地球上に存在する生命体を改良することはできるのか？
人間の文化は、地球外の環境にどのように適応し、進化するのか。
上記の全員と、特に専門知識のない人々が、人間や他の地球上の生命体が宇宙や他の世界の新しい環境で生き残り、繁栄し、進化するために何が必要であるかを理解することを求められるだろう。 どのような新しい文化的適応がなされるのでしょうか。 地球外に住む人類は、どの時点で現在の故郷をより強く意識し、地球をより意識しなくなるのでしょうか。 他の惑星に移住する前に、その惑星がどのように自治されるかについて計画を立てるべきか、それとも人間の本性に任せるべきか？ 微小重力環境は、人間同士の関わり方を変えるか？ 人間が翼を付けて飛ぶことができるような低重力の世界では、何が起こるのでしょうか？ 人間が一生かかっても終わらないような長期の宇宙旅行に、人間はどのように適応していくのでしょうか？ 冬眠によって長時間の宇宙飛行に耐えられるようになるのか、また、将来、人々が目覚めたときに何が起こるのか。
人類が星々をまたいで拡散した場合、他の世界と連絡を取り合うのか、それともすべての関係を絶つのか。
他の知覚を持つ種に出会ったらどうなるのか。
なぜ我々は地球から宇宙を探索することにそれほど興味を持ったのか。 おそらくその利益はすぐに得られるものではないのでしょうが、それでも関連性があるはずです。
私たちを地平線の彼方へと拡大し探求させる推進力は何なのでしょうか。 これは人間の生来の特性なのでしょうか、それとも文化的な手段によって世代から世代へと受け継がれていくものなのでしょうか。
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