宇宙での生命の探求は、宇宙における人間としての私たちの位置に疑問を投げかけるため、広範囲に影響を及ぼします.宇宙の規模の大きさと、地球上で種が見られる広範囲の環境により、太陽系の他の惑星や月に存在するさまざまな条件の中で生命を見つけることができる可能性が非常に高くなります.火星が近くにあることと、その表面に液体の水が流れている証拠があることから、火星は生命の兆候を探すさまざまな研究やミッションで非常に人気があります。液体の水の存在は地球上のすべての生命にとって必要ですが、火星の大気などの惑星の大気のリモートセンシングにより、生物学的プロセスを示す可能性のあるガスが検出されました.
メタンが火星生命の鍵となる可能性
これらのガスの 1 つであるメタンは、火星の大気で検出されており、生命の存在を示している可能性があります。大気中のメタンの寿命は約 300 年です。これは、継続的な検出には最近の補充が必要であることを意味し、これはおそらく生物学的起源を示している可能性があります。地球上では、メタンはメタン生成菌と呼ばれる微生物による代謝によって生成されます。メタン生成菌は古細菌ドメインのメンバーであり、水素 (H2 ) と二酸化炭素 (CO2 ) メタン (CH4 ）。メタン生成菌には、火星の条件下での生命を研究するための理想的な候補となる多くの特性が含まれています。メタン生成菌は非光合成性 (地下環境に存在する可能性があることを意味する)、嫌気性 (酸素の存在を必要としない)、および有機栄養素を必要としない (つまり、他の生物の成長を必要としない)。メタン生成菌はまた、地球上で進化した最も初期の生命体のいくつかを表しています。これは、火星がより暖かく、湿っていて、より快適だった火星の初期の歴史と同じである可能性があります。さらに、特定のメタン生成菌は、温度、圧力、および塩分濃度に対する耐性の観点から「極限環境微生物」に分類されます。
火星は現在、生命にとって住みにくいように見えますが (火星は寒くて乾燥しています)、特に地下には比較的居住可能な場所がまだあるかもしれません。地球とは異なり、火星には非常に薄い大気があり、オゾン層はありません。したがって、火星の表面は、有害な紫外線や電離放射線から保護されていません。火星の過去のある時点で生命がたまたま火星で進化した場合、火星の地下が最高の休息を提供する可能性があります。
火星は現在寒くて乾燥していますが、微生物がこれらの極限にさらされる環境が地球上にあります。たとえば、南極大陸のマクマード ドライ バレーやチリのアタカマ砂漠などです。ただし、火星に存在する、この惑星に固有の環境要因の 1 つは、低気圧です。地球上の地表気圧は平均 1 バール (1000 mバール) です。火星では、地表圧力はわずか約 6 mbar で、地球の約 100 分の 1 です。生物が低圧に進化できる場所は地球上にありません。たとえば、エベレストの頂上の気圧は 330 mbar です。微生物は、高度約 20 km の地球の大気中の低圧にさらされる可能性があります。細菌と菌類は大気中のこれらの高さで検出されていますが、これらの場所は永続的な生態系を構成していない可能性があります.
メタン生成菌が火星に生息できるかどうかのテスト
アーカンソー大学の宇宙惑星科学センターで行われた最近の実験では、6 mbar (火星の平均地表圧力) から 143 mbar までの範囲の低圧条件でメタン生成菌が生き残る能力がテストされました。これらの実験では、4 種のメタン生成菌を利用しました:Methanosarcina barkeri 、Methanobacterium formicicum 、Methanococcus maripaludis 、および Methanothermobacter wolfeii .これらのメタン生成菌は、20 年以上にわたってアーカンソー大学のティモシー クラール博士によって火星の生命の候補として研究されてきました。 「水環境におけるメタン生成菌による低圧耐性:火星の地下生命体への影響」では、低圧での 4 つのメタン生成菌の生存をテストする 7 つの実験が取り上げられています。生存は、低圧への暴露後のメタン生成菌のメタン生成を測定することによって監視されました。
実験 1 ～ 4 では、メタン生成菌を 33 mbar ～ 143 mbar の圧力に 6 ～ 11 日間さらしました。 4つのメタン生成菌を含む培養物は、低圧への曝露後に有意なメタンを測定しました。これは、メタン生成菌がそれらの圧力への曝露に耐えられることを示しています.実験 5 と 6 では、火星の地表気圧により近い圧力が組み込まれました。実験 5 は 6 ～ 10 mbar に 3 日間さらされ、実験 6 は 7 ～ 20 mbar に 5 日間さらされました。両方の実験で、4 つのメタン生成菌すべての培養物が低圧への曝露後にメタンを生成しました。これは、メタン生成菌が低圧への曝露に耐えられることを示しています。すべての実験で、メタン生成菌は液体培地 (成長に必要なビタミンとミネラルを含む培養液) で培養されました。
低圧の結果の 1 つは、液体の水の急速な蒸発です。この要因により、実験の長さが制限されました。実験 6 は、実験 5 よりも数日長く続きました。これは、この実験が拡散バリアとして模擬レゴリス (火星の土に似ていることを意味する無菌の土) を利用したためです。このレゴリスは、培地の上にあり、水の蒸発が遅くなりました。 7番目の実験では、異なる方法を使用して、培養物を低圧に長時間さらしました。この実験では、培養物を 50 mbar に 21 日間さらしました。試験管は、蒸発が起こらないように低圧下で密封されたままになり、より長い期間の曝露が可能になりました.以前の結果と同様に、4 つのメタン生成菌はすべて、低圧に 21 日間さらされた後、メタンを生成しました。
これらの実験には、火星の平均表面圧力よりも高い圧力が含まれていましたが、これらの圧力は、より居住可能な環境が存在する火星の地下でまだ可能である可能性があります.火星の表面では、一時的な液体の水が繰り返し斜面の線の形で見られます。これらは、火星の表面に現れる暗い筋であり、非常に塩分を含んだ水で構成されている可能性があります。これらの筋は季節的に現れ、地下の帯水層から形成されると考えられています。これは、季節の変化に伴い、火星の地下で上下に移動する可動水柱があることを示しています。この水柱はさまざまな深さで移動するため、地下で遭遇する圧力も異なります。これは液体の水の供給源であるため、非常に塩分が強いため、この水柱はメタン生成菌などの微生物を収容する可能性があります.
アーカンソー大学では、低圧での活発な成長とメタン生成菌の他の火星条件への曝露に関する追加の実験が進行中です。
この研究「水性環境におけるメタン生成菌による低圧耐性:火星の地下生命体への影響」は、生命の起源と生物圏の進化に最近掲載されました。 .
