生命に不可欠なあらゆる成分が太陽系の海の衛星に存在する

宇宙から見ると、土星の衛星エンケラドゥスは生命が住むのに適した場所とは思えない。その冷たい表面は新鮮な氷で厚く覆われ、クレーターや氷の結晶を噴出する活氷火山が目立つ。しかし科学者たちは、その凍った表面の下には塩分を含んだ液体の海が隠れていると考えている。海底の地熱噴出孔からのエネルギーと、少量の適切な材料があれば、生命が進化し定着する場所になるかもしれない。NASA のカッシーニ探査機から得られたデータの新しい分析により、この衛星には理論的には生物の生存に必要なすべての化学物質があることが明らかになった。

国際研究チームが水曜日にネイチャー誌に発表した研究によると、エンケラドゥスから噴出する水柱にはリンが含まれている。研究チームは、土星系を13年間調査したカッシーニ探査機のデータを調べてリンを発見した。生命維持に不可欠なこの元素が地球以外の海で発見されたのは初めてだ。

「リン酸塩の形のリンは地球上のすべての生命にとって不可欠です」と、ベルリン自由大学の惑星科学者で、この研究の著者であるフランク・ポストバーグ氏は言う。「私たちが知っている生命は、リン酸塩がなければ存在し得ません。そして、エンケラドゥスに生命が存在する可能性があると仮定する理由は、もしそこに生命が存在するとすれば、地球の生命とは根本的に異なるはずだというものではありません。」

この発見は、エンケラドゥスに宇宙人がいるという証拠にはならない。しかし、リンの存在は、そこで進化する可能性のある生命にとって大きな障害を取り除くことになる。ポストバーグ氏によると、これまでの研究では、エンケラドゥスの海にはリンがまったく含まれていない可能性が示唆されていた。この発見は、科学者が衛星の潜在的な居住可能性について考える方法を変え、木星の衛星エウロパなど、地下海を持つ他の氷衛星の研究の指針となるかもしれない。

[関連している： NASAは、ヘビ型ロボットが土星の衛星エンケラドゥスで地球外生命体を探索できることを期待している。

カッシーニは1997年に打ち上げられ、2004年に土星に到着した。2017年にNASAがミッション終了時に土星の大気圏に突入して自爆するよう指示するまで、土星に留まり環を持つ巨大ガス惑星とその衛星を調査。ミッション中、カッシーニはエンケラドゥスを数回通過。2005年のフライバイでは、探査機が氷の噴出を発見し、衛星が放出した結晶を捕らえた。これらの噴出はおそらく宇宙に逃げ出した海水を表している。惑星科学者は、衛星の氷殻の下には液体の水の海が広がっていると考えている。

ポストバーグ氏によると、研究者らはカッシーニ探査中に主に無機化合物と有機化合物を探すために氷粒のデータを調べていた。しかし2017年、同氏の​​研究チームは欧州研究会議から助成金を受け、エンケラドゥスの氷粒のより大規模なデータを調べ始めた。4年間の研究を経て、彼らは塩の形をしたリン、すなわちリン酸塩を発見した。

リンは、人類が知る限り生命が存在するために必要な6つの重要な要素の1つだと、NASAジェット推進研究所の宇宙生物学者で、この研究には関わっていないモーガン・ケーブル氏は言う。他の5つの重要な要素は、炭素、水素、窒素、硫黄、酸素だ。「これらの要素をさまざまな有機分子に組み合わせると、生化学反応、つまり細胞が生き続けるために必要な特定の反応が起こるようになります」とケーブル氏は言う。

リン酸は DNA 分子の骨格であるため、特に重要です。また、細胞膜や、細胞活動のエネルギー源となるアデノシン三リン酸 (ATP) の重要な成分でもあります。「これは、既知のすべての生命にとってエネルギーを運ぶ分子、つまりエネルギー通貨です」とケーブル氏は言います。エンケラドゥスで誕生したすべての生命も、おそらく他の要素と異なる組み合わせで、この配置を使用すると思われます。

[関連している： 土星の「海の衛星」が宇宙に液体を絶えず噴出している理由はここにある。

アリゾナ州立大学の惑星地球化学者で、同じく水曜日にネイチャー誌に掲載されたこの研究に関する論評の著者であるミハイル・ゾロトフ氏によると、エンケラドゥスの海は地球とは化学的に多少異なるという。「地球の海では、塩は主に塩化ナトリウムのような食塩です」とゾロトフ氏は言う。エンケラドゥスの塩は重曹で、台所にあるのと同じものだ。

ケーブル氏によると、地球の海洋生物の多くはエンケラドスの海でも問題なく生き延びることができるという。しかし、氷の衛星で生命が進化した、あるいは進化する可能性があるとすれば、それは魚やクジラのような地球外生物ではなく、微生物である可能性が高い。これはエンケラドスの海の化学反応よりも、生命がそこに利用できるエネルギーに関係している。

「地球上では、すべての生命が直接的または間接的に利用する主要なエネルギー源は太陽光です。直接光合成するか、光合成を行う植物を食べるか、植物を食べる動物を食べるかのいずれかです」と彼女は言う。太陽光は氷の殻を通って月の海水に届かないため、エネルギーは地熱源から来ている可能性が高い。カッシーニが捉えた氷の結晶の構造は、水が岩石の内部と出会う海底の地熱噴出孔付近で形成された粒子を示唆している。

「そこから得られるエネルギーの正味量を太陽光から得られるエネルギー量と比較すると、桁違いに少ないのです」とケーブル氏は言う。「つまり、微生物細胞の集団を維持するか、もっとエネルギーを欲しがる生物を一握りだけ飼育するかのどちらかです」。エンケラデスクジラがまったくあり得ないわけではないが、おそらく「孤独なクジラが一匹でとても悲しい歌を歌っている」ことになるでしょう、と彼女は笑いながら言う。「それはどれほどひどいことでしょう？」

エンケラドゥスに生命が存在するかどうかを知るには、月への別のミッションが必要となる。現在計画されているものは何もないが、影響力のある天体生物学十年計画調査は、今後 10 年以内にエンケラドゥスへの NASA の旗艦ミッションを実施することを推奨している。

しかし、エンケラドゥスに似た世界に向かうミッションが2つある。欧州宇宙機関の木星氷衛星探査機（JUICE）は4月に打ち上げられ、2031年に木星に到着し、この巨大ガス惑星とその氷衛星ガニメデ、カリスト、エウロパを調査する予定だ。2024年にはNASAがエウロパ・クリッパー・ミッションを打ち上げ、2030年までに同衛星に到着する予定だ。エンケラドゥスに関する最近の研究結果は、他の氷の表面の下に何が潜んでいるのか、興味をそそる一面を与えている。3つの衛星すべてに、地下の海が存在すると考えられているのだ。