この記事は、SFの歴史シリーズの一つです。
5分でわかるテラフォーミング
テラフォーミングとは、惑星の大気・気温・水・地表の環境を人間の手で変えて、宇宙服なしで暮らせる状態に近づける構想のことです。日本語では「地球化」とも呼ばれます。ラテン語で「地球」を意味するterraと、「形づくる」という意味のformingを合わせた言葉で、直訳すると「地球のようにすること」になります。
「テラフォーミングとは？」と聞かれたら、「惑星を居住可能にするための環境改造」と答えれば十分です。ポイントは、改造する対象が家や都市ではなく、惑星全体の気候だということです。
対象としていちばんよく話題になるのは火星です。火星は寒くて乾燥していて、重力は地球の約38％しかありません。それでも1日の長さは約24時間37分と地球に近く、極地や地下には氷があります。もう一つの候補である金星は逆で、地表の温度が約465℃、気圧は地球の約90倍という、暑すぎて空気が重すぎる世界です。
先に結論を言うと、これまでにテラフォーミングに成功した天体はありません。実行計画を持っている宇宙機関もありません。あるのは、研究者の計算、ごく小さな実験、そして大量のSF作品です。この記事では、この三つを分けて説明します。
言葉の由来と研究の歩み
「テラフォーミング」という言葉をつくったのは、科学者ではなく作家でした。アメリカのSF作家ジャック・ウィリアムスンが、1942年に雑誌『アスタウンディング・サイエンス・フィクション』に載せた短編「Collision Orbit」の中で使ったのが最初です。このときウィリアムスンは、ウィル・スチュワートというペンネームで娯楽小説を書いていました。自分が学問の名前を決めたとは、思っていなかったでしょう。
科学の側からの議論は、少し遅れて始まります。1961年、天文学者のカール・セーガンが科学雑誌『サイエンス』で、金星の雲に微生物を送りこんで二酸化炭素を分解させ、星を冷やす案を発表しました。のちの探査で、金星はセーガンが考えたよりずっと過酷な星だと分かりました。それでも、惑星全体を改造するという発想がまじめな議論の場に出てきたのは、このときです。1973年には、セーガンが火星について、極地の氷を温めて大気を厚くする可能性を論じました。
1993年には、クリストファー・マッケイとロバート・ズブリンが、火星の環境を変えるために必要な技術を整理した論文を発表しました。1995年には、マーティン・フォッグが『Terraforming: Engineering Planetary Environments』という本で、それまでの議論を一冊にまとめています。SFの中の言葉だったテラフォーミングは、半世紀ほどかけて研究テーマの一つになったのです。
火星をテラフォーミングする手順（理論上）
火星の場合、理論上の流れは、おおむね次の四つの段階に整理されます。順番が大事です。
- 温める：火星の平均気温はマイナス60℃前後です。軌道上に大きな鏡を置いて日光を集める、極地の氷に黒い粉をまいて太陽の熱を吸収させる、温室効果の強いガスを工場でつくって放出する、といった案があります。
- 空気を厚くする：火星の大気は大部分が二酸化炭素ですが、気圧は地球の約0.6％しかありません。温めると、極地や土の中に閉じこめられた二酸化炭素が出てきて、さらに温室効果が強まる、という連鎖が期待されています。多くの計画の中心にあるのは、この仕組みです。
- 水を増やす：気温が上がれば氷がとけ、地表に液体の水がたまるようになります。
- 酸素をつくる：最後に、植物や微生物を使って二酸化炭素を酸素に変えていきます。地球では、これに何十億年もかかりました。改良した生物を使えば短くできるかもしれませんが、温めるより桁違いに時間がかかると考えられています。
つまり、火星が暖かく湿った星になっても、そこにある空気は人が吸える空気ではありません。マスクなしで外を歩けるのは、最初ではなく最後の段階です。
科学的にはどうなのか
二酸化炭素が足りない
2018年、ブルース・ジャコスキーとクリストファー・エドワーズは、科学誌『ネイチャー・アストロノミー』で、火星の極冠・土・鉱物にふくまれる二酸化炭素の量を数え上げました。結論は、仮に全部を放出できたとしても、気圧は地球の1割にはるかに及ばない、というものでした。しかも、その多くは取り出すこと自体が難しく、現在の技術やすぐ先の技術では、火星の大気を厚くするのは無理だと述べています。「極に核爆弾を落とせばいい」という有名な案も、そもそも出てくる気体の量が足りないことになります。
磁場と放射線
火星には地球のような星全体を包む磁場がなく、太陽から吹きつける粒子（太陽風）によって、大気が少しずつ宇宙へはぎ取られてきたと考えられています。NASAの探査機MAVENが、その様子を観測しました。ただし、失われる速さはゆっくりで、厚くした空気も長い時間はもつ、という見方もあります。2017年には、NASAのジム・グリーンが、火星と太陽の間に人工の磁気シールドを置く案を発表しました。実現できるかどうかは、今も議論が続いています。また、火星の土には有害な過塩素酸塩がふくまれていて、そのまま農地にすることはできません。
酸素づくりの小さな実験
2021年4月、NASAの探査車パーセビアランスに載った装置MOXIEが、火星の二酸化炭素から酸素をつくることに成功しました。最初の実験でできたのは約5グラムで、宇宙飛行士1人が約10分呼吸できる量です。技術の確認としては大きな一歩ですが、惑星の大気を変える規模とは比べものになりません。
金星の場合
金星の地表は約465℃、気圧は地球の約90倍です。巨大な日よけを置いて冷やす、大気の大部分を取りのぞく、といった案はありますが、規模が大きすぎます。そこで、地表から約50km上空の雲の中では気圧も気温もずっと穏やかになることに注目して、空に浮かぶ居住施設をつくる案も出ています。
惑星全体を変えずに暮らす案
惑星全体ではなく、密閉したドームや、地下の溶岩洞（溶岩が流れたあとにできた洞窟）の中だけを居住空間にする案もあります。パラテラフォーミングと呼ばれ、大気を丸ごとつくり直す案に比べれば、ずっと現実的です。
かかる時間と倫理の問題
かかる時間の見積もりは、数百年から数千年以上まで研究者によって大きく違い、定説はありません。もう一つの論点は倫理です。火星に微生物がいるかもしれないとき、環境を変えることでその生命を壊してしまうおそれがあります。惑星保護のルールをどう考えるかも、大きな課題です。
SF作品での登場例
フィクションは、科学より先にこの話題にたどり着いていました。ウィリアムスンの短編が言葉を生み、その後も多くの作品が題材にしています。
- アーサー・C・クラーク『火星の砂』（1951年）：火星の衛星フォボスを小さな第二の太陽に変えて、火星を暖める計画が出てきます。
- ポール・アンダースン『The Big Rain』（1954年）：金星を人が住める星に作り変えることを扱った作品です。
- フランク・ハーバート『デューン 砂の惑星』（1965年）：砂漠の惑星アラキスを何世代もかけて緑に変えようとする人々と、その代償が描かれます。
- キム・スタンリー・ロビンソンの火星三部作：『レッド・マーズ』（1992年）、『グリーン・マーズ』（1993年）、『ブルー・マーズ』（1996年）の三部作です。入植者たちの何世代にもわたる物語で、工学の細部が詳しく描かれます。火星を変えたい人と、手つかずのまま残したい人が対立し、変えること自体の是非を問う作品でもあります。
この言葉は日本のポップカルチャーにも広がり、漫画『テラフォーマーズ』のタイトルにもなっています。
よくある誤解
- 「極に核爆弾を落とせばいい」：有名なアイデアですが、2018年の調査では、氷や土の中の二酸化炭素そのものが足りないため、うまくいかないとされています。
- 「地球とまったく同じ星になる」：計画は段階的です。最初に起きるのは、少し暖かく湿った星に微生物や植物が育つ、という変化で、地球のコピーができるわけではありません。
- 「『火星の人』（The Martian）はテラフォーミングの話」：アンディ・ウィアーの小説は、環境が変わっていない火星で一人の宇宙飛行士が生き延びる物語で、惑星は改造されません。
- 「地球はすでにテラフォーミングされている」：気候変動を「意図しないテラフォーミング」と呼ぶことがありますが、これは比喩です。誰かが目標に向けて操作しているわけではありません。
- 「お金さえあればできる」：2018年の研究が指摘したのは、資金ではなく材料の不足です。
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