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火星で生命の痕跡か 多量の紫の物質に科学者も当惑

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ナショナルジオグラフィック日本版

火星は、地表から上空まで赤い塵(ちり)に覆われている。しかし、米航空宇宙局(NASA)の火星探査車「パーシビアランス」は、これまで探索したジェゼロ・クレーター内のほとんどすべての場所で、さびた赤い色合いの中に、謎の紫色の物質を発見した。

紫色の物質は、岩石の表面を薄く滑らかに覆っていたり、絵の具のような塊として付着したりしている。米ニューメキシコ州にあるロスアラモス国立研究所の地球化学者であるアン・オリラ氏は、2021年12月の米地球物理学連合(AGU)の会合で、紫色のコーティング(被覆)を分析した初期の結果を発表した。

紫色の被覆はあらゆる形や大きさの岩石を覆っており、小石まで紫色を帯びている。これらの被覆はどのようにして形成されたのだろうか? 「良さそうな答えはまだ見つかっていません」とオリラ氏は言う。

もちろん、科学者たちは満足していない。オリラ氏とともに紫色の被覆を調べている、ロスアラモス国立研究所の宇宙惑星探査チームのリーダーであるニーナ・ランザ氏は、「分析を進めていく中で、多くの発見が期待されています」と言う。

この不思議な斑点の起源は、火星がかつて生命を育んでいたかどうかなど、この惑星の過去に関する手がかりをつかむのに役立つかもしれない。また被覆が形成される過程で、周囲の環境に関する情報が刻み込まれた可能性があり、かつての火星環境の復元に役立つかもしれない。生命に関する、より直接的な証拠を握っている可能性もある。地球上では、シアノバクテリアと呼ばれる微生物が石の表面に同じような被覆を作り出しているからだ。

このような研究は、ほかの惑星のしくみを理解することにもつながる。米ニューヨーク州にあるナイアガラ大学の環境微生物学者であるカサンドラ・マルノチャ氏は、「地質過程はどのくらい普遍的なものなのでしょうか? 惑星によってどのような差があるのでしょうか?」と問いかける。

紫色のクレーター

火星の岩石を覆う紫色の物質は、ジェゼロ・クレーターの中で見つかった。このクレーターは、数十億年前に隕石(いんせき)が衝突してできた直径約50キロメートルの窪(くぼ)みで、以前は古代湖があったと考えられている。

パーシビアランスは昨年2月にクレーターの中に着陸し、それ以来、クレーター内を動き回っている。紫色の物質は、探査車のルート上で撮影されるほとんどすべての画像に写っている。

火星の岩石が何かに被覆されているのは新しい発見ではない。だが、ジェゼロ・クレーターではあまりにも頻繁に紫色の斑点が見られるため、科学者たちは当惑している。

12月のAGUの会合では、米インディアナ州のパデュー大学のブラッドリー・ガルチンスキー氏も、被覆の分析結果を発表した。氏は、パーシビアランスの「科学の目」である「マストカムZ」という一対のカメラの画像を使って被覆を調べている。特定の波長の光を遮断する、さまざまなフィルターを使って画像を撮影することで、岩石の組成を大まかに把握できるのだ。

オリラ氏らは、パーシビアランスの「スーパーカム」を使って、被覆をさらに詳しく調べている。スーパーカムは岩石にレーザーを照射し、微量の物質を蒸発させて、その元素組成を調べることができる。また、レーザー照射で岩石の被膜を貫いて表面に小さな孔が開くときの音からも、岩石の硬さなど、その性質を知るための手がかりが得られる。

これらの分析の初期の結果は、紫色の部分が、その下の岩石よりも柔らかく、化学的に異なる物質の層であることを示していた。マストカムZの画像は、この被覆が酸化鉄の一種を含んでいる可能性を示唆している、とガルチンスキー氏は言う。一方でオリラ氏は、スーパーカムの分析結果によると、この層は水素を豊富に含んでいるほか、マグネシウムを多く含んでいることもあるという。

水素の存在は、紫色の斑点の形成に水が関与していることを示唆している。酸化鉄も同様で、雨ざらしの自転車に錆(さび)ができる反応と同じだ。研究が進めば、ジェゼロ・クレーターの湖の水はいつまで残っていたのか、湖の化学的性質はどうだったのかなど、火星の過去の湿潤な時期に関する情報がたくさん得られるかもしれない。ガルチンスキー氏は、「被覆の存在は、この物語の鍵となる部分かもしれません」と言う。

しかし、この紫色の斑点の位置にはちょっとした謎がある。パーシビアランスは現在、湖の堆積物の上ではなく、マグマが冷えてできた岩石の上を走行しているからだ。これらの岩石がどのようにして現在の場所にやってきたのか、そして、いつ、どのようにして水に触れたのはまだわからない。ランザ氏は、「ジェゼロ・クレーターの中で、被覆された岩石がありそうな場所を推測しろと言われたら、私はこの場所とは考えないでしょう」と言う。

チームは数点のサンプルを分析しただけだが、すでに多くの難題に直面している。スーパーカムを使って測定した化学的性質と、レーザー照射による音の分析結果は、必ずしも一致しないようだとオリラ氏は言う。現時点では、被覆とその下の岩石と火星表面に常にある塵(ちり)の化学的特徴を分離するのは厄介だ。また、火星は風が強いため、レーザー照射の音が聞こえないときもある。

「火星を調べるのは簡単ではないのです」とランザ氏は言う。

微生物の存在を示唆?

地球上では、このような被覆はしばしば生命と結びついている。そう考えると、火星の岩石を被覆する紫色の物質は、宇宙生物学者にとって大きな意味をもつ可能性がある。

マルノチャ氏によると、岩石の表面の凹凸は、過酷な環境に暮らす微生物の小さな安住の地として、養分を供給し、日除(ひよ)けになり、乾燥した土地に水分を供給しているという。こうした微生物の中には、岩石の表面から削り取られたり水に溶け出したりした金属を代謝して、被覆の形成を手伝っているものもいる。火星の岩石の被覆は、強烈な日差しが繊細な有機構造を分解するのを防ぎ、かつて微生物が生きていた証拠をその死後も長く保存するのに役立ってすらいるかもしれない。

火星の岩石の表面が何かに被覆されていることを示す最初の証拠は、1970年代半ばに火星に着陸したバイキング・ミッションで得られていた。しかし、この黒っぽい色をした斑点が、表面の汚れではなく被覆であることを確認するには、多くの探査車が必要だったとマルノチャ氏は言う。

特に興味深いのは、現在、火星探査車「キュリオシティー」が調査しているゲール・クレーターで発見された、マンガンを多く含む黒っぽい被覆だ。これは地球上の「砂漠ワニス」と呼ばれる、小さな生命体が多く生息している特殊な岩石被覆によく似ている。ロスアラモス国立研究所の環境微生物学者であるクリス・イェーガー氏は、最近アメリカ全土の砂漠ワニスの調査を行い、「放射線耐性菌の有名どころが勢ぞろい」しているのを発見した。

イェーガー氏らは、ある特定の種類のシアノバクテリアが、砂漠ワニスのマンガン含有量の鍵を握っているようであることも発見した。この細菌は、マンガンを濃縮して有害な太陽光線から身を守っていた。日焼けどめと同じ原理だ。

ジェゼロで新たに発見された被覆は、砂漠ワニスと見なされるのに必要なマンガンを含んでいないが、だからといって、古代の微生物とは無関係ということにはならないとランザ氏は言う。「火星の微生物が何をするかなんて、誰にもわかりませから」

研究チームは、被覆の化学的性質をさらに解明し、微生物の存在を示唆する有機物を探したいと考えている。しかし、紫色の斑点が形成されたしくみを突き止める方法は少ない。その1つが、岩石を地球に持ち帰り、実験室で調べることだ。

パーシビアランスは、火星のクレーターの中を走行しながら岩石に孔をあけてサンプルを採取し、試験管の中に封入している。試験管は火星の表面に保存され、将来のミッションで地球に運ばれることになっている。紫色の被覆は壊れやすいが、オリラ氏は、いくつかのサンプルは採取に耐えて、将来、科学者が詳しく観察できるだろうと考えている。

パーシビアランスは現在、かつてクレーターに流れ込んでいた川が形成した、ジェゼロの三角州に向かって走行していて、研究チームの期待はこれまで以上に高まっている。ランザ氏は、「私たちはまだごく初期の段階にいます」と言う。「今後、さまざまなタイプの物質に遭遇することになるでしょう。今回見つかった紫色の被覆は、その1つにすぎません。私たちの前には多くの発見が待ち構えているのです」

(文 MAYA WEI-HAAS、訳 三枝小夜子、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 日本版サイト 2022年1月17日付]

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