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火星生命の検証
ブルース・ヤコスキー
南極大陸で発見された隕石に、太古の火星生命の痕跡がするという論議について、地質学者の筆者が検証を試みる。筆者はコロラド州立大学の地質学教授で、火星探査マーズ・グローバル・サーベイヤー・ミッションの調査担当官である。火星の地表や大気の進化に関する調査を行なっている。
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宇宙空間を隣り合わせで回っている似通った二つの惑星。３６億年前、地球と火星は生命を生み出すことができたのだろうか。当時、二つの惑星には生物反応と認められる化学反応を起こし、これを維持するのに十分な有機分子、液体の水そして熱などの必要要素が備わっていた。 |
毎日のように「エイリアン、地球に来る」と新聞は書き立てている。しかし、その報道記事には、地球外生命の存在に得心がいく科学的な根拠は全く見られない。地球以外の惑星に存在していると思われる生命探査の対象として、火星はこの太陽系の中で最も可能性のある惑星のように思われる。しからば、なぜ火星は地球外生命に適した場所なのだろうか。昨今話題になっている「火星の隕石」は、実際に火星から飛来したのだろうか。そうだとすれば、その隕石から火星について何が分かるのだろうか。火星生命の化石だとする説には、説得力があるのだろうか。
１９７６年に火星に着陸したバイキング探査機は、生命の兆候があるかどうか土壌の生物実験を行なった。実験の結果、生命の存在に結びつく強力な証拠は何も発見されなかった。隕石が火星から飛来したという新たな事実に鑑みて、バイキングの実験結果を再検討すべきなのだろうか。この問題について取り組むためには、先ず惑星としての火星を理解する必要がある。
火星は生命にとって必要不可欠な要素を、全て持ち合わせていたようである。言い換えれば、少なくともその歴史の一時期において、地表に液体の水、生命に力を与えるエネルギー源、そして炭素、酸素、窒素、および水素のような生命維持に不可欠な元素を持っており、生命の存続に十分安定した環境が存在していたようである。
火星の直径は地球の約半分で、大気を保持し続けるのに十分な大きである。火星の大気は基本的に一酸化炭素で構成され、その厚さは地球の大気の１％以下である。大気の薄さと太陽から地球よりも約１．５倍も離れているため、火星の平均気温は約摂氏−５５℃と水の凍結点以下である。
薄い大気の気圧は低いので、液体の水はたちどころに蒸発してしまう。液体の水が無くなることは、火星表面の生命には深刻な問題となる。更に火星の地表を紫外線の放射から防ぐ十分なオゾンが欠如すると、そのために多量の水酸過酸化水素（hydrogen
peroxide）のような酸化物が発生して有機体と反応するため、生命が存続することは難しくなると思われる。
地質過程
しかし、上に述べたことは、火星の歴史過程のすべてに当てはまるわけではない。過去のある時期においては、火星の気候や環境は現在とはかなり異なっていたかもしれない。例えば、火山の噴火のような地表の再生、あるいは風や水による浸食により火星の過去の気候を知ることができる。何故なら、地表の再生や浸食のために火星の古い地表が全て消し去られてしまった訳ではないからである。形成が約４０億年前に溯る地域もあり、様々な地質単位の衝突クレーターの数から判断すると、４０億年前から現在に至るまで存続した地表も見られる。
このように様々な地質過程の振る舞いは、火星の地質の歴史を知る糸口となる。地表の再生がもっと急速に行われる地球や金星には、このような地質の歴史を知る糸口はない。地球上で、３５億年前の岩石を見出すのはほとんど不可能に近い。火星では、クレーターが集中している南半球がこの年齢である。
火星最古の地表には地球の河川に似た渓谷があり、渓谷にはおおきさや外観が地球の峡谷に似た支流が見られる。支流はしばしば周囲が閉ざされたベイスン（basin
: 小惑星の衝突や火山の噴火でなどでできた大孔）に流れ込み滞留して水域、即ち湖を形成する。火星の渓谷を形成した中心的なメカニズムが、地表の流去水か水を豊富に含んだ水域のいずれであるのかは明かではない。氷に覆われた表層下を流れる水流により、浸食されて形成されたのかもしれない。いずれにしても、初期の火星には、液体の水が豊富に存在したはずである。
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液体の水は生命には不可欠である。バイキングが撮ったこの類の写真には、火星にはかつて液体の水が流れていたことを示す痕跡がたくさん見られる。水によって刻まれた流床は、太古の火星には、生命を支えていたかもしれない濃くて暖かい大気があったことを物語っている。 |
| この写真に見られる白色と黒色の層で縁取られた茶色の塊が、有名な炭酸塩の小球体である。これ等のオレオ・クッキーに似た層は、それぞれ異なった組成の硫化鉄鉱物でできており、堆積した火星のバクテリアであると考えられている。 |
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更に、古い地表の衝突クレーターは相当浸食されて、形成時の外観とは様変わりしてしまっている。衝突で堆積した噴出物の表層は破壊され、クレーターの縁は消し去られ、中央丘もデブリ（岩屑）で埋められてしまっている。しかし、破壊されたのは一部分だけで、液体の流去水で浸食された形跡を示すクレーターも少数ながら存在する。量的には、約３５億年前の浸食率はその以降のほぼ１０００倍である。従って、その時代の火星には、水は今日よりも大量に存在し、しかも安定していたということが容易に理解できる。
初期の火星環境下では、水は火星の表面に存在できたので、生命が生まれたと考えるのは妥当ではなかろうか。同じ時期に、地球では火星と同じように、水の浅瀬で生命が生まれたたようである。地球の生命は、微惑星の激しい衝突の末期（約４０億年前）と３５億年〜おそらく３５億８０００万年前（最初の生命の印が岩石の中で発見された時）の間に、非常に短時間で生まれたに違いない。地球の生命が、その好適な条件下でそれほど短時間で生れたのであれば、これと同じ時期の火星でも、独自の生命が生まれたと考えられかももしれない。
火星の新しい地表には、火星生命の誕生に結びつく可能性のある二つのタイプの地質的特徴がある。一つは火星の北半球の多くの地域で、溶岩流で覆われ玄武岩が多く見れれ、オリンポス山（火星最高峰）のような独立火山がたくさん存在する。このような地質特性は熱源の存在と、その熱源が火星の歴史を通してずっと活動していることの証拠である。火星の隕石の年齢から推定すると、火星には過去２０００万年間火山活動があり、現在でも活動しているかもしれない。二つ目は、火星の歴史の過程で破壊的な洪水が時々起こっていたことである。洪水の流路が地表下から出現しており、火星の地殻には大量の水が存在したことを示唆している。
地殻水と地熱源の存在は、火星の地表下には、おそらく熱せられた水が地殻の中を循環する熱水作用のメカニズムが存在していたことを示唆している。また、最新の時期まで火山活動があったことは、この熱水作用が今日にいたるまで活動してきたことと、おそらく現在も活動していることをも意味している。温泉は、地球の生命が誕生したと考えられる場所である。温泉の持つ化学環境により、生命の前触れとなる有機分子が作り出され、熱がそれにエネルギーの素を与えることは可能である。このように、火星の熱水作用のメカニズムにより、ほとんど何時でも生命が誕生し、あるいは生命が現在まで生存できる環境を作りだす可能性はある。様々な歴史の過程で、火星の地表や地表下に、生命に好適な環境が形成されたことは明らかである。
惑星間の連帯
仮に火星で生命が誕生しなかったとしても、火星に生命が存在する可能性は依然として残る。つまり、火星の地殻の岩石が、小惑星の衝突で宇宙空間に弾き飛ばされた可能性はある。これ等の岩石は太陽を回る軌道に投げ込まれ、そこから地球に飛来したと考えられる。また地球の岩石が飛び出して、火星に到達したとも考えられる。地球から飛んで来た岩石にバクテリアが存在していたとしたら―深い地殻にある岩石は事実そうである―火星にバクテリアが運ばれた可能性はある。また水が湧き出る温泉のようなオアシスに落下したとしたら、バクテリアは生き長らえて繁殖したかもしれない。つまり、地球で生まれた有機体が、火星に存在するかもしれないのである。
火星に実際に生きた有機体が存在したという根拠は、何なのだろうか。最近この問題をめぐって、１９８４年に南極大陸のアラン・ヒルズで発見された隕石ＡＬＨ８４００１に議論が集中している。
南極大陸で採取された１２個の隕石のうちで、このＡＬＨ８４００１は、火星生命の痕跡を宿している可能性の最も高い隕石である。この隕石は、火星が形成されつつあった４５億年前にできた最も古い隕石である。この隕石には、通常熱水が岩石の中を通過すると形成されるカルサイト（炭酸塩カルシウム：ＣａＣＯ３）のような炭酸塩鉱物の岩脈がたくさん見られる。隕石の約１０％は炭酸塩鉱物で出来ており、この中に生命の証となるものの化石が発見される可能性はある。炭酸塩は火星の歴史の中期、おそらく今から１８億年前以内に堆積したと思われる形跡はあるものの、その年齢はうまく特定できない。
デービッド・マッケイ（ジョンソン宇宙センターから出向中）に率いられたＮＡＳＡとスタンフォード大学のスタッフの混成調査班は、炭酸塩が生成した時期に存在したとされる幾筋かの生命を思わせる痕跡を見つけた。一本の筋だけでは説得性に欠けたが、筋をすべて合わせると、生命の痕跡のように思われた。
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