[비즈한국] 火星の最も明らかな特徴は、鮮明な赤い色だ。古くから血のように赤く輝く火星を見て、人々は戦争の神アレスを連想した。その後、火星はアレス、すなわちマーズという名で呼ばれるようになった。さそり座には、火星に劣らず鮮明に赤く輝く星がある。その星は戦争の神アレスに対抗できる唯一の好敵手だと考えられ、アレスの敵「アンチアレス」、略して「アンタレス」という名がついたという話も非常に有名である。
これまで火星を訪れた探査ロボットが伝えてきた、火星の果てしなく広がる赤い砂漠の風景は、火星をより一層異質なものに感じさせる。興味深いことに、火星が赤いという事実は望遠鏡が登場するよりもずっと前から広く知られていたが、私たちはなぜ火星がこのような赤い色を帯びているのか、まだ正確には知らない。
おそらく一部の人々は、火星が赤いのは酸化した鉄の成分、つまり錆びた鉄のせいだと知っているだろう。しかしそれも単なる推定に過ぎず、火星が現在のように全体が赤く染まっている正確な理由は分かっていない。ところが最近、火星がなぜ赤いのかを説明する新しい仮説が登場した。この仮説はイーロン・マスクにとって、かなりの朗報かもしれない。火星が我々の予想よりもはるかに生命に適した「別の天国」であった可能性を示唆しているからだ。
1976年、バイキングが火星に着陸した。当時バイキングは、火星に非常に豊富な鉄成分を確認した。鉄は酸素と出会い酸化すると色が赤く変わる。錆びた鉄でよく見られる色だ。天文学者たちは自然と、火星の赤い色は錆びた鉄、つまり酸化鉄が原因だと考えた。さらに、火星の空には塵（ダスト）が非常に多かった。火星の塵は時として探査機を完全に覆い尽くし、活動不能にさせるほど致命的である。天文学者たちは、火星に豊富にあった鉄成分が古くから酸化して赤く染まり、現在は酸化鉄がすべて砕けて塵となり、火星全体を赤く覆っているのだと推定した。
その後、火星の周囲を回りながら探査したマーズ・グローバル・サーベイヤーや、2004年に火星に着陸したオポチュニティは、どちらも火星の表面でFe2O3（ヘマタイト）、すなわち赤鉄鉱成分を確認した。ヘマタイトは鉄と酸素が直接結合した形態で、非常に鮮明な赤い色を呈する。特に火星の表面をあちこち走り回ったオポチュニティと、その後に火星に到着したキュリオシティ探査機は、火星の表面に転がっている非常に興味深い小石を発見した。
一見すると小さなビー玉のような石だ。よく磨かれたビー玉のように見える数センチ大の石は、その全体が赤鉄鉱である。探査機が撮影した写真では、これらの石は青みがかって見える。そのため天文学者たちは「ブルーベリー石」という愛称をつけた。実は、この石の実際の色は灰色に近い。ただ、火星の空全体が赤い塵で満ちており、背景に赤い光が敷かれた状況で撮影したため、実際よりも青く見えたのだ。照明によってドレスの色が違って見えることで、かつてオンライン上で議論になった現象と似ている。
赤く錆びた鉄、ヘマタイトで丸く固まったブルーベリー石が発見されたことで、火星には鉄が非常に豊富であるという主張に重みが増した。しかし、この発見は別の混乱も引き起こした。ブルーベリー石のような丸い岩石は、水が非常に豊富な環境で生成されるからだ。地球でも、今は水が干上がった砂漠であっても、かつては水が豊富だったことを示すこうした丸い石を見ることができる。代表的にはユタ州の砂漠やモンゴルの砂漠で見られる、いわゆる「モキ・マーブル（Moqui Marbles）」である。時折、崖に丸く埋まった石が見つかるが、まるで韓国の蒸し餅「ペクソルギ」に点々と刺さった黒豆のように見える。大昔、水が豊富だった時代に水と共に化学成分が地中深くに浸透し、中間地点に丸い空洞を残す。その後、時間が経つにつれて鉄成分がその空洞を埋め、丸い鉄の球のような石ができるのだ。
火星で発見されたブルーベリー石は、火星にも水が非常に豊富であったことを示す驚くべき地質学的証拠として受け入れられている。ところが、これがかえって新たな矛盾を生んだ。ブルーベリー石の主成分であるヘマタイトは、水がない環境で生成される化学成分だからだ。鉄と酸素だけで構成されており、水を必要としない。水がない乾燥した環境でこそ、より形成されやすい成分なのだ。つまり、ヘマタイトが非常に多いということは、その地域に長い間水がなかったことを意味する。しかし同時に、こうした丸い石が山のように発見されることは、水が非常に多かったことを意味する。これは非常に不可解な矛盾のように感じられる。
このような矛盾は天文学者たちに、火星が赤い本当の理由が、単に錆びた鉄成分であるヘマタイトではないかもしれないという疑念を抱かせた。まだ人間が直接火星を訪れたことはない。時折地球に飛来する火星由来の隕石を通じてのみ、間接的に火星の状態を推測するだけだ。しかし、過去数十年間火星のあちこちを走り回ってくれた探査機のおかげで、今では実験室で火星の環境をある程度再現できるようになった。
天文学者たちは、MRO、エクソマーズ、マーズ・エクスプレスといった探査機が火星を調査したデータを基に、どのような化学成分の鉱物が火星を構成すれば、実際の観測データを最もよく再現できるかを分析した。実験室の環境で鉄を含んだ赤く染まる成分を作れる多様なレシピを作成した後、実際に火星に着陸した探査機が分析するように、その成分を同じ装置で分析する実験を行った。その結果、非常に意外な結末が出た。
長い間火星の赤い色の犯人だと思われていた古典的な候補、ヘマタイトよりも高い確率で、実際の火星のデータを最もよく描写する新しい候補が登場したのだ。その主役は、いわゆる「フェリハイドライト（Ferrihydrite）」と呼ばれる、別の種類の酸化鉄である。天文学者たちは、玄武岩とフェリハイドライトが約2:1の比率で組み合わさったレシピが、実際のデータを最もよく再現するという事実を発見した。フェリハイドライト成分はヘマタイトと重要な違いがある。鉄と酸素だけでなく、水（H2O）を一緒に含んでいるのだ。従来の候補だったヘマタイトは非常に乾燥して暖かい環境でよく作られるが、フェリハイドライトは比較的温度が低く、水が流れる環境でより作られやすい。
興味深いことに、今回の研究で天文学者たちは、このレシピで再現した試料サンプルと非常に似た土が、すでに地球に存在することも示した。ポルトガルのある洞窟の床で水滴が落ちた場所にできた赤い成分や、米国のブロック島で水が流れる小川で生成された赤い岩石などがそれである。水が流れる場所ではこうした赤い岩石が生成されたが、そのすぐ隣の水の流れない部分には見当たらない。
火星に行きたいが地球に閉じ込められて悲しく生きている人々に、かなり良い代替案を提示してくれる。わざわざ遠くへ行く必要はない。ポルトガルの洞窟の一角や、米国のブロック島の小川に行って、赤い岩石に触れてみよう。手で火星の赤い岩石に触れるのと同じことだ。実際、火星に行ったとしても宇宙服を脱ぐことはできないだろうから、素手で火星の表面を触ることはできない。むしろこちらこそ、火星の質感を最もしっかりと感じられる場所ではないだろうか！
フェリハイドライトは水だけでなく、空気中に酸素も非常に豊富でなければ生成できない。したがって、火星の赤い色がヘマタイトではなく、フェリハイドライトという種類の赤鉄鉱によるものだという今回の研究結果が事実であれば、実際に火星は我々がぼんやりと期待していたよりもはるかに、水と酸素が非常に豊かだったのかもしれない。これは数億年前まで火星に地球に劣らない多様な生命体や生態系が存在した可能性を考えさせる。
さらに、火星が生まれた時から今のように赤く干からびた世界ではなく、かつて水と酸素が豊富な肥沃な時代を過ごしたのであれば、火星テラフォーミングに対する観点も大きく変えなければならない。一度も水と酸素を宿したことのない火星に、初めて生命が住める肥沃な環境を作る巨大な開発事業ではなく、水と酸素が豊富だったが一時的に干からびた火星を、輝かしかった本来の姿に戻す一つの巨大な復元事業と見なすべきである。
結局、火星が鮮明な赤い色を帯びている理由が正確に何なのか、本当に我々が火星に行って住めるのかという答えを知るためには、火星に直接行って火星のサンプルを持ち帰る方法しかない。実際、月に対する我々の理解も1960〜70年代のアポロ計画を通じて大きく飛躍した。宇宙飛行士たちが直接月の表面から持ち帰った多様な月の岩石サンプルを精密分析して得た理解が、今我々が知っている月の起源に関する理解のほぼすべてであると言っても過言ではない。
同様に、天文学者たちは近く火星から直接サンプルを持ち帰る歴史的なミッションをゆっくりと準備している。すでに先遣隊は火星に到着して久しい。パーサヴィアランス探査機は火星のあちこちに穴を開けながら、小さなカプセルに火星のサンプルを一生懸命集めている。天文学者たちは2030年頃に後発隊を火星に送る予定だ。パーサヴィアランスはこれまで集めておいたカプセルを後発隊に引き渡し、そのカプセルは小さなロケットに積まれてミサイルのように打ち上げられ、地球へと帰還することになる。
この歴史的なミッション「マーズ・サンプル・リターン（Mars Sample Return）」が成功裏に行われれば、我々は依然として地球に閉じ込められてはいるが、火星から直接汲み上げられた赤い土や小石のサンプルをこの手に握ることができる。残念ながら現在は予算の問題に直面し、ミッションが一時中断された状態だが、すべての難関を乗り越え、パーサヴィアランスが大切に保管している火星の宝物が地球の実験室へと回収されることを願う。マーズ・サンプル・リターン・ミッションを通じて「ロケット便」で到着するそのカプセルの中に、果たして火星テラフォーミングを夢見る人々にとって絶望的な知らせが詰まっているのか、それとも新たな希望が詰まっているのか、我々にはもう少しの待ち時間が必要なだけだ。
参考
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56970-z
筆者ジ・ウンベは？ 猫と宇宙を愛する。幼い頃『銀河鉄道999』を見て、宇宙の美しさを伝えたいという夢を持つようになった。現在、延世大学銀河進化研究センターおよび近宇宙論研究室にて、銀河の相互作用を通じた進化を研究しており、講演や執筆など多様な科学コミュニケーション活動を行っている。『サムに乗る天文台』、『一日中宇宙を考える』、『星、光の科学』などの著書がある。