[비즈한국] パーサヴィアランスは、火星のジェゼロ・クレーターの縁の下で水が溢れ出て作られたと見られる地域を探査した。ここはネテリ・ヴァリスと呼ばれている。ここで非常に興味深い岩石が発見された。矢じりのように尖った形をした石ころで、グランドキャニオンの滝から名を取り、チェヤバ・フォールズと呼ぶ。
チェヤバ・フォールズにはもう一つ興味深い特徴がある。まるでヒョウの模様のように、数mmサイズの黒い円形の斑点が発見されるのだ。この斑点はかんらん石でできていると見られる。そして驚くべきことに、NASAの科学者たちは、これが地球で発見される約30億年前に形成された初期生命の化石に似ていると主張している。最近話題になったNASAの記者会見の内容がまさにこれだ。この分析結果が事実であれば、地球外生命の痕跡を証明する最も確実な証拠となり得る。
昨年の夏、パーサヴィアランスが初めて発見して以来、チェヤバ・フォールズは火星で最も興味深い舞台となった。生命の痕跡がそのまま残っているかもしれないという期待を呼び起こし、過去1年間の徹底的な調査を経て、今回ネイチャー誌に論文が発表された。
査読を経て最終掲載された論文のタイトルは、ややトーンダウンした「火星ジェゼロ・クレーターにおける酸化還元反応による有機物合成」である。しかし、著者が当初提出した論文のタイトルは「火星のパーサヴィアランス探査車による潜在的バイオシグネチャーの検出」であった。論文が提出され、査読が行き交う過程で相当な論争があったことが推測できる。
パーサヴィアランスの最も重要な任務は、将来の火星サンプルリターンに向けて、火星のサンプルをカプセルに一つずつ保管することである。興味深い地域を発見すればロボットアームを伸ばし、ドリルで穴を開ける。そしてチタン合金で作られた長さ15cm、直径2.3cmの小さなチューブの中に、岩石と土壌のサンプルを収集する。パーサヴィアランスは収集したサンプルを直接分析はしない。代わりに、未来にやってくる探査機のために集めておくだけである。サンプルチューブは合計43個だ。その中で、実際の火星の岩石と土壌サンプルを収められるのは38個。残りは後にカプセルの汚染状況を判断するための補助として入れた「ウィットネスチューブ（証人カプセル）」である。チェヤバ・フォールズのサンプルも25番目の順番でサンプルチューブに保管された。
本格的な化学分析は、サンプルが地球に無事に戻ってきた後の遥か先に行える。しかし、後発隊をただ待っているわけにはいかない。最大限、火星現地でパーサヴィアランスに搭載された多様な分析装置を活用する。パーサヴィアランスのロボットアームの先端には広角地形撮影センサー「ワトソン（WATSON）」があり、火星で有機物と化学成分を探査する光学スキャナー「シャーロック（SHERLOC）」がある。名前の通り、ワトソンとシャーロック、火星で生命の痕跡を探す探偵デュオだ。残念ながら2024年にシャーロックの焦点駆動系が故障し、今はロボットアームを微細に操作して何とかピントを合わせている状態だ。そのため、鮮明な写真を撮ることは容易ではない。
一方、シャーロックは地形に高エネルギー紫外線を照射しながら散乱された光子を検知し、地形を構成する化学分子を把握する。興味深いことにグラフを見ると、すべての探査でGバンドから強い信号が検出された。これは炭素化合物の存在を示唆しており、ひょっとすると地球の有機生命を構成する基本材料である炭素ベースの分子が存在する可能性がある。炭素が複数集まって形成された一種の多重炭素結合分子が存在するという意味だ。過去にここに生命がいたならば、十分に検出され得る成分である。
パーサヴィアランスにはもう一つ強力な装置がある。X線を照射して岩石表面の固有化学成分分布を写真のようにスキャンする「PIXL」装置だ。先の写真で色とりどりのピクセル状に色付けされた地図は、まさにPIXLで観測した成分分布図である。その名の通り、ピクセル状に地図を描く。興味深いことに、ヒョウ模様の丸い縁の外側から内側に行くにつれて、主要化学成分が明確に変化する。PIXLの探査結果を見ると、ヒョウ模様の領域は特に鉄とリンが豊富である。
鉄は地球において生命活動と非常に密接に関連している。ヘモグロビンはもちろん、生命の初期から鉄ベースのタンパク質が多く使われてきた。ヒョウ模様では特にリン酸鉄、ビビアナイト、そして鉄と硫黄からなるグレイガイト鉱物が多数発見される。地球の場合、微生物が有機物を分解する現場でこうした鉱物がよく見つかる。また、一緒に発見されるリンは、DNA、RNA、リン脂質など地球生命体の代謝活動において絶対欠かせない必須成分だ。
特に興味深いのは、鉄イオンが少ない領域に行くほどGバンドの信号が強く現れ、逆に鉄イオンが多い領域に行くとGバンドの信号が弱く現れるという点だ。簡単に言えば、鉄が多ければ炭素が減り、鉄が少なければ炭素が増える。これはまるで炭素ベースの分子が鉄を還元しているように見える。まさに地球での生命活動と似ている。有機物が電子を失って酸化すれば、逆にその周辺の物質は還元される。炭素が多くなると鉄がより多く還元された痕跡が見られるということは、過去にここに炭素ベースの生命体が住んでおり、彼らの生命活動によってその一帯の鉄が大量に還元されたと解釈できる。
つまり、今回の分析結果を最も肯定的に解釈すれば、遥か昔に火星に住んでいた微生物が食事を終えて残した排泄物の痕跡と見なせる。もちろん、必ずしも生命活動ではなくとも、炭素や酸素、窒素などを含む有機物の混合物が十分に存在する可能性もある。しかし、有機物を含む鉱物がこのように一箇所に密集して発見されたという点は、ここをさらに興味深い場所にする。まさにこの場所で何らかの生命活動が行われたのではないかという疑いを強く抱かせるからだ。
このため著者は「潜在的バイオシグネチャーの検出」という大胆なタイトルで論文を発表しようとしたが、査読者はこれが先走りすぎたタイトルだと考えたようだ。生命の痕跡だと主張するには他の可能性をすべて排除し、本当に完璧に生命活動以外では説明がつかないことを立証しなければならないからだ。
しかし、必ずしも化石化した生命体の痕跡が原因ではない可能性も残っている。高温・高圧環境下では、非生物学的な方法でも鉱物の鉄成分は変化し得る。結局、著者はそのような可能性さえ希薄であることを立証しなければならない。今回探査したチェヤバ・フォールズ一帯では、過去の火山活動の痕跡は発見されなかった。したがって、この岩石は十分な高温・高圧環境に置かれたことはない。これを根拠に著者は、これがより一層生命活動の兆候として疑われると主張した。
論争が続き、論文が掲載されるまでには非常に長い待ち時間が必要だった。結局、査読プロセスの中で査読者は「生命信号検出」というタイトルの代わりに、より客観的な「酸化還元信号」へと修正することを要求し、最終的に今のようなタイトルで論文が世に発表された。論争はまだ明確な結論が出ていない。チェヤバ・フォールズで発見された有機物の痕跡、そして炭素と鉄の驚くべき相関関係が本当に生命活動の兆候なのかを判断するためには、結局サンプルを無事に地球に持ち帰って分析する必要がある。
パーサヴィアランスが収集したサンプルは、火星ではなく地球で分析する。2030年にパーサヴィアランスのそばに後発隊が着陸して収集済みのサンプルチューブを受け取った後、火星表面から弾道ミサイル型の小さなロケットを発射することになる。その後1年以上の時間が過ぎれば、火星で採取した貴重なサンプルチューブが詰まったカプセルが地球の大気圏を突き抜けて再突入する。地球の天文学者たちは、カプセルの中に詰められた火星サンプルを直接地球で分析することになるだろう。たとえまだ人間が直接火星に足を踏み入れられずとも、少なくとも火星の土壌に人間の手が触れる瞬間となるはずだ。
月に対する理解が最も飛躍的に発展したのは、アポロミッションを通じて宇宙飛行士たちが月から直接岩石を持ち帰ったおかげだ。月の岩石の中にどのような鉱物が存在するのか詳細に観察できたため、我々は月と地球の誕生の秘密について鮮明な絵を描くことができた。同様に、火星から直接サンプルを地球に持ち帰ることができれば、火星に対する我々の理解は完全に変わることになるだろう。
現在は多少人間的かつ現実的な難関に直面している状況だ。当初のミッション全体の予算は50億ドルだったが、時間が経つにつれて110億ドルまで跳ね上がった。NASAも大きな負担を感じており、当初の予算で遂行できる詳細計画が立てられるまでミッションを暫定延期した状態だ。さらに、2026年のNASA全体の予算案が大幅に削減される危機に陥り、火星サンプルリターンの未来はさらに暗い状況だ。米国の宇宙探査ミッションがすべて停滞する隙に、中国が先手を打つ可能性も少なくない。もちろん、すでにパーサヴィアランスという先発隊が火星に滞在している状況であるため、機会費用を考えてもミッションを完全に諦める可能性は大きくないように思える。そう願う。
探査ローバーの名前「パーサヴィアランス」は「忍耐」という意味だ。その名の通り、パーサヴィアランスは期日未定の後発隊が来るのを静かに待っている。火星サンプルリターンミッションが願い通りに行われ、貴重な火星の欠片が、無事に「ロケット便」で届くことを願うばかりだ。その中に火星のテラフォーミングを夢見る人々に希望的なニュースが詰まっているのか、それともまた別の絶望が待ち受けているのか、答えを知るまで我々にはもう少しの忍耐が必要だ。
参考
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09413-0
筆者チ・ウンベは？ 猫と宇宙を愛する。幼い頃に「銀河鉄道999」を見て、宇宙の美しさを伝えるという夢を持つようになった。現在は世宗大学校自由専攻学部助教授として、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。著書に「毎日宇宙のひとかけら」「星が輝く宇宙の科学者たち」「行けないけれど知っている」「宇宙を見ると浮かぶ奇妙な質問たち」などがあり、翻訳書に「銀河ヒッチハイク・ガイド」「私はどうやって冥王星を殺したか」「クォンタム・ライフ」「コスミグラフィック」などがある。