NASAの2020年探査車は火星で生命の兆候を探す

NASA は、2020 年の夏に打ち上げられ、翌年の 2 月に赤い惑星に到着するという、今後の Mars 2020 ローバーに関する大きな計画を立てています。このようなミッションの着陸地点を選択することは、どのような種類の科学的研究を優先したいかを効果的に示します。その意味で、今週発表されたジェゼロ クレーターの選択は、火星に何らかの地球外生命体が生息していたかどうか (または現在も生息しているかどうか) を知りたいという NASA とそのパートナーの意欲を裏付けるものです。

これは誇張ではなく、科学者たちが自ら表現しているものだ。「この場所には、さまざまな種類の露頭や岩石が存在します。マーズ2020探査車は、これらを調査して、太古の火星の表面環境に関する理解を大幅に深め、過去の生命の証拠が保存されているかどうかを調べることができるでしょう」と、テキサス大学オースティン校の惑星科学者ティモシー・ガウジ氏は言う。同氏はジェゼロを「非常に魅力的で興味深い科学研究を行う絶好の機会を与えてくれる、驚くべき着陸地点」と呼んでいる。

幅 28 マイルのこのクレーターは、火星表面の最終候補 3 か所の中から選ばれました。最終候補には、北東シルティス (地中熱水系がある) とコロンビア ヒルズ (かつて温泉があったことで有名) が含まれていました。ダークホース候補のミッドウェイ (これも古代の熱水活動がある場所) も検討されました。ジェゼロ クレーターと北東シルティスが最有力候補でしたが、どちらも支持率で明確なリードはなく、NASA の科学ミッション部門の副管理者であるトーマス ザブッヘンが最終的にジェゼロを選択しました。

ジェゼロの位置を考えれば、その理由は容易に理解できる。「ジェゼロから出て周囲の平原に出て、もうひとつの着陸地点であるミッドウェーにたどり着くことができると考えています。ミッドウェーは、まったく異なる地質環境です」と、候補の評価に協力したパデュー大学の惑星科学助教授ブリオニー・ホーガン氏は言う。「特にその可能性にチーム全体が興奮しています。この2つの地点から得られるサンプルは、まさにホールインワンです。火星だけでなく、基本的に太陽系全体にとって、素晴らしい発見となるでしょう」

しかし、ジェゼロ湖がもともと人気だったのは、おそらく火星で保存されている最古の湖盆地の 1 つだからだ。ブリオニー氏と同僚は、火星が史上最も表面水の活動を誇ったノアキアン期 (41 億年前から 37 億年前の火星の地質時代) には、ジェゼロ湖は河川システムを備えた活発な湖だったと考えている。2 つの主要な河川の谷が湖盆地に水を供給し、排水谷が水を排出していたと考えられる。

「湖が存在していた当時は、私たちが知っている生命が生き延びることができる居住可能な環境だった可能性が高い」とゴッジ氏は言う。「そこに過去の生命の証拠が実際に保存されているかどうかという疑問は、火星2020探査車ミッションによって行われる科学研究の多くを推進する大きな未解決の問題である。」

水はとっくになくなっているが、ジェゼロ湖には、かつての湖に続く河川デルタの露頭がはっきりと残っており、おそらくは大量の堆積物が堆積して、古い鉱物や元素がかつての湖底に堆積したのだろう。「こうした堆積物は、活動期間中の形成条件を記録しており、探査機がさまざまな地層を進んでいくと、数十億年前のこの場所がどのような状態だったかの記録を読み取ることができる」と、グッジ氏は言う。「デルタが流域から物質を集めると、その物質が川で運ばれ、ジェゼロ湖に堆積する過程で、堆積物の特定の層に有機物が濃縮されたと考えられるため、着陸後すぐに、生物の痕跡がないか探査するためにどこに行くべきか、非常によくわかっている」

しかし、ジェゼロの最も魅力的な特徴の 1 つは、炭酸塩が存在することです。炭酸塩は、火星生命のより具体的な兆候につながる可能性があります。火星は二酸化炭素の大気を持ち、雨が降ると炭酸が生成され、それが今度は表面に炭酸塩を生成します。

火星では炭酸塩は説明のつかないほど稀少です。さらに説明のつかないことに、炭酸塩はジェゼロクレーターに多く存在しています。ホーガン氏によると、炭酸塩は水自体から沈殿した可能性があるとのことです。「水中でこのようなミネラルが急速に沈殿すると、水中に生息するものをうまく閉じ込めることができます」と彼女は言います。基本的に、炭酸塩の堆積物は、湖の底や海岸線に生息していた火星の微生物、またはそれらの生命体が作り出した生物学的特徴を保存していた可能性があります。「探査機と搭載機器でそれらを直接観察できる可能性があります。これは本当にエキサイティングな可能性です。」

さらに、これらの湖の堆積物の上には溶岩流があるかもしれない。溶岩流のサンプルは、火星の地質学的な歴史をより深く理解するのに役立つ可能性があり、また、ジェゼロや赤い惑星全体に見られる他のクレーターの年代を絞り込むのにも役立つ可能性がある。

「これらすべてが合わさって、ジェゼロは実に多様で興味深いものになっているのです」とホーガン氏は言う。「こうした理由から、ジェゼロは常に人気を博してきました」。マーズ2020の技術により、これらの構成要素を実際に詳細に研究する機会が得られた。

そして、ジェゼロから学ぶことは、火星全体についての私たちの知識を形作ることになるだろう。ジェゼロの水のタイムラインは、火星の他の場所での水の活動のタイムラインと一致している。特にジェゼロのデルタは、広大な集水域から物質を集め、基本的にそれをすべて一箇所に送り込むことができた。つまり、探査機はロボットの歯を非常に多様な物質に食い込ませるチャンスがあるのだ。また、ノア紀の気候が火星全体で生命の誕生にどれほど適していたかについても、さらに学ぶことができるだろう。「これらはジェゼロだけでなく、火星全体にとって大きな疑問です」とホーガンは言う。

Mars 2020 が特別なのはなぜでしょうか。今年初め、キュリオシティ探査車が赤い惑星の岩石に埋め込まれた古代の有機物の証拠を発見したことを覚えていますか。Mars 2020 には、そのような発見を前例のない詳細さで追跡できる一連の機器と搭載された実験装置があります。「この探査車は、高解像度の地質学と宇宙生物学を行う比類のない能力を備えています」とホーガンは言います。彼女は、SHERLOC (岩石内の有機物の存在を検出できる生の分光計) や PIXL (サンプル内の個々の要素を識別できる X 線分光計) などの機器が、生物学的特徴や古代の生命の証拠を探すだけでなく、それらが岩石自体のどこにあるのかも教えてくれることに興奮しています。

また、探査車を使えば科学的な研究も数多く行えるため、この新しいミッションがこれほど注目を集めている理由の 1 つでもあります。「私たちは表面で宇宙生物学の研究を行おうとしています。それがまさに Mars 2020 ミッションの目的です」とホーガン氏は言います。しかし、Mars 2020 では、「サンプルも収集し、最終的に別のミッションで地球に持ち帰ることになります。そのため、興味深いミッションになるでしょう。いくつかの場所に留まって岩石を研究するか、あちこち飛び回ってできるだけ多くのサンプルを収集するかという、競合する優先事項があるからです。しかし、私はこの探査車の技術に非常に感銘を受けており、両方を実現できると本当に思っています」。