金星の奇妙な大気は、地球外生命ではなく火山によるものかもしれない

昨年 9 月、科学者らは金星の雲の中に微量のホスフィンガスが存在することを報告し、地球外微生物がその原因である可能性を示唆した。それ以来、研究者らは、このガスが生物学的、地質学的、あるいは大気的プロセスから発生するのかどうかについて議論してきた。そもそも、このガスが実際に存在したのかどうかについても議論されている。

今週、米国科学アカデミー紀要に発表された研究は、ホスフィンが金星の大気圏に漂っているとすれば、爆発的な火山活動が原因かもしれないと主張している。研究者らは、地球の1883年のクラカタウ火山の噴火（インドネシア諸島で起きた大噴火）と同規模の噴火がなければ、火山灰が金星の大気圏上空まで噴き上がり、硫酸と反応してホスフィンが形成されるはずだと計算した。

「金星は地球とそれほど大きさの変わらない天体ですが、地質がまったく異なります」と、コーネル大学天文学部長で、この研究結果の共著者でもあるジョナサン・ルニーン氏は言う。「現在、金星で火山活動が起こっているという考えは、合理的な推論であり、もしそれが正しいと判明すれば、非常に興奮します。なぜなら、金星は今日、地球に最も近い惑星であり、地質学的に活発に活動していることになるからです。」

金星は地球に近く、大きさや密度も似ていることから、しばしば地球の双子星と呼ばれ、過去には表面に海があった可能性もある。現在、金星の表面は鉛を溶かすほど熱く、気圧は地球の 90 倍にも達し、空は厚い硫酸の雲で覆われている。全体的に見て、金星は最高の場所とは言えない。

それでも、ハワイとチリの望遠鏡が金星の大気中にホスフィンの化学的特徴を検出すると、研究者たちはそれが丈夫な微生物によって生成される可能性があるのではないかと推測し始めた。

しかし、他のグループがこの研究結果に異議を唱え、当初のチームは金星の大気中のホスフィンの量の推定値を約20ppbから1～5ppbに修正した。

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つまり、金星の雲にホスフィンが実際に存在するかどうかという疑問は解決していない。そして、たとえホスフィンが存在するとしても、科学者たちはその起源についてまだ意見が一致していない。地球上で微生物がホスフィンを生成する仕組みについて、金星の過酷な環境下ではなおさら分からないことがまだたくさんあると、ルニーン氏と、コーネル大学で地質学の博士課程に在籍する共著者のゴック・チュオン氏は、火山活動に関する論文の中で指摘している。最近の別の研究では、いずれにしても金星の雲には生命を維持するのに十分な水がないことが示唆されている。

では、ホスフィンは他にどこから来たのでしょうか? 謎のホスフィンのもう 1 つの説明は、火山の噴火です。このシナリオでは、リン化物と呼ばれる化学物質を少量含むマグマが金星のマントルの奥深くから地表まで移動します。火山の塵として空に噴出された後、リン化物は周囲の硫酸と反応してホスフィンに変わります。

これが起こるには、あり得ないほどの火山活動が必要だと主張する研究者もいる。ルニーンとチュオンはそうは思わなかった。彼らは、硫酸によってリン化物がホスフィンに転換される効率が水よりも約 1,000 倍高いことを示した、以前に発表されたいくつかの実験を調べた。これは、金星の強酸性の大気では、火山灰から得られる少量のリン化物からかなりの量のホスフィンが生成される可能性があることを示唆している。

2人は次に、反応性の高いホスフィンガスが大気中でどのくらい速く崩壊するか（崩壊が速すぎると、望遠鏡で捉えられる可能性が低くなる）、また望遠鏡の観測結果を説明するのに十分なホスフィンを供給するのに必要なマントル内のリン化物と火山噴火によって大気中に吹き飛ばされる塵の量を計算した。研究者らは、クラカタウの噴火規模の「大規模な爆発的火山活動」は、物質を70キロメートル（約43.5マイル）もの高さまで運ぶ可能性があることを発見した。しかし、このような出来事がどのくらい一般的で、どの程度起こりやすいのかはわかっていない。

「現在、金星で火山活動が活発であることを示す状況証拠がいくつかあることも指摘します」とルニーン氏は言う。

これらには、地球表面の地質学的に最近の溶岩流や、火山から放出される化合物である二酸化硫黄の周期的な急増の観測が含まれます。

「我々の視点からすると、ホスフィンが存在する最もありそうなメカニズムは、金星の活火山活動です」とルニーン氏は言う。「これらすべては、適度な量の火山活動には当てはまるようです。」

科学者にとって次の重要なステップは、ホスフィンが本当に存在するかどうか、そして金星が火山活動を継続しているかどうかを突き止めることだと彼は言う。NASAと欧州宇宙機関はともに、今後数年間に金星へのミッションを予定しており、近いうちに何らかの答えが得られるだろうと期待されている。

「金星は、地球と金星がなぜこんなにも違うのかを理解する刺激的な機会を与えてくれる」とトゥルオン氏は言う。「生命の有無にかかわらず、金星自体が刺激的な場所だ」