NASAはハワイ沖の海底火山を探索することで将来の宇宙ミッションに備えている

人類は60年近く宇宙を探索してきましたが、その間ずっと、地球以外の太陽系に生命の証拠は見つかっていません。科学者たちはまだ他の生命体が存在する可能性があると考えていますが、最も適した生息地のいくつかは、エウロパやエンケラドゥスなどの衛星の厚い氷の地殻の下に隠れています。計画されているエウロパ・クリッパーや、将来エンケラドゥスに計画されているミッションでは、居住可能性の証拠、あるいは地殻の下の海に微生物の生命さえも探すことができますが、私たちがこれらの異星の世界に到着して居住可能性を判断する前に、NASAはこれらの環境がどのようなものかをもっとよく理解する必要があります。結局のところ、これを行うのに最適な場所の1つは、ここ地球上です。

ハワイの海底火山は、水面下約2.5マイルの深さにあり、NASAの新しいミッションSUBSEA（系統的水中生物地球化学海洋科学および探査アナログ）がまもなく実施される。その目的は、エンケラドゥスのような氷の衛星の類似物として、ハワイ島沖のロイヒ海山の居住可能性を調査することである。

地球上の宇宙

この地域を徹底的に調査するため、SUBSEA はノーチラス号という船から出航し、ヘラクレス号とアーガス号という 2 台の潜水艦型遠隔操作無人探査機 (ROV) を展開します。「私たちはこれを海洋科学全般を理解する観点から調査するつもりですが、エンケラドゥスやエウロパなどの場所にある他の潜在的な熱水系と非常によく似たものを提供したという理由もあります」と、SUBSEA の主任研究員であるダーリーン・リム博士は述べています。

ノーチラス号は先週末に科学調査に出発する予定だったが、迫りくるハリケーン レーンにより遅れた。現在は海底火山へ向かっている。科学調査が開始されたら、ここまたは以下から船からのライブストリームを視聴して、リム博士とノーチラス号の様子を追うことができる。

カッシーニ宇宙船がエンケラドゥスの噴煙の中を飛行した際、水の匂いや味を嗅ぎ、水の化学組成を分析し、噴煙の発生源の推定温度までも特定した。「私たちは太陽系の他の海洋システムの例として深海を使ってきました」とリム氏は言う。「しかし、これまで使われてきた類似例の多くはブラックスモーカーのような中央海嶺システムであり、深海の噴出孔といえば多くの人がそれを思い浮かべます」

しかし、これらの黒い煙突（硫化鉄を放出する海中の煙突）の問題は、その温度が華氏約 700 度にとどまることです。一方、カッシーニのデータによると、エンケラドゥスの煙の予想温度は華氏約 300 度です。これは理想的な一致ではありません。幸いなことに、ロイヒには白い煙突（バリウム、カルシウム、シリコンを放出し、これらの噴出口を白くする）があり、その温度は華氏約 392 度にとどまります。さらに、ハワイの白い煙突がある場所の海中の圧力は、エンケラドゥスでのミッションで経験する圧力と同程度になると予想されます。

地球とエンケラドゥスの共通点はそれだけではない。地球の白い煙は分子状水素と呼ばれる化学物質を生成しており、NASAは今年、探査機カッシーニがミッションを終える前に、エンケラドゥスの煙の中に分子状水素を検出したと発表したばかりだ。リム氏は「このようなデータは、両方の場所で同様のプロセスが起こっている可能性が高いという根拠を裏付けるのに役立つ」と語る。

生命を求めて

深海探査というと、アンコウやチューブワーム、発光生物といった悪夢のようなイメージを思い浮かべるかもしれないが、海底のこの地域で発見されたような熱水噴出孔には、こうした非現実的な生物とは異なる種類の微生物が生息している可能性が高い。太陽系の氷の衛星の生命はこうした微生物に似ている可能性があるため、研究者たちはこうした深海の生物群についてさらに詳しく知りたいと考えている。

3 週間のミッション中、船の 2 台の ROV は水面下 2.4 マイルまで潜り、火山の水と岩石の相互作用を研究します。これらの特定の条件は地球上の生命を生み出し、太陽系でも同じことが起きている可能性があります。「私たちは水と岩石の相互作用を研究して、この種類の玄武岩がこの種類の水と相互作用していることを理解したいと考えています。これが起こっていることであり、エンケラドゥスでも起こっていることかもしれません」とリム氏は言います。「その地域にどのような微生物集団がどの程度存在するかは明らかではありません。私たちはまだ、熱水噴出地点から興味深い多様性が見つかることを期待しています。」

ロボット探査機は両方とも岩石と水のサンプルを採取し、チームが初めて惑星科学者の目を通してその地域の地質を研究することを可能にします。ロイヒでこの種のデータを収集することにより、SUBSEA チームは、海底に熱水系があると考えられているエンケラドゥスやその他の氷衛星で何が見られるかについてモデルを作成し、仮説を立てることができます。

宇宙への準備

SUBSEA チームが目指すのは、ロイヒでの生命の探索だけではありません。彼らは、深宇宙ミッションに内在する時間遅延を研究する方法として、3 週間にわたるミッションをライブストリーミングする予定です。地球と月の間の通信遅延はわずか数秒ですが、光は火星まで片道 14 分、エンケラドゥスまで最大 90 分かかります。探査車や潜水艦を遠隔操作する場合、こうしたデータの遅延を考慮する必要があります。「深宇宙の探査方法に関する基礎知識を蓄積することは、私にとって非常にエキサイティングなことです」とリム氏は言います。「これは、この低遅延テレプレゼンス アーキテクチャを使用して意思決定を行うための基準として使用する、忠実度の高いアナログです。これは、火星だけでなく、月や小惑星などへの遠隔操作の構築にも役立ちます。」

ミッションはハワイの船上で行われているが、SUBSEA ミッションコントロールは実際には 5,000 マイル以上離れたロードアイランド州にある。水中カメラとデータ収集を世界中のチームにライブストリーミングすることで、必然的に時間遅延が生じる。このように地球上でこのシステムをテストすることで、地球外でデータ中継を試みる場合の難しさについて他のミッションに情報提供できる。たとえば、高解像度のビデオを地球上の別の場所に送信できないのであれば、火星でそれをどうやって実現できるだろうか。火星への最初の有人ミッションには、軌道上から探査車や何らかの科学機器を遠隔操作することが含まれる可能性が高いため、このようなテストは、エンケラドゥスへのミッションで必要になるずっと前に、その非常に必要なインフラストラクチャを構築するのに役立ちます。

来年、ノーチラス号が再び海に出るとき、リム氏とチームは、地球と火星の間の自然な光による時間遅延を模倣する時間遅延を導入する予定だが、どれだけの課題が生じるかを見極めるために、14分ではなく約10分に切り下げる予定だ。

「このミッションは非常にエキサイティングです。なぜなら、現代の生命の観点から見たい太陽系の領域の一つが、こうした海洋世界のシステムだからです」とリム博士は言う。「ですから、海洋システムで何が起こり得るかについての仮説をまとめるメカニズムとして陸上のシステムを使用できることは、素晴らしく、非常にエキサイティングです。」