土星の衛星エンケラドゥスで生命の重要な構成要素のさらなる証拠が発見される

土星の大気圏に劇的に突入してから6年経った今でも、NASAの完了したカッシーニミッションは、発見の原動力となり続けている。ミッションのデータにより、土星の衛星エンケラドゥスから噴出する水蒸気と氷粒の巨大な煙にシアン化水素が含まれているという証拠が最近明らかになった。この線状分子は生命の起源の鍵となる。カッシーニは、この分子の存在を強く裏付け、エンケラドゥスの氷の外殻の下の海に強力な化学エネルギー源がある可能性を発見した。この研究結果は、12月14日にNature Astronomy 誌に掲載された。

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6 月、カッシーニのデータの新たな分析により、理論上はエンケラドゥスの噴煙の中に生命を維持するのに必要な化学物質がすべてあることが判明しました。エンケラドゥスの下にある海は、月から流れ出る噴煙の材料のほとんどを供給していると考えられます。この新たに特定されたエネルギー源は、いくつかの有機化合物の形でも存在します。これらの化合物の一部は、地球上の生物の燃料として機能します。この小さな衛星の内部には、天文学者がこれまで考えていたよりも多くの化学エネルギーがある可能性があります。エネルギーが多ければ多いほど、天体が生命を維持できる可能性が高くなります。

「私たちの研究は、エンケラドゥスが生命の構成要素を作るため、そして代謝反応を通して生命を維持するために最も重要な分子のいくつかを宿しているというさらなる証拠を提供します」と、研究の共著者でハーバード大学博士課程の学生、ジョナ・ピーターは声明で述べた。「エンケラドゥスは居住可能な基本要件を満たしているように見えるだけでなく、複雑な生体分子がどのようにそこで形成されるのか、そしてどのような化学経路が関与するのかについてのアイデアも得られました。」

「アミノ酸前駆体のスイスアーミーナイフ」

シアン化水素は、生命維持に必要なアミノ酸を形成するのに最も重要かつ多用途な分子です。その分子はさまざまな方法で積み重ねることができるからです。この研究チームはシアン化水素を「アミノ酸前駆体のスイスアーミーナイフ」と呼んでいます。

「シアン化水素の発見は特に興奮しました。なぜなら、それは生命の起源に関するほとんどの理論の出発点だからです」とピーターは語った。「代替モデルをテストして結果に穴を開けようとすればするほど、証拠は強くなりました。最終的に、シアン化水素を含めずにプルームの組成を一致させる方法はないことが明らかになりました。」

2017 年、科学者たちはエンケラドゥスに、その海で生命を維持するのに役立つ可能性のある化学物質が存在するという証拠を発見しました。プルーム内の水素、メタン、二酸化炭素の組み合わせは、メタン生成を示しています。この代謝プロセスはメタンを生成し、地球上で広く行われています。メタン生成は、地球上の生命の起源にも重要であった可能性があります。

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新しい研究では、メタン生成よりも強力なプロセスを生み出す追加のエネルギー化学源の証拠が見つかりました。科学者は、酸化された多数の有機化合物を発見しました。酸化は化学エネルギーの放出を促進するので、酸化化合物の存在は、エンケラドゥスの地下海に存在する生命を維持する可能性のある複数の化学経路があることを示唆しています。

「エネルギーの点でメタン生成が小さな時計の電池のようなものだとすると、私たちの研究結果は、エンケラドゥスの海が、そこに存在するかもしれないあらゆる生命に大量のエネルギーを供給する能力を持つ、車のバッテリーに似たものを提供している可能性があることを示唆している」と、研究の共著者でNASAジェット推進研究所の宇宙生物学者および惑星科学者のケビン・ハンド氏は声明で述べた。

土星の衛星における地球の数学の働き

研究チームはまた、カッシーニがエンケラドゥスで発見した状況を再現するために詳細な統計分析を行った。研究チームは、カッシーニのイオンおよび中性粒子質量分析計が収集した土星周辺のガス、イオン、氷粒に関するデータを調べた。統計モデルは、研究チームがさまざまな化合物の小さな違いを解明するのに役立った。

「観測データと照合しようとすると、組み合わせられる可能性のあるパズルのピースがたくさんあります」とピーター氏は言う。「私たちは数学と統計モデルを使用して、限られたデータセットを過度に解釈することなく、どのパズルのピースの組み合わせが煙の組成に最も適合し、データを最大限に活用できるかを解明しました。」

エンケラドゥスで生命が誕生したかどうかの判定はまだ先の話だが、この新たな研究は、この土星の衛星における生命の化学的経路を地球上の研究室でテストできることを示している。