火星にローバーを着陸させたり、望遠鏡を宇宙に打ち上げたり、巨大な電波受信アンテナで空をスキャンしたりして、地球外生命体を探す科学者もいますが、地球生物学者のジョセフ・カーシュヴィンク氏は、NASA のジョンソン宇宙センターの棚に、地球外生命体の最初の兆候があるのではないかと考えています。 、便利に地球に落ちた火星の岩に束ねられました。
カリフォルニア工科大学のキルシュヴィンクのオフィスの壁には、隕石の白黒写真が飾られています。放射性年代測定は、火星がより暖かく湿った場所だった 40 億年前にこの岩石が形成されたことを示しています。約 1600 万年前、隕石の衝突によって火星表面の破片が宇宙空間に吹き飛ばされた後、地球に推進されました。
最終的に、この岩石は南極大陸の氷冠に着陸し、1984 年に隕石ハンターが発見したアラン ヒルズと呼ばれる場所で発見されました。科学者は、発見された日付と場所にちなんで ALH84001 と名付けました。彼らは、岩の細孔に閉じ込められたガスを分析することで、火星の起源をたどりました。これらのガスは、1970 年代に火星に着陸した 2 つのバイキング宇宙船によって測定された大気化学と一致しました。
さらに、ALH84001 には生命の痕跡が含まれているようで、かつて生命が火星に存在した可能性があるだけでなく、宇宙の虚空を越えて地球に到達した可能性も示唆されました。実際、Kirshvink は、太陽系で生命が誕生したのは一度だけであり、地球上で始まったのではない可能性が高いと考えています。 「火星には 40 億年前にバクテリアがいたと思います」と彼は言います。
クリス・マッケイにとって、これは失望のようなものです。 「私の仕事は、他の世界で生命を探すことです」と、カリフォルニア州マウンテン ビューにある NASA のエイムズ研究センターの惑星科学者であるマッケイは言います。 「人生のためだけでなく、私が第二の創世記と呼ぶもののために。」
マッケイ氏によると、この違いは決定的なものだという。たとえば、太陽系の他の場所で生物を発見し、それらが DNA や身近なタンパク質などで人間と同様の生化学を持っていることが判明した場合でも、宇宙に生命が存在するかどうかを評価する方法はまだありません。まれまたは一般的です。火星が地球に生命を感染させた可能性もあれば、その逆の可能性もあります。どちらの場合でも、火星と地球はまぐれである可能性があり、他の点では不毛の宇宙における例外的なケースです。
代わりに、真の第二世代が見つかった場合、それは生命が標準である肥沃な宇宙の証拠となる. 「1 つの [ジェネシス] と 2 の違いは天文学的なものです」と McKay は言います。
ALH84001 に生命の兆候が含まれていることを示唆する 4 つの独立した証拠がありました。最もフォトジェニックだったのは、地球上で発見されたバクテリア細胞の化石に似た、岩に埋め込まれた微細な管状の形状の存在でした。科学者たちは、生物活動の副産物であることが多い鉱床の痕跡や、陸上微生物によって一般的に生成される有機化学物質の小球も検出しました。 Kirschvink を最も興奮させたのは、第 4 の証拠でした。隕石には、マグネトソームとして知られる小さな磁気結晶が含まれていました。これは、ある種のバクテリアが地球の磁場を感知するために使用します。
これらの観測により、NASA は 1996 年の大規模な記者会見で火星に生命が存在すると主張するようになり、ジャーナル Science に掲載された論文の中で .クリントン大統領はこの研究を称賛した。 「この発見が確認されれば、科学がこれまでに発見した宇宙に関する最も驚くべき洞察の1つになることは間違いありません」と彼は言いました。生物学者、地質学者、惑星科学者、および物理学者は、これらの主張を確認または反駁しようとする作業を開始できるように、NASA に岩の破片を送るように要求しました。
その後何年にもわたって、ほとんどの科学者は、少なくとも別の惑星に生命が存在するという驚くべきことを証明するのに十分な証拠はないと結論付けました.多くの実験により、「化石バクテリア」、鉱物堆積物、および有機化学物質はすべて、自然の非生物プロセスによって形成された可能性があることが示されています.
しかし、今日に至るまで、キルシュヴィンクは、マグネタイトの結晶は、土着の火星生命体の残骸以外のものであると説明するのは難しいと主張している.彼は、1996 年にサンプルを受け取った科学者の 1 人であり、彼と何人かの同僚は、数十億個のマグネタイト結晶が含まれていることを発見しました。走査型電子顕微鏡 (通常、結晶のサイズは 1 メートルの数十億分の 1 にすぎません) を使用して、結晶の 27% が地上のバクテリアによって生成されたものと区別できないことを発見しました.
彼らは 2000 年に結果を発表したが、Kirschvink は、マグネトソームを説明するもっともらしい無機メカニズムはまだないと述べている。 「一番わかりやすい説明？生物学。」
彼のオフィスで、Kirschvink は自分のコンピューターでマグネトソームの画像をいくつか取り出しました。それらは非常に小さなビーズのように見えます。地球上のバクテリアと火星の隕石に見られるマグネトソームは、形状と純度という 2 つの特徴を共有していると彼は言います。マグネトソームは、一般的な磁性鉱物であるマグネタイトの結晶で構成されています。自然に発生する形では、マグネタイト結晶は八面体です。しかし、バクテリアでは、進化がそれらを細長いビーズに成形し、磁気特性を強化し、より優れたコンパスにしています.
マグネトソームの結晶も、通常のマグネタイトに比べて非常に純粋です。 「磁鉄鉱はゴミ袋の鉱物です」と Kirschvink は言います。 「磁気を犠牲にして、さまざまな汚染物質をたくさん吸い込みます。これらの結晶は純粋です」と彼は言い、コンピューター画面の画像をタップします。 「私たちは生物学以外でこれらのことを見たことがありません。」 NASA の研究者が 1996 年に提示した 4 つの証拠のうち、マグネトソームだけが改ざんされていない、と彼は言います。 "程遠い。多くの人が試みましたが、これらの結晶を作ることができる [非生物学的] ものは見たことがありません。それらの特徴を持つ結晶は 1 つもありません。」
それでも、Kirschvink の同僚のほとんどは、彼の主張に納得していません。 McKay によると、バクテリアのマグネトソームは、個々の結晶としてではなく、真珠の鎖のように常に長い鎖で発生します。 「マグネトソームがネックレスの中にあれば、ジョーだけでなく、誰もが納得するでしょう。もしジョーが隕石の中にそれを見つけたら、私は『本当に、そうです!』と言うでしょう」 「弦はそうするでしょう」とマッケイは言います。 「単結晶ではありません。」
生化学者であり、フロリダ州ゲインズビルにある応用分子進化財団のディレクターであるスティーブン・ベナーは、マッケイの評価に同意するが、キルシュヴィンクの考えは改ざんされていないと言う. 「ジョーの意見は少数派です」と彼は言います。 「興味深い仮説です。結局のところ、[隕石中の]火星生命の主張が完全に却下されたとは思いません。そしてジョーは、その隕石にバイオシグネチャーがあるという議論の最も強力な例を持っていると思います。」
Kirschvink はこの反対意見に精通しており、仲間の科学者を納得させるにはマグネトソーム鎖を見つけなければならないことを知っています。問題は、火星の隕石の固い岩石のマトリックスからマグネトソームを、探しているものそのものを消し去ることなく分離するのが非常に難しいことだと彼は言います。このような精密切断が可能な唯一の器具は、イオンミリングマシンと呼ばれるもので、隕石に原子のビームを発射し、マグネトソームの周りの材料をスライスします。これにより、これまでに検出された単結晶が実際に岩石の奥深くまで伸びた鎖の一部であるかどうかが明らかになる可能性があります。 Kirschvink は、日本の研究者の助けを借りて、この方法で岩石を解剖することを計画しています.
ALH84001 は、地球上で知られている最古の生命体よりも古いです。したがって、キルシュヴィンクが自分のビーズを見つけた場合、生命はおそらく地球よりも先に火星で始まったことを意味します。火星は現在、寒くて乾燥しており、大気の厚さは地球の 100 分の 1 しかありませんが、40 億年前ははるかに暖かく湿っていました。現在、火星の表面を横切る NASA のローバーは、古代の湖と川床を発見しました。これは、火星がかつてはるかに厚い大気に覆われた浅い海であった可能性が高いことを示唆しています。
多くの科学者は、液体の水が生命にとって最も重要な要素であると考えていますが、地球はかつて水が多すぎた可能性があります。 「私たちが持っている最良の証拠は、初期の地球が完全に海で覆われていたことを示唆しています」と Kirschvink は言います。乾燥した土地がなければ、生命の基本的な化学成分を形成することは困難だったと彼は言います。 「理由は非常に単純です…2つのアミノ酸を結合してタンパク質を作る場合、水分を除去する必要があります。」そして、アミノ酸が海に浸されていたら、それは不可能だったでしょう.人生を始めるには、土地、文字通り橋頭堡が必要でした。古代の地球には乾燥した土地がなかったかもしれませんが、火星には確かにありました.
「40億年前の世界について話しているので、これはすべて物議を醸しています」とKirschvinkは言います. 「しかし、火星に南の高地があり、北極の海盆のように見えていることは非常に明らかです。火山地帯が突き出ていて、雨が降り、小川や川があり、そこに生命が誕生していたら、繁栄していたでしょう。」 Kirshvink にとって非常に可能性が高いと思われるこのシナリオには、いくつかの注目すべき意味があります。生命は、火星で発生した後、隕石によってここに運ばれ、火星から地球に広がった可能性があります。そして、それは私たち、そして地球上の他のすべての生物を、火星からの宇宙飛行微生物の子孫にするでしょう. Kirschvink によると、最初の ET を他の世界で見つけることはできません。鏡をちらりと見るだけでよいのです。 「私たちは本当に火星人だと思います」と彼は言います。 Kirschvink にとって、火星の生命は、McKay が探している 2 番目の起源を表しているとは考えにくい.
彗星や隕石の衝突によって地球に生命が誕生した可能性があるという考えは少なくとも 1 世紀前のものですが、科学者の間では依然として少数派の見解であり、そのほとんどは地球の生命が火星の血統であることを受け入れる準備ができていません。火星は 3,000 万マイル以上離れたところにあり、人間や微生物にとっては長い旅です。しかし、火星から吹き飛ばされた岩石は、わずか 6 か月で地球に到達した可能性があり、バクテリアの耐久性について私たちが知っていることを考えると、岩石の細菌の積荷はシールドされて生きた状態で到着した可能性があります。細菌の胞子は、国際宇宙ステーションの外面で 18 か月間生存し、宇宙の真空と致命的な放射線に完全にさらされています。最近のある実験では、スイスの研究者がロケットの外側にバクテリア DNA の鎖を塗りつけました。この DNA は、宇宙船が地球の大気圏に再突入した後でも生存していました。
もし火星のバクテリアが何十億年も前にここに上陸したとしたら、それらは溶存二酸化炭素、鉄、リンで満たされた巨大な栄養ブロスである地球の海に放出されたでしょう。水の世界で生命が誕生するのは難しいかもしれませんが、生命が進化した後は、より乾燥した場所で、地球の海で繁栄していた可能性があります。そして、新しく到着した火星人には競争相手がいなかったでしょう。 「生命が必要とするものはすべて、その海にあり、生命が誕生する準備ができているでしょう」と Kirschvink は言います。 「そして、スプラッシュ！火星から隕石が砕けて、埋もれていたバクテリアの胞子を解放します。再現できる 1 つのバグは指数関数的に成長する可能性があるため、ここに到達した最初の自己複製バグが引き継ぐことになります。」
火星に何が起こったのですか？生命がそこから生まれたのなら、なぜ火星は植物や動物に満ちた独自の多様な生態系を持つ別の地球にならなかったのでしょうか?古代の火星の川と海が消えたのはなぜですか?火星は、生命を無期限に維持するには小さすぎたようです。火星は、質量が地球のわずか 10 分の 1 で、重力が半分にも満たないため、大気を保持することができませんでした。生命に不可欠なガスがゆっくりと宇宙に漏れ出しました。空気の断熱シースがなければ、火星は次第に冷たい砂漠の世界になり、今日のようになりました.
「火星が母星だったとしたら、地球は生命を育む惑星だったでしょう」とキルシュヴィンクは言います。彼の話には、生命の起源に悲劇的な要素があります。火星が生命にとって理想的な発祥の地となった可能性のある条件の 1 つである火星は、サイズが小さいため、原始溶融状態から地球よりも速く冷却することができ、生命がより早くスタートすることができました。そこで栄え続ける。 「火星のような母惑星が隣人に感染できる特別な太陽系が必要になるかもしれません。これらの母星は死ぬ運命にあり、地球のような近隣の惑星が子供たちを養子にするかもしれません。」
Kirschvink が地球上で ALH84001 のマグネトソーム チェーンを探している間、他の科学者は火星の表面を探す準備を進めています。 NASA のジェット推進研究所の科学者たちは、火星の岩石サンプルを地球に戻すミッションの計画を作成しました。そのミッションには当面のタイムラインも資金もありませんが、マッケイは、バクテリアが火星に存在したことがあるとすれば、それらの化石の残骸がそこにあり、発見されるのを待っていると言います. 「マグネトソームはかなり堅牢です」と彼は言います。 「それらは骨に相当するバクテリアです。」
一部の研究者は、将来のミッションで火星のマグネトソームや化石以上のものを発見できるかもしれないと考えています。ゲント大学（ベルギー）の生化学者である Gaetan Borgonie は、地下に隠れて生命がまだそこにいる可能性があると述べています。彼は、それらの生物は、ほとんど調査されていない私たち自身の惑星の深い地下生態系で彼が発見したものに似ているかもしれないと言います.
2008 年後半から、ボルゴニーはチームを率いて、地球上で最も深い場所に生息する陸生生物を発見しました。これは、南アフリカの金鉱の地表から 2 マイル以上下に生息する新種のミミズです。研究者たちはそれを Halicephalobus mephisto と名付けました 、ファウスト伝説の悪魔の後。このワームは体長がわずか 0.5 ミリ程度ですが、科学者がそれらの深さに存在すると予想していた単純なバクテリアよりもはるかに大きく複雑です。一部のニュース報道では地獄のミミズと呼ばれていましたが、岩石中のミネラルを食べて生きているバクテリアを食べています。
その発見は、科学者が宇宙人を探す際の指針となるのに役立っています。地球上のほとんどの生命は小さく、口がきけず、深いものですが、火星にも同じことが当てはまるかもしれません。 「生命がそこに生まれたとすれば、それらの動物や植物は進化するのに30億から40億年かかり、まだそこにいる可能性があります.人生はいつも道を見つける。常に」とボルゴニーは言います。 「NASA や ESA [欧州宇宙機関] が火星の探査を開始した場合、彼らは深く掘り下げる必要がありますが、最初のエイリアンが誕生する可能性は 50% 以上あると思います。」
キルシュヴィンクはこの感情を反映しています。私が彼に、火星人から火星人へと尋ねると、生命が母なる火星で今日も生き残る可能性があるとしたら、それは間違いなく表面にあるわけではないと彼は言います。 「大気圧は非常に低いため、水は沸騰します。地球の大部分は、ほとんどの場合、氷点下をはるかに下回っています。しかし、生命が進化すると、極端な環境に移動できることはわかっています。それは地球上で行われています。それは深くなりました。高くなりました。それらの環境では進化しませんでしたが、移動しました。生命が火星で始まった場合、おそらく他の環境に移動し、まだ存在している可能性があることは明らかです。」
誰もが同意するわけではありません。コロラド大学ボルダー校の惑星地質学者であるスティーブ・モジシスにとって、火星に生命の明白な兆候がないことは、火星がかつてそこに存在した可能性に反するものである. 「地球上の生命は、最も乾燥した砂漠、最も冷たい氷河、最も高い山、最も深い堆積物を占めており、地球全体に浸透しています。私たちの惑星には生物活動の皮があります。火星？その気配は一切ありません。私たちは火星に宇宙船を送り込みましたが、1950 年代のスペース ホラー映画の逆のようなもので、何も見つかりませんでした。」
解決には、さらに掘り下げる必要があるかもしれません。マッケイは、火星の北極近くの凍結した地面を約 1 メートル掘削して、火星の地下生命体を探すミッションを推進しています。 NASA が承認すれば、このプロジェクトが呼ばれる Icebreaker Life は 2018 年に打ち上げられる予定です。マッケイは当初、10 メートルの深さまで掘削して、強烈な太陽放射によって殺菌される可能性のある表層の下に侵入したいと考えていました。しかし、長さ 30 フィートを超える掘削リグを宇宙船に搭載すると、ミッションの予算を使い果たしてしまうでしょう。
分解したドリルを宇宙船に搭載し、火星で再び組み立てるという別の選択肢も、既存のロボットには十分な器用さが備わっていないため、実現不可能です。そのため、マッケイと彼のチームは、宇宙船が着陸した後に直立姿勢にスイングする長さ 1 メートルのドリルに落ち着きました。
マッケイは、南極大陸で砕氷船ライフのコンポーネントのいくつかをテストし、プロトタイプのドリルが約 1 時間で 3 フィートの凍った地面を貫通できることを示しました。完全に運用されると、Icebreaker Life は 2 インチの掘削ごとにブラシを使用してサンプルを収集し、酵素やその他の生命の兆候をテストする機器にサンプルを渡します。 
火星の生命が見つかった場合、地球の生命との関係は遺伝子解析によって決定されます。火星が母惑星であるというキルシュヴィンクの仮説が確認されるか、マッケイが第二の起源を持つかのどちらかだ。しかし、火星に第 2 の起源がなくても、生命が別の場所で独立して発生した可能性は残ります。科学者が発見した何百もの惑星のうちの 1 つで、何光年も離れた星を周回しているか、私たち自身の太陽系のさらに遠いところにあります。
生命を探す場所に関するマッケイのウィッシュ リストの一番上にあるのは、土星の衛星であるエンケラドゥスです。何マイルにもわたる氷の下で波打つ海があります。しかし、エンケラドスには 100 を超える間欠泉があり、何百マイルも離れた宇宙に氷を噴き出しています。エンケラドスの海に生命が存在する場合、間欠泉にはその存在の化学的痕跡が含まれている可能性があります。マッケイは、月の噴煙について説明するとき、熱意を抑えられません。彼は頭上で手を振って、氷のような噴火の軌跡をたどります。 「無料サンプルのようなものです。1 つ取ってください。」
マッケイはすでに日本の研究者と会って、エンケラドゥスへの共同ミッションの計画について話し合っています。彼は、NASA と日本が月の間欠泉に探査機を送って、機械式キャッチャー ミットに相当するものを展開することを望んでいます。粘着性のゲルでコーティングされたミットは、間欠泉から物質を収集します。宇宙船はサンプルを地球に返します。同じ技術が 2006 年に彗星の尾から物質を引っ掛けるために使用されたので、克服しなければならない新しい工学的ハードルはありません。土星は火星の 10 倍以上離れているため、エンケラドゥスと地球の生命の起源が共有される可能性は低くなり、マッケイの第 2 の起源が遠い海の深さで発見される可能性が高くなります。
火星とエンケラドゥス、そして私たち自身の太陽系の他の候補世界が無菌であることが判明した場合、生命に優しい可能性のある他の世界がたくさんあることがわかりました. NASA のケプラー宇宙望遠鏡は、他の星の周りに 1,000 以上の惑星を記録しており、天文学者は現在、私たちの銀河だけで 400 億もの地球のような世界が含まれている可能性があると推定しています。それらのいずれかで生命が発見された場合、極端な距離はほとんど第二の起源を保証する.非常に多くの宇宙の不動産が不毛である可能性はどのくらいですか?スコットランドの哲学者トーマス・カーライルが 1 世紀以上前に言ったように、「もし彼らが住んでいなければ、なんとスペースの無駄遣いでしょう。」
Tim Folger が科学と環境問題について書いています National Geographic、Discover、Scientific American、、その他の出版物。毎年恒例のアンソロジーのシリーズ編集者でもあり、 最高のアメリカの科学と自然に関する著作。
この記事は、もともと 2015 年 6 月の「水」号に掲載されたものです。
