科学者が金星の生命を探索する3つの方法

金星は現在暑いが、それは表面温度が鉛を溶かすほどに高いからだけではない。金星の大気中に生命に関連する分子が最近驚くべき発見をされたことで、金星の雲は火星の地下、エウロパとエンケラドゥスの海の海、タイタンのメタン湖とともに、宇宙生物学者が地球外生命を探索したい近隣の場所の短いリストに加わった。

「金星に生命？嫌気性生物学の副産物であるホスフィンの発見は、地球外生命の存在を裏付ける上でこれまでで最も重要な進展だ」とNASAのジム・ブライデンスタイン長官は発表当日にツイッターに投稿した。「金星を優先すべき時だ」

空気中の微生物がホスフィンを吐き出しているのか、それとも未知の地質学的発生源から噴出しているのかは不明だが（懐疑的な研究者の多くは後者に賭けるだろう）、今回の検出は科学者が地球の双子惑星についていかに知らないかを強調している。岩石の組成から空気を構成する成分まで、地球の隣人である金星の現在と過去は、豆のスープのような雲と同じくらい不透明だ。「金星の内部から大気まで、金星に関する知識は膨大です」とマウント・ホリヨーク大学の惑星科学者、ダービー・ダイアー氏は言う。

ダイアー氏は、ついにそれらのギャップを埋める時が来たと考えている。彼女は、NASAが現在検討している2つの金星ミッションのうちの1つ、金星の表面地図を作成する可能性のある探査機の副主任研究員を務めている。また、ホスフィンの謎に刺激された他の研究者は、NASAを完全に迂回することを夢見ている。先週、そのようなチームの1つが、民間資金による気球隊が早ければ2022年に金星の雲に漂う生命を探すことができる可能性があることを示唆する、まだ査読されていない論文をオンラインで発表した。これら3つのミッションのいずれかが離陸すれば、太陽系とその外側の両方で、生命がどこで、いつ足がかりを得たのかについての私たちの理解が根本的に変わる可能性がある。

ホスフィンに関する報告が出る前から、ダイアー氏と他の研究者たちは、次世代の金星探査の計画に何年も費やしていた。ダイアー氏は、金星の放射率、電波科学、InSAR、地形、分光法の頭文字をとったVERITASと呼ばれる探査機を推進している。この探査機は、金星を周回しながら、レーダーやその他のセンサーを使って岩石の表面を調査する。地図作成は基本的なことのように聞こえるかもしれないが、それが金星をより深く理解するための最初の必要なステップだとダイアー氏は言う。VERITASの地図は、火山が今も噴火しているかどうか、大気中にどのくらいの水蒸気が充満しているか、さらには過去に水がいつどこに溜まったか（湿った状態でのみ形成される、水を多く必要とする岩石の種類からわかる）といった基本的な疑問に答えてくれるだろう。

しかし、研究者が捉えた金星の画像は粗いため、鮮明にするには一連のミッションが必要になる。ダイアー氏は、VERITAS を、金星の黄色いベールを剥ぐための理想的には 3 部構成のキャンペーン (周回機、大気圏探査機、着陸機) の 1 つとみている。2 部構成のキャンペーンの計画も進行中で、DAVINCI+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging (Plus)) と名付けられた宇宙船が制御された状態で大気圏に突入するという提案もある。DAVINCI+ の機器は 1 時間かけて異星の大気の組成を嗅ぎ分け、探査機が地表に向かってパラシュートで降下する際にその情報を地球に中継する。

DAVINCI+ と VERITAS はどちらも基本的に準備が整っている。2 月に NASA は、数億ドル規模の中規模プロジェクトに資金を提供するディスカバリー プログラムの候補としてこの 2 つを選んだ。来年、NASA は最大 2 つの探査機 (金星探査は互いに競合しており、木星と海王星の衛星をターゲットとする他の 2 つの候補も競合している) をサポートし、2020 年代半ば頃に打ち上げられる可能性がある。2 つの金星探査機は、これまでも競争的な選定プロセスでかなり進んだことがあるが、今回はホスフィンのバイオシグネチャーの可能性に刺激されて、どちらかまたは両方がゴールラインを越えるのに役立つのではないかと Dyar 氏は期待している。

「ホスフィンの発見がその時に起こったことを、これ以上に嬉しいことはありません」と彼女は言う。

VERITAS も DAVINCI+ も微生物を直接探すわけではないが、金星に生命が存在したかどうか、また、存在期間がどのくらいかという大きな問題に取り組むことになる。現在、金星は焼け焦げた酸性の荒れ地となっているが、研究者たちは、その初期の歴史では数十億年にわたって温暖な海が存在していたと考えている。これは火星のおよそ 10 倍の長さだ。その水に何が起こったのかを正確に解明することは、天文学者や宇宙生物学者が他の恒星系にある金星のような惑星に生命が存在する可能性を推し量るのに役立つだろう。

「恒星が熱せられると、惑星上の液体の水はどのくらい持続するのでしょうか？」とダイアー氏は尋ねる。「なんと、金星を調べて、他の太陽系外惑星にも当てはめてみる必要があるのです。」

惑星科学者たちが適切な経路をたどって金星の全体的理解の基盤を固めている一方で、他の研究者たちはホスフィンが何なのかを知りたいだけである。そして、彼らは今すぐ知りたいのだ。その目的のため、エンジニアのグループは最近、金星の雲に浮かぶ微小な虫を探すための最も速く、最も安価で、最も簡単な方法だと考えている方法を発表した。

「私たちの目標は、生命の発見にほぼ限定して関連することを行うことです」とフロリダ工科大学の宇宙生物学者マナスビ・リンガム氏は言う。「そして、それはある程度最小限の方法で」

彼らの答えは気球だ。5機の控えめな船団は、地上約30マイル上空でバッテリーの電力だけでおそらく2日間は生き延びることができるだろう。そこは気温と気圧が地球の海面と似ており、気球にとっても微生物にとっても住みやすい場所だ。ほとんどの探査機は直径約7フィートで、数ポンドの重さの科学的なペイロードを搭載する。これらの軽量気球からカメラと顕微鏡をぶら下げ、雲のサンプルをのぞき込み、奇妙な形や動きをする粒子を探す。「それが非常に不規則に見え、プレートに沿って走り回っているなら、炭素化学に基づいていなくても、生きている可能性が高い」とリンガムは言う。

この船団には、質量分析計と呼ばれるより重い機器を吊り上げた大型気球も 1 つ含まれる予定だ。質量分析計は、タンパク質などの複雑な生体分子を識別できる機械である。生命体を検出する確実な方法は 1 つではないが、複数の証拠を検討することで誤報の可能性は低くなるとリンガム氏は言う。

研究グループは、現在利用可能な既成技術を使用して探査機を設計した。その結果、研究グループは、ミッション全体の費用は 2,000 万ドル未満になると見積もっている。これは惑星探査としては格安であり、資金力のある個人や民間組織がこれに関心を示すことを期待している。

研究はまだ査読されていないが、出版には関わっていないダイアー氏は、妥協を許さない点は見当たらないと言う。「素晴らしいです」と彼女は言う。「SFのように聞こえますが、完全に現実的です。」

しかしダイアー氏は、エイリアンハンターは期待しすぎないようにと警告し、微生物ではなく火山が前駆分子を噴出し、それが大気中でホスフィンを形成する可能性を示唆する最近の計算を指摘している。とはいえ、惑星科学者にとっては、金星探査機はどれも良いスタートとなる。

「もし私たちが金星に1つのミッションを成功させれば、金星は世界を魅了し、さらに多くのミッションが続くでしょう」とダイアー氏は言う。