NASA のパーサヴィアランス探査車はどのようにして火星の生命を探索するのか

NASA の探査車「パーサヴィアランス」がこの夏に打ち上げられると、これまでの宇宙探査プロジェクトの中で最も野心的なミッションの 1 つに直面することになります。 火星に生命が存在した証拠. 火星にかつて生命体が存在したとしても、現在は存在しないことはほぼ間違いありません。では、別の惑星で数十億年前の生命体の証拠を探すにはどうすればよいでしょうか?

その答えには、これまでに別の惑星に送られた中で最も重い探査機、数百万年前の干上がった湖底、そして6フィート離れたところからサンプルを蒸発させる超強力なレーザーが関係している。 さらに詳しく知るために、NASAの火星専門家2名に話を聞きました。

火星の簡単な歴史

現在の火星は、大気が非常に薄く、生命が住めない寒くて不毛の惑星です。 しかし、数十億年前、この場所は地表水で覆われ、おそらく北半球全体に広がる巨大な海さえも有していた、まったく異なる場所でした。 これらの要因は、かつて生命の住処であった可能性があることを意味します。

「私たちが知っているのは、遠い昔、火星の表面には豊富な水が存在したということです」とケイティ NASAのジェット推進研究所で火星の地質学の研究者であるスタック・モーガン氏は、 言った。 「私たちはそれについての豊富な証拠を持っています… 私たちが観察する鉱物 地表では、私たちが見ている土地の形、 地表に刻まれた谷のネットワーク 火星の、古代の火口湖盆地におけるこれらのデルタの存在。 私達はことを知っています 表面には水があった.”

その知識は、今日は水が表面上に液体として存在し続けるには寒すぎるため、表面温度はもっと暖かかったに違いない、などの他の推論につながります。 また、それは次のことを示唆しています 火星の大気はより厚く豊かだったと思われる 今日よりも。

水が正確にどのくらいの期間地表にあったのかについては議論がありますが、科学者たちは水が何のためにそこにあったということで同意しています。 スタック・モーガン 「地質学的に重要な期間」として説明されています。

そして液体の水があるところには生命が存在した可能性があります。

火星での生活はどのようなものだったのでしょうか?

研究者たちは、私たちが知っているような生命を探していることを強調するよう注意しています。まったく未知のものを探すのは不可能だからです。 しかし、もし火星に生命が存在するとしたら、それは少なくとも地球上の生命と同程度に似ているだろうと仮定する十分な理由があります。

「地球上の微生物には多様性があります。」 スタック・モーガン 湿度、温度、標高、その他多くの環境要因に依存するといわれています。 「しかし、もし火星に生命が存在したとしても、少なくとも認識できるものであると私たちが期待する理由の一つは、これまでのところ、 ご覧のとおり、火星の環境の種類は、かつては私たちの環境の種類と非常に似ていました。 地球。"

私たちは、火星にも地球上の湖と同じように湖が存在し、デルタ地帯や山脈などの地形があったことを知っています。 あることはわかっています。 火星の有機分子生命によって作られた可能性もありますが、他の自然プロセスから生じた可能性もあります。 地球の歴史のある時点では、そうなっていたかもしれない 地球とそんなに変わらない 今日。

「もし微生物が火星に存在していれば、地球上の微生物が適応したのと同じように適応すると信じる十分な理由がある」とスタック・モーガン氏は語った。 「私たちが知る限り、火星の生命体に必要な材料は地球上と同じでした。 そのため、火星にかつて生命体が存在したとしても、私たちはそれを認識するだろうという自信が生まれます。」

生きている証拠はどのようなものですか

では、かつて生きていた可能性のあるものをどのように見つけられるのでしょうか?

残念なことに、「トリコーダーは存在しません」とシャーロック (Scanning Habitable) の主任研究員であるルーサー・ビーグル氏は述べています。 パーサヴィアランス探査機に搭載された有機物および化学物質用のラマンおよび発光装置を備えた環境、と述べた。 「何かを指さして『ああ、生命がある』と言えるものは何もありません。すべてを総合的に調べて科学的な結論を導き出すには、膨大な情報を読み解かなければなりません。」

「私たちは潜在的なバイオシグネチャーと呼ばれるものを探しています」とビーグル氏は説明した。 「太陽系のどの天体でも、何かがあなたに向かって波打っていない限り、それを生命と呼べるかどうかはわかりません。 私たちはこのコミュニティで、生命とは何か、そしてそれをどのように検出するかについて、真剣な科学的議論を行っています。」

バクテリアマットなど、現在生きている微生物群集を検出することは簡単です。 しかし、火星で現在生きている生物が見つかる可能性は非常に低いため、科学者たちは代わりに、これらのコミュニティが過去に存在した可能性があるという証拠を探しています。

「しかし、20億年から30億年も地表に留まった後、これらのコミュニティがどのようになるかを言うのは難しい」とビーグル氏は言う。 「ですから、どのような測定値をとれば『これは間違いなく生きていた』と言えるのかを知るのは難しいのです。

「私たちにできることは、『これは本当に興味深いサンプルです』と言うことだけです。 これはずっと前から生きていた可能性が高いです。 このサンプルを持ち帰って地上の実験室で調べるべきです。そうすれば科学的な合意に達することができます。」

宇宙人の化石を狩る方法

実際にサンプル内の証拠を見つける場合、最初の最も明白な方法は、単純にそれを探すことです。

「古代の生命の痕跡を探す最初の方法は、カメラを使うことです。」 スタック・モーガン と説明した。 「あなたは自分の周囲の地形をイメージし、私たちが形態学的特徴と呼ぶもの、つまり形や形を探します。 岩石のテクスチャ — 異常に見えるもの、または物理的な影響で形成されたものではない可能性があるもの プロセス。 したがって、生命とカリスマ的な巨大動物の肉眼的な証拠の例という点で、ここ地球上で思いつく最も簡単な例は恐竜の骨です。

「しかし、火星の捜索にはより繊細さが求められると予想されます。 なぜなら、これまでの探査機ミッションでは巨大動物はまったく観察されていなかったため、生命の兆候を探しているのであれば、それはおそらく微生物のスケールであると考えられます。」

したがって、火星上の微生物の生命の証拠がどのようなものであるかを理解するには、地球上の岩石と、それらが太古の生命の痕跡をどのように保存しているかに注目することができます。 「私たちは岩石の非常に細かい鱗の形状と質感を探します。」 スタック・モーガン 言った。 「しかし、おそらく異常な形でしわが寄る岩層のようなものも。 あるいは、私たちが予期しないパターンもあるかもしれません。」

生命の兆候を探すもう 1 つの方法は、岩石の組成、特に潜在的な有機物の存在に焦点を当てることです。 有機物の存在と珍しい岩の質感の組み合わせは、かつてそこに生命が存在していたことを示唆している可能性があります。

この構成と質感の組み合わせは、まさに Beegle の機器 SHERLOC が調査するために設計されたものです。 また、これまでの探査車とは異なり、岩石の質感を破壊することなくサンプルを調査できます。 「まさにそれが、私たちが地球上の岩石の記録から古代生命の証拠を探す方法です。」 スタック・モーガン 言った。 「そして今では火星でもそれができるのです。」

光を使って岩石を分析する

SHERLOC の最も重要なツールは、光を使用してサンプルの成分を確認する分光計です。 「何かに光を当てて、それが発する光の波長を見ると、それが何色であるかが分かります」とビーグル氏は説明した。 「その色を見れば、サンプルについて何かがわかります。」

分光法にはさまざまな種類があります。たとえば、Perseverance の SuperCam 装置によって実行されるレーザー誘起ブレークダウン分光法などです。 高出力レーザーがサンプルを蒸発させる そして放出された化合物を分析します。 しかし、生命の証拠を探すには、より小さなスケールで調べる必要があり、分析するためにサンプルを破壊する必要がないように、できれば非破壊的な方法を使用する必要があります。

SHERLOC はラマン分光法と呼ばれる非破壊的な方法を使用します。 「ラマン分光法では、何かがアミノ酸なのか、炭酸塩なのか、石炭なのか、それとも他の何かなのかを知ることができます」とビーグル氏は説明した。 SHERLOC は、有機分子の存在を検出できる蛍光分光分析も実行できます。

これらの方法を組み合わせて使用​​すると、サンプルが有機物であるかどうか、液体環境で形成されたかどうか、高温であったかどうかなど、サンプルに関する情報が得られます。 SHERLOC データは、PIXL (Planetary Instrument for X 線リソケミストリー) または Mastcam-Z のカメラを使用して、特定のサンプルがどのような構成になっているかをより完全に把握できます。 の。

研究にとって特に価値があるのは、時間の経過とともに層状に形成される堆積岩です。 パーサヴィアランスがそのようなサンプルを見つけて分析できれば、火星の環境が数千年にわたってどのように発展したかを潜在的に確認できる可能性があり、さらにはその様子を垣間見ることができるかもしれない。 玄武岩質層の束の中の炭酸塩層のようなもので、この地域のある特定の時点で稀で重要な何かが起こったことを示唆しているでしょう。 歴史。

着陸地点の選択

生命の痕跡を探すには、火星のどの場所でもよいわけではありません。 NASAが特にジェゼロ・クレーターを捜索対象に選んだのは、このクレーターには、これまでに発見された生命の痕跡が保存されている可能性が最も高い場所となる特別な特徴があるためだ。

「イゼロは火星の中でも特別な場所です。」 スタック・モーガン そこにデルタが存在するためだと言いました。 「（探査車キュリオシティが現在調査中の）ゲイル・クレーターを含め、人々が湖があったと考えている古代のクレーター盆地が何百もある。 しかし、すべてのクレーターにデルタが保存されているわけではありません。 デルタとは、川が大きな流域に広がり、堆積物が堆積するときに生じる地形です。」

デルタは、かつてその場所に水があったというさらなる証拠を提供し、探索すべき興味深い岩があることを意味します。

「ジェゼロを非常に特別なものにしているのは、水が流れ込む入口の谷があることですが、それをほぼユニークにしているのは、出口の谷の存在です。」 スタック・モーガン氏は語った。 「これは単純で微妙なことですが、それがどれほど重要であるかは注目に値します。なぜなら、入り江の谷がある場合、水が流入しなければならなかったことがわかるからです。 しかし、出口の谷がある場合は、水が出口の谷のレベルまで満たされる必要があることがわかります。」

もし湖が浅かったら、断続的に干上がってしまい、生命が住めなくなったかもしれません。 しかし、湖が長期間水域として存在できるほど深ければ、そこは生命が発生し定着する可能性がはるかに高い場所となるでしょう。

「イエゼロには、そこに水があったことを示す地形があるだけでなく、クレーター全体が埋まったという証拠もあります。」 スタック・モーガン氏は語った。 「それが、ゲイルを含む他の場所がもう少しギャンブルに近いのに対し、ジェゼロは生命を探すのに適した場所であるという確信を高めるのに役立っています。」

ジェゼロをユニークにしているもう 1 つの点は、そこで観察できる鉱物です。 「ジェゼロ・クレーターは、これらの古代のクレーター湖盆地の中で炭酸塩鉱物が存在する唯一のものです。」 スタック・モーガン 言った。 地球上の炭酸塩は化石の構造基盤を形成しており、オーストラリアのグレートバリアリーフなどのサンゴ礁で発見されています。 火星の湖盆地でそれらが見つかった場合も、同じことを示している可能性があります。

炭酸塩が存在するだけでなく、 クレーターの内縁の周囲に位置する湖が浅かったであろう場所、そこが彼らを見つけることが期待される場所です。 炭酸塩は「生命の証拠を保存するのに非常に優れている」 スタック・モーガン 言った。 「したがって、生命を探しに行くために火星の場所を選ばなければならないとしたら、浅い湖環境の炭酸塩の内輪に行くことになるでしょう。」 - まさにそれが、ジェゼロ・クレーターが提供するものです。

サンプルを地球に持ち帰る

一般の人々は、CSI のように、サンプルを即座に分析して、その成分が何でできているかを知ることができる魔法の機械のアイデアをよく考えていますが、 実際には、サンプル分析のプロセスには長い時間がかかり、多くの手順を綿密に行う必要があります。 続いて。 一連の分析ツール全体を探査機で利用できるわずかなスペースに収めることは不可能です。一部の機器は探査車と同じサイズです。 火星のサンプルが何で構成されているかを実際に理解するには、火星のサンプルを元に戻す必要があります。 地球。

だからこそ、火星生命探査における「パーサヴィアランス」の次のステップは、 サンプルリターンミッション、 その中で 1つ以上の宇宙船 彼らはパーサヴィアランスが収集した岩石と土壌のサンプルを収集し、地球に返すために火星に送られます。

「生命を探すつもりなら、サンプル返却ミッションは次のステップとして不可欠です」とビーグル氏は語った。 「サンプルを持ち帰ることができるので、それを研究室に置くことができ、サンプルについて少し知ったら、そこからすべてを計画することができます。

「あらゆる宇宙ミッションでは、そこで何が見つかるかを想定する必要があり、それが機器の設計方法です。 しかし、サンプルリターンを使用すると、サンプルを持ち帰ることができ、サンプルについてもう少し詳しく特定でき、多くの非破壊サンプルを使用できます。 CT スキャンや X 線断層撮影などのテクノロジーを利用できるようになり、サンプルについてより深く理解できるようになり、実験を目的に合わせて調整できるようになります。 サンプルは。

「したがって、サンプルリターンは非常に価値があり、非常に重要です…それは火星に生命が存在したかどうかという問題にとって極めて重要です。 それなしでどうやってやっていくのかわかりません」とビーグル氏は付け加えた。

この夏から狩りが始まる

パーサヴィアランス探査機は今夏、7月17日から2週間半以内に打ち上げられる予定だ。 2月18日に火星に着陸するはずで、そこから周囲の探索とサンプル採取を開始でき、もしかしたら生命が存在した惑星が地球だけではないという証拠さえ見つかるかもしれない。

編集者のおすすめ

• 宇宙論的な通勤: 人々を火星に送り込む際の困難なロジスティクス
• 推進力の完成: 人類を火星に到達させる方法
• 他の惑星の発電所: 火星でどのように発電するか
• 水分補給の採取: 将来の入植者は火星でどのように水を作り、集めるのか
• 宇宙農業: 火星で作物を育てる方法