火星で生命を見つけるには、新しい探査機、より高性能な探査車、そして人間が必要だ

これは一定のサイクルです。NASA は、記者会見で火星に関する新しいニュースが発表されるとプレスリリースを発表します。その後、最終的な発表は魅力的ですが、実際の火星での実際の生命の発見からは程遠いものです。

これは最近になって明らかになったもので、先月、火星の地表で古代の有機物が発見され、火星の大気中のメタンが変動していることが発表された。メタンは生物学的プロセスによって生成されることが多いため、火星での季節的な放出は、何かが絶えずその炭化水素の地下供給を補充していることの兆候である可能性がある。

しかし、やはり火星で生命は発見されなかった。そしてNASAは火星での生命の発見をすぐには発表しないだろう。これはNASA側の無関心ではなく、単純な事実によるものだ。つまり、これらのミッションのどれも、過去も現在も生命を直接検出する能力を持っていなかったのだ。

火星の生命

明るく暑い6月のサンタフェの惑星間フェスティバル。ロスアラモス国立研究所は通行人のために岩石を蒸発させている。ステージではロスアラモスのスタッフ科学者ニーナ・ランザが火星について語っている。

「現在、火星の大気中にはメタンがあります」と彼女は言う。「しかも、常に存在しているわけではなく、季節的に少量の煙が噴出しているようです」。地球上のメタンは火山と生命から発生すると彼女は言う。「メタンは長くは続かず、100年程度です。ですから、火星でメタンが見られるということは、何かが今それを生成しているということがわかります」

「火星に生命が存在すると私から聞いたなんて言わないでください。私たちはまだそれを解明しているところですが、その意味合いを考えると、追跡すべき重要な観察なのです」とランザ氏は言う。

ランザ氏は、現在ゲイルクレーターの古代の湖底を探索しているキュリオシティ探査車に搭載された ChemCam のチームの一員です。このシステムには、レーザーと分光計の 2 つのコンポーネントがあります。レーザーは岩石サンプルを蒸発させ、分光計は蒸発した残骸の中にある特定の元素の痕跡を探します。

「分子を構成する原子を実際に見ることができるので、炭素、水素、リン、窒素があるかどうかがわかります。これらすべてを見ることができます」と彼女はパネルの後でポピュラーサイエンス誌に語った。彼女は便利な頭文字でこれを呼んでいる。CHyN OPS（「チンアップス」と発音）、つまり炭素、水素、窒素、酸素、リン、硫黄である。これらの元素はそれぞれ地球上の生命に関わっているが、ChemCam はこれらの個々の元素がどのように相互作用して分子を形成するかを見ることはできない。つまり、水素と炭素は見えるが、この 2 つがペアになっているかどうかはわからないのだ。

これはまた、ChemCam が探査できるのは生命の最も基本的な要素だけであることを意味します。Curiosity を取り巻く環境はかつて生命にとって最適であったにもかかわらず、火星に生命が存在するか、あるいは存在していたかを確認することはできません。

「ゲイルクレーターは、かつては間違いなく人が居住できる環境だったが、人が住んでいたかどうかは分からない」とランザ氏は言う。現在、何かが存在する可能性は低いが（不可能ではない）、遠い過去には存在していた可能性がある。

幸いなことに、NASA の火星探査能力は拡大しつつあります。Mars 2020 探査車には、ChemCam の最新版である SuperCam が搭載されます。ChemCam は元素を拾うことができますが、SuperCam は最終的な着陸地点にある分子の重要な痕跡を拾います。つまり、個々の元素ではなく、より複雑な有機物を識別できるようになります。レーザー誘起ブレークダウン分光法 (LIBS) を使用すると、まだ蒸発していない岩石について大まかな情報を得ることができます。

ああ、マイクも付いていますよ。

「火星人の声を聞くだけでなく、LIBS の衝撃波が発する音からターゲットに関する情報を実際に得ることもできるのです」とランザ氏は冗談を言う。

「レーザーを照射すると、実際に『ピュッピュッ』という音がします。パチンという音が鳴るのですが、その音は物質の種類や岩石のコーティングを貫通しているかどうかによって変わります。これによって、データをさらに正確に解釈できるようになります」と彼女は言う。

地球外生物の探査に取り組んでいるのはNASAだけではない。ESAとロシア宇宙庁もエクソマーズ計画で協力している。探査機の半分はすでに火星に到着しているが、スキアパレリ着陸機は失敗に終わった。残りの半分は2020年7月に打ち上げられる予定だ。この探査機は実際に火星の表面に潜り込み、サンプルをすくい上げ、高度な有機物の証拠をテストする。過去の生命の存在を確認するまでには至らないが、これまで以上に大きな一歩を踏み出すことになる。

マーズ2020は火星表面のサンプルを採取するが、将来の回収に備えて機内に保管する。2020年探査機以降のNASAの火星での将来は不明だが、NASAは2030年代までに人類を火星に送り込むことを目標としている。人類が地上に降り立てば、過去または現在の生命の存在の確認ははるかに迅速に行われる可能性がある。ランザ氏が言うように、「私の方がキュリオシティより優れた地質学者だ」。人類は顕微鏡や研究室を操作し、探査機よりも高度な実験を完了することができるだろう。探査​​機は現在、地球との通信に6～24光分の遅延があるため、その範囲が限られている。

もちろん、火星探査ミッションには、探査車、着陸船、理論上の有人探査機以外にも、もうひとつの要素があります。それが探査機です。

空の目

キュリオシティは火星の表面に古代の湖があった証拠を掘り出したかもしれないが、火星で水を見つけるという重労働の多くは（何度も何度も）数機の探査機の艦隊にかかっている。探査機は一生のうちに火星のほんの一部しか探査できないかもしれないが、探査機は毎日包括的な地球全体の画像を提供できる。現在、火星探査機は数機あるが、そのうちの2機が最も多くの視覚偵察作業を行っている。NASAの火星探査機（MRO）とESAの火星探査機マーズ・エクスプレスだ。

「MROのようなものでは、私たちが持っているカメラの解像度では、火星の表面にある探査車よりも小さいものを見ることはできません」とアリゾナ州立大学ニュースペース・イニシアチブの研究ディレクター、タニヤ・ハリソン氏はツイッターのダイレクトメッセージで述べた。「ですから、火星の表面にエイリアンの車や建物があったら、私たちは間違いなく今ごろそれを見ていたはずです。」

マーズ・エクスプレスとMROはどちらも15年以上の歴史がある。より優れた能力を持つ新しい探査機は、メタンの噴出についてより詳細に把握し、直接見ることもできるかもしれない。MROの空の目であるHiRISE機器は、メタンの起源を正確に特定できるほど感度が高くない。そのためには、火星の大気中に放出されるメタンがもっと多くなければならない。

「MRO にはメタンを検出する機能は装備されていないが、マーズ・エクスプレスには分光学的に検出できる機器が搭載されている」とハリソン氏は言う。「視覚的に確認するには、地球上の噴気孔と同程度のレベルでメタンが噴出している必要がある。イエローストーンやアイスランドの間欠泉や温泉で見られる噴煙のようなものを想像してほしい」

ミッションの 1 つのアイデアでは、火星探査をキャッチボールのように扱う。着陸機または探査機がサンプルをすくい上げ、小型ロケットで軌道に打ち上げる。その後、周回機が火星の容器を回収して保管し、最終的に地球に持ち帰る。この理論上の周回機は、直接サンプルを採取してこれまでにない方法で火星の生命を確認する興味深い機会を提供する可能性がある。

「[電子顕微鏡]を使えば、微生物のような構造を実際に見ることができますが、火星にはそれがありません」とランザ氏は言う。「マイクロイメージング装置はありますが、解像度はそれほど高くありません。鉱物学、化学、有機分子があると言うことはできますし、状況証拠をうまく組み立てることもできますし、それは妥当だと思います。しかし、驚くべき主張には、驚くべき証拠が必要です。」

それが起こるまでは、誇大広告を信じないでください。