宇宙飛行士を送る前に火星での生命を探すべきでしょうか?

火星には水がある。氷や雪だけでなく、液体で流れる水だ。塩分が多く、水は乏しいが、地球上の生命にとって水は欠かせない要素の一つだ。火星が決して住みやすい場所ではないことは確かだが、科学者たちは火星のどこかに単細胞生物が潜んでいる可能性があると考えている。水を見つけたいなら、最もありそうな場所を探す必要がある。NASAによると、私たちは「水を追う」必要があるという。

問題は、ほとんどの火星探査機が「水を追いかける」ことを許可されていないことだ。なぜなら、火星の生命が最も根付いている可能性が高い、暖かく湿った「特別地域」に入るには、それらの探査機は十分に清潔ではないからだ。（特別地域は、国際科学会議の宇宙研究委員会が、惑星保護政策に基づいて定義している。）その論理は、汚れた探査機をこれらの特別地域に送り込むと、地球の微生物もそこで繁殖し、火星を汚染し、火星で微生物生命を発見したとしても、それが火星固有のものか地球から持ち込まれたものか分からないというものだ。

私たちの宇宙船は、火星の生命が存在する可能性が最も高い「特別地域」に安全に入るほど清潔ではありません。

NASA が 2030 年代に火星に宇宙飛行士を送ることに本気なら、人間が突入して大惨事を起こす前に、この昔からの疑問にイエスかノーの答えを出すことが重要だ。確かに、私たちはおそらく以前の宇宙船ですでに火星をある程度汚染しているが、人間を滅菌するのは機械よりもはるかに難しい。

「人類を火星に送ったら、汚染を避けるのは本当に難しいでしょう」とミシガン大学のエンジニア兼宇宙生物学者のニルトン・レノ氏は言う。「人類は膨大な数の微生物を持ち込むでしょう。それらは宇宙船から漏れ出し、風で運ばれるため、一部は特別地域に行き着く可能性があります」。さらに同氏は、「人類が火星に行くなら、最も興味深い地域を探検したいと思うでしょう」と付け加えた。たとえば、水がある地域などだ。

現在、2030年代に宇宙飛行士が到着する前に生命のテストを行うことができる唯一の計画されたミッションは、火星2020探査車であり、火星生命が最も潜んでいる可能性の高い地域に入るのに十分なほど徹底的に殺菌することはできない。

もう見つけられるはずではなかったのか？

1970年代、火星に着陸した最初のNASA宇宙船、そして火星で生命をテストした最初の宇宙船が、双子のバイキング着陸船でした。彼らが返した答えは、拍子抜けするほどの「多分」でした。テストの1つでは代謝活動の証拠が見つかりましたが、他のテストでは地球上の生物を構成する有機物質は見つかりませんでした。

「火星に生命が存在する」という見出しが消え去るにつれ、バイキング号の後に火星探査は15年間中断された。納税者は結論の出ない実験に資金を費やすことを好まないのだ。

NASA がようやく火星探査を再開したとき、彼らはそれほど直接的なアプローチを取らなかった。生命を探す代わりに、宇宙船は過去または現在において生命にとって適切な条件を探し始めたのだ。たとえば、キュ​​リオシティ探査車の目標は、「火星にかつて微生物と呼ばれる小さな生命体を養うことができる環境があったかどうかを評価すること」である。

2011年、科学者チームはバイキングが実際に火星で有機物を発見したかもしれないと示唆した。NASAはこれまで火星に行ったことがなかったため、火星の土壌には有機物を分解する過塩素酸塩が豊富に含まれていることに気付いていなかった。チームは、地球の汚染物質として無視されていた有機物の残骸は、実際には火星の有機物の火葬された残骸であると主張している。これは火星に生命が存在することを保証するものではないが、有機物が存在する場合、生命が存在する可能性も高まると思われる。

誤解しないでください。火星は過酷な場所です。寒く、常に有害な放射線に晒されています。しかし、火星の土壌には、微生物が食べることのできる食物があることを示唆する有望な化学組成があり、極地や地下には氷が存在します。地球では、水があるところならどこにでも生命が存在します。

「有害な汚染」

米国は1967年に宇宙条約に署名した際、月やその他の天体の探査に際しては「地球外物質の導入による有害な汚染や地球環境への悪影響を回避する」ことに合意した。

「有害な汚染を避ける」というフレーズは解釈の余地がある。火星に生命が存在するかどうか、また私たちの微生物が火星にどのような影響を与える可能性があるのか​​は分からない。

「情報がなければ、結果がどうなるかは分からない。」

国際科学組織は、火星での生命のテストは宇宙飛行士を送るための絶対条件ではないが、良い考えだと決定した。「テストすべきかどうかについてはまだ合意が得られていない」とNASAの惑星保護責任者、キャサリン・コンリー氏は言う。

もし火星に生命が存在し、私たちがそれを知らないとしたら、私たち自身の生物学によって火星の生命を危険にさらすことになるかもしれません。地球では、種をある地域から別の地域に移動させると悲惨な結果を招く可能性があります。私たちが誤って惑星間空間を越えて侵入種を持ち込んだらどうなるでしょうか。逆に、火星の生命は地球や宇宙飛行士の健康を危険にさらす可能性もあります。

「情報がなければ、結果がどうなるかわかりません」とコンリー氏は言う。「その場所についてもっと知っていれば、探検する方が安全です。」

厳しい要件

バイキング計画は宇宙船の清潔さの基準を定めた。当時、科学者たちは火星に生命体を発見できると予想していたため、着陸船は消毒され、長時間にわたり華氏260度で焼かれ、胞子の数は30個まで減った。生命のテストを目標とする将来の宇宙船も、この焼くプロセスを経る必要があり、つまり、オーブンの温度に耐えられるように設計する必要がある。

現在、宇宙船が宇宙に飛び立つ前には、化学攻撃や紫外線など、一連の殺菌技術が試される。それでもなお、キュリオシティのような探査機は、30万個もの細菌を乗せて打ち上げられる。火星の特別地域に入るのに十分なほど宇宙船を清潔にするには、チームはその数を30個まで減らす必要がある。これは法外な費用と時間がかかる可能性がある。（一部の研究者は、この厳格な基準は火星探査に悪影響を与えるほど慎重すぎると主張している。）

宇宙船を特別地域に入るほど徹底的に滅菌すると、ミッションのコストが大幅に増加する。約10年前、NASAと欧州宇宙機関（ESA）は、火星探査ローバー「スピリット」と「オポチュニティ」を耐熱素材で改造して、地球外生命体探索の前提条件である熱滅菌に耐えられるようにするには、約1億ドルの費用がかかるとの結論に達した。コンリー氏は、最初から超滅菌を前提に設計されたプロジェクトの場合、このプロセスは多少安くなるだろうと述べている。

「宇宙船の寿命の間ずっと、クリーンルームでエンジニアが宇宙船を組み立て始めたときから、宇宙船を打ち上げるロケットに取り付けるまで、宇宙船はクリーンに保たれていなければなりません」とレノ氏は言う。そして、ロケット自体も除染されなければならない。「研究室から火星まで、すべてがクリーンであるようにしなければなりません。」

ESA の ExoMars ローバーは、過去または現在の生命を示す可能性のあるバイオマーカーを探すため、2018 年に火星に着陸する予定です。Mars 2020 ローバーは 5 年後に打ち上げられ、火星の土壌サンプルを収集する予定です。このサンプルは、科学者が生命の有無をテストできるように、未定のミッションによって後で地球に持ち帰ることができます。ただし、ExoMars も Mars 2020 も、特別地域に移動できるほどクリーンにはならず、今アップグレードするには遅すぎます。

「決して取り替えることのできないものは時間です」とコンリー氏は言う。そして、改造には別の欠点もある。「何かを変えても、必ずしも以前と同じように機能するとは限りません。」

したがって、これらの宇宙船が返す結果は決定的なものにはならない可能性が高い。火星生命の検出は地球の汚染物質による誤検知である可能性があり、生命が存在する可能性が最も高い場所を調べていないため、否定的な結果はあまり意味がない。

「特別領域が生命が存在する可能性のある領域であるならば、特別領域以外の領域に生命を探すミッションを送るのは無意味に思える」とNASAの惑星科学者クリス・マッケイ氏は言う。

レノ氏も同意する。「生命を探すなら、生命が存在する可能性が最も高い場所に行くべきです。」

より良い代替案

NASA は現在、生命探査ミッションの打ち上げを計画していない。いずれにせよ、特別地域に入るようなミッションではない。幸いにも、人類が到着する予定の 2030 年代までに、試してみる時間はまだある。

「特別地域にミッションを送るのは、実はそれほど難しいことではありません」とマッケイ氏は言う。「特別な要件があり、それをミッションに組み込む必要があります。」

提案されているミッションの 1 つにアイスブレーカーがあります。これは、氷が古代の生命の痕跡を保存している可能性がある火星の北極に穴を開けるものです。マッケイ氏が率いるこのミッションは、特別地域での生命の探索に十分なほど徹底的に殺菌されるように最初から設計されます。資金提供が承認されれば、4 億 5000 万ドルの費用と打ち上げ費用で、早ければ 2020 年に打ち上げられる可能性があります。

もう一つのBOLD提案である「生物酸化物質と生命探知」ミッションは、生命を探すために6機の小型探査機を火星に送るというものだ。数年前にこのミッションが提案されたとき、研究者らは早ければ2018年に打ち上げられ、費用は3億ドル未満になる可能性があると見積もっていたが、これらの宇宙船が特別地域に入る許可を得るかどうかについては明言しなかった。

宇宙船を、滅菌処理中の高温に耐えられる現代の素材で設計することは確かに可能だとコンリー氏は言う。多くの軍用電子機器は、バイキングがクリーンルームで耐えなければならなかった温度以上で動作する必要がある。それでも、素材は極度の高温下では膨張したり収縮したり、さらには破損する恐れがあるため、このプロセスには細心の注意が必要だ。

そしてもちろん、宇宙船の部品の設計は生命探査ミッションの組織化の一部に過ぎない。NASA の予算は減少しており、資金調達も問題となるだろう。

さらに難しいのは、生命をテストする最善の方法は何かを決めること、たとえば、DNAベースの生命を探すべきか、それとも火星の生命は人間の生物学とはまったく異なるものか、また、得られたデータを解釈することだ。科学者たちは、1976年にバイキング着陸船が火星に生命を発見したかどうかについて、いまだに議論している。2030年代に宇宙飛行士を火星に送りたいのであれば、さらに40年も議論しているわけにはいかない。