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火星に生命の痕跡か? 地球の古代微生物と相似

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ナショナルジオグラフィック日本版

地球以外の生命を探す科学者たちにとって、火星はますます目が離せない場所になっている。このたび、ゲール・クレーターで活動している米航空宇宙局(NASA)の探査車「キュリオシティ」が、地球であれば生命の証拠とみなされる炭素を含む岩石を発見したという研究結果が発表された。

2022年1月25日付で学術誌「米国科学アカデミー紀要(PNAS)」に発表された論文によると、キュリオシティが複数の岩石サンプルを分析したところ、中に含まれていた炭素の同位体比が極端に偏っていたのだ。

同位体とは、同じ原子でも原子核に含まれる中性子の数が異なるものをさす。地球の生物は、代謝や光合成を行う際に、中性子数の少ない方、つまり軽い方の炭素を好んで利用する。そのため、軽い炭素の比率が重い炭素よりもはるかに高くなる。

ゲール・クレーターでも、5カ所から採取された岩石の同位体を分析したところ、火星の大気や隕石(いんせき)と比べて、軽い炭素の比率がずっと高くなっていた。地球では、オーストラリアにあるタンビアナ累層(るいそう)の露出部分に、同様の同位体比が見られる。この累層は27億年前に形成されたもので、メタンを消費する古代の微生物の痕跡が含まれていた。

「大変興味深い結果です。ここまで偏った比率は、地球では生物にしか作れないものです」と、米フロリダ大学の宇宙生物学者エイミー・ウィリアムズ氏は言う。

しかし、研究を率いた米ペンシルベニア州立大学の宇宙生物学者クリストファー・ハウス氏は、結論までにはまだほど遠いとして、この現象について3つの可能性を挙げている。

第1に、本当に古代の微生物に由来する可能性。第2に、大昔に太陽系が特異な炭素同位体比を持つ星間雲の中を通過し、その痕跡を火星に残した可能性。実際に、このような雲が存在することは知られている。そして第3の可能性は、紫外線が火星の二酸化炭素(CO2)の大気と反応してできたというものだ。

「答えはわかりません。生物学的なものかもしれませんし、そうでないかもしれません。3つの可能性は、すべてデータに当てはまります」とハウス氏は語る。

キュリオシティの数々の成果

キュリオシティは以前から生命の痕跡らしき証拠をいくつも発見している。

12年に火星へ着陸して活動を開始すると、キュリオシティは早速ゲール・クレーターで、水によらなければ形成されるはずのない岩石の一帯を発見した。その後も、生命の構成要素となりうる有機分子や、古代に熱水活動があったことを示す証拠などが次々に見つかった。熱水活動のあるところは、地球の生命が誕生した場所の有力な候補のひとつと考えられている。

また、クレーター内のメタンガスが、季節の変化とともに増減を繰り返し、さらに不定期に急増していることもわかった。この現象は、10年以上前から地球上の望遠鏡で観測されていたが、原因はわかっていなかった。地球におけるこのような変動は、代謝を行う何かが存在する有力な証拠となる。

しかし、これらの観測結果のどれをとっても、今のところ生命活動との関連までは見出されていない。まだ完全に理解されていない何らかの過程が、生命の痕跡を模倣している可能性もある。

「地球の表面で、炭素が関わっている活動のほとんどは生物学的なものです。ですから、考え方を変えて、それが事実ではない世界のことを想像しようとするととても難しいです」とハウス氏は言う。「いったん地球中心の考え方から抜け出せれば、火星で起こることの可能性について理解できるようになるかもしれません」

謎の紫色のコーティング

そこから約3700キロ離れたジェゼロ・クレーターでは、別の探査車「パーシビアランス」が、クレーターの広範囲にわたって、岩石が奇妙な紫色の物質でコーティング(被覆)されているのを発見した。この被膜も、地球の砂漠で、微生物が存在する岩の表面に見られるものとよく似ている。

この被膜を調査している米パデュー大学のブラッドリー・ガルジンスキー氏は、これまで探査車が火星で発見したどんなものとも異なっていると話す。ただし、火星の別の場所では違う種類の被膜が発見されている。

地球では、岩石を食べる微生物が繁殖する砂漠で、似たような皮膜がよく見られる。

月惑星研究所の宇宙生物学者で、火星と似た地球の環境を研究しているケンナ・リンチ氏は、ジェゼロ・クレーターの被膜に生命の痕跡が見つかったとしてもおかしくはないと話す。「微生物は驚くようなことをやってのけます。石を食べるのが好きな微生物でしたら、石の表面に被膜を作ります」

地球でこのような被膜が形成される環境については多くのことが知られており、それが、観察結果を適切に解釈するために重要な役割を担っていると、リンチ氏は付け加える。この地球においてさえ、これが生命によって作られたのか、それともそれ以外の過程によって形成されたのかを知るには、徹底的な分析を必要とする。はるか遠く離れた火星でそれをやろうとするのは至難の業だ。

サンプルリターンへの期待

今のところ科学者たちは、火星にかつて生命は存在していたと結論付けるまでには至っていない。生命の痕跡を示すものはほとんどすべて、まだ知られていない火星の地質学または化学によって説明がつけられるかもしれないためだ。

火星でどんなことが起こっているのか、生物とは関係のない現象がどのようにして生物の痕跡を装うことができるのかなど、まだわかっていないことが多すぎる。

火星における生命探査の次なるステップは、火星の一部を地球の研究室へ持ち帰り、人類の英知を結集した最新鋭の機器を使ってそれを調べることだと、科学者たちは言う。そのためにパーシビアランスは現在、数十億年前の微生物の痕跡が含まれていそうなサンプルをせっせと集めている。

その結果がどうであれ、それはここ地球における生命の起源についても何か重要な手がかりを与えてくれるに違いない。

「火星と地球の古代史は非常によく似ています。それなのに、どこでどう間違って、2つの惑星はこれほどまでに異なる進化の過程をたどったのでしょう」と、米フロリダ大学の宇宙生物学者エイミー・ウィリアムズ氏は言う。「もし火星に生命がいないのだとしたら、それはなぜなのでしょう。何が変わったのでしょうか。もしいたとしたら、それはどうなったのでしょう」

私たちにとっては別世界

とはいえ、たとえサンプルを地球へ持ち帰ったとしても、それですべて解決されるとは限らない。1996年に南極のアラン・ヒルズで、1万3000年前に火星から飛来したとされる隕石が発見され、そこから41億年前の微生物の化石らしきものが見つかったと発表された。

ところが最近になって、これは生物由来ではなく、地下の液体が岩や鉱物と作用した時に生じる通常の化学反応によるものであるという研究結果が出された。この論文は、1月13日付で学術誌「サイエンス」に発表された。

「だからといって、あの隕石に火星の生物が全く含まれていないかといえば、それもまた証明することはできません。もし何らかの有機物が含まれていたとしても、地球の有機物にとって当たり前のものを呈していないというだけで、もしかすると完全に異なる何かがあるのかもしれません。調査はまだ終わっていません」と、研究を率いたカーネギー科学研究所のアンドリュー・スティール氏は言う。

火星のメタンや有機分子、岩を覆う被膜もすべて、同様の地質学的反応によるものなのだろうか。その可能性は十分にあると、宇宙生物学者らは言う。火星は地球とは別の惑星であり、独自の化学反応と地質を有している。いくら見覚えがある風景が広がっていても、やはり私たちにとっては別世界なのだ。

(文 NADIA DRAKE、訳 ルーバー荒井ハンナ、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 2022年2月2日付]

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