宇宙放射線で死滅できない生物は人間によって絶滅させられる

2019年2月22日、何十万人ものイスラエル人が遠くの宇宙を見つめた。

彼らの月探査機「ベレシート」は、まもなく月面に着陸する。成功すれば、イスラエルは米国、ソ連、中国に続いて月面に軟着陸する４番目の国となる。これは世界初の民間資金による月面着陸機であり、イスラエルの非営利団体SpaceILとイスラエル航空宇宙産業（IAI）によって運営されている。それだけでなく、これは月面ミッションを遂行する史上最小かつ最も安価な宇宙船でもあります。

最初は、すべてが順調に進みました。しかし、着陸予定時刻のわずか10分前に、一連の技術的な障害が発生しました。 1 つ目は、ベレシートのスタートラッカーに問題があり、エンジニアが宇宙空間での方向を判断できなかったことです。第二に、この「手頃な価格の」着陸船に搭載されている唯一のコンピューターが、ミッション中に不可解なことに再起動を繰り返していた。最終的に、再始動して着陸する際に、ベレシートは時速3,000キロメートルを超える速度で月に衝突しました。

誰もがジェネシスに大きな期待を抱いていました。着陸船には「月面図書館」も設置されており、これは厚さ40ミクロンのニッケル箔25層で構成され、人類の文明が詰まっている。最初の 4 層は、3,000 万ページの文書や写真の微細画像をエッチングするナノリソグラフィー技術です。最後の 21 層は、100 GB を超える圧縮ファイルを保存する CD マスターです。 Lunar Library は、太陽系内外の人類の知識を蓄積する複数のリポジトリの構築に取り組んでいる非営利団体、Arch Mission Foundation の一部です。

月の図書館。画像提供: アーチ・ミッション財団

この時点では、いらだちを募らせていたSpaceILのメンバーたちは、アーク・ミッション財団が「月面図書館」を彼らに届けるわずか数週間前に、財団の創設者であるノヴァ・スピバック氏が突然、何が何でもDNAサンプルを「月面図書館」に追加しなければならないと決断したことを知らなかった。

自然界では樹脂を使って琥珀を作り、何億年も前の地球上の生物を保存しているという事実にヒントを得て、アーク・ミッション財団の科学者と技術者たちはエポキシ樹脂を使って「人工琥珀」を作ることにした。研究者たちは、スピヴァク氏と他の24人の毛包と血液サンプル、聖地（インドの菩提樹など）の生体サンプル、乾燥したクマムシを樹脂に混ぜ、それをニッケル箔の層の間に薄く加え、「月の図書館」を包んでいた高温絶縁テープの上に何千匹もの乾燥したクマムシを散りばめた。

つまり、これらのクマムシは墜落したジェネシス号とともに月面に着陸したのです。ご存知のとおり、クマムシは非常に強い生存能力を持つ生物です。絶対零度（-273°C）に近い温度や151°Cの高温に耐えられるだけでなく、真空や放射線などの極端な環境条件でも生き残ることができます。スピヴァック氏は、これらのクマムシは「地球からの詩的な『署名』に他ならない」と何気なく述べている。しかし、生命の存在しない月が、この「地球最強の生物」によって汚染されるのではないかと人々は依然として懸念し始めている。

米国の月探査機（LRO）が撮影した写真から判断すると、墜落したジェネシス号は月面に直接穴を開けたようだ。クマムシが7.5GPaもの静水圧下でも生きられることは科学者の間では以前から知られていたが、今回はクマムシが着陸船とともに空中から落下した。月面に衝突した瞬間、クマムシは非常に高い衝撃圧にさらされました。本当に生き残れるのでしょうか？

ジェネシスの衝突前と衝突後の月面の対応する場所の写真。画像提供: NASA

クマムシをしばらく飛ばしてあげましょう

この疑問を念頭に、英国ケント大学の研究チームは、クマムシがこのような高強度の衝撃に耐えられるかどうかを調べる実験を開始した。彼らは、ジェネシス号でクマムシが月に衝突する場面を再現するために、空気銃を使って砂の中に弾丸を撃つ計画を立てている。

しかし、研究者らはスポーツ競技で見られるエアピストルやエアライフルではなく、特殊な2段式軽エアガンを使用しました。通常の空気銃の弾丸の速度は通常毎秒500メートルを超えませんが、ケント大学のこの2段式軽空気銃の発射速度は毎秒0.3キロメートルから毎秒7.5キロメートルの間で調整できます。

宇宙のさまざまな天体の環境をシミュレートするために、研究者は液体窒素を使用して弾丸のターゲットを 100K (約 -173°C) まで冷却したり、1000K (約 727°C) まで加熱したりすることもできます。このような高度な空気銃を使用して、体長 1 mm にも満たないクマムシを発射することは、まさに「大砲で蚊を撃つ」のと同じと言えます。もちろん、このような高度な装置は使いにくく、1日に最大2発の弾丸しか発射できません。

ケント大学の2段式軽量空気銃。画像出典: オリジナル論文

次にクマムシは「磁気室」に入ります。研究者たちはまず、クマムシにミネラルウォーターとコケを注意深く与え、その後、十分に栄養を与えられたクマムシを中空のナイロン弾の底に入れた。この弾丸には水が詰まっており、弾丸 1 つにつき 2 ～ 3 匹のクマムシが入っています。そうすれば、弾丸が砂に当たったときに、それぞれのクマムシが均等に衝撃を受けることになります。

その後、スタッフは弾丸を冷蔵庫に入れて48時間冷凍保存した。このような状況下では、クマムシは「冬眠」と呼ばれる冬眠状態に入ります。クマムシの体は脱水し、生命のない球体のように縮み、代謝は通常の 0.1 パーセントに低下します。ただし、解凍されると、8 ～ 9 時間以内に活動を再開できます。

「バン！バン！」クマムシを乗せた弾丸が次々と数メートル先の砂地に向かってまっすぐに発射された。

研究者らは、0.5 km/sから1.0 km/sの範囲の6つの異なる発射速度と、それに対応する0.61 GPaから1.31 GPaの範囲のピーク衝撃波圧力をテストした。研究者たちは、射撃のたびに、弾丸の入った砂を水中に注ぎ、浮遊によって砂を除去し、クマムシの回復を観察した。

結果は、弾丸の速度が0.7 km/s以下（衝撃波のピーク圧力が0.86 GPaに相当）のとき、すべてのクマムシがゆっくりと目覚めることを示しました。しかし、発射速度が0.8 km/s（ピーク衝撃波圧1.01 GPaに相当）に達すると、クマムシの60％しか回復できませんでした。弾丸の速度が0.9 km/s（最大衝撃波圧1.14 GPaに相当）に達すると、クマムシはすべて生き残るだけでなく、破片になってしまいます。さらに、このテストを受けたクマムシは、いずれも「tun」状態から回復するのに、通常のクマムシよりも数倍の時間がかかります。

検査前と検査後のクマムシ。図 a、b: 試験前のクマムシ。図c: 試験後に無事回復したクマムシ。図 d: 試験中に粉々に砕かれたクマムシ (画像出典: 原論文)

ジェネシスの金属フレームが月面に衝突すると、発生する衝撃波の圧力は1.14GPaをはるかに超えます。この小さなクマムシの体はきっと大きなショックを受けたと思います。「クマムシが生き延びなかったことは確認できる」と、ジェネシス号のクマムシの「死亡証明書」を発行した研究参加者の一人、アレハンドラ・トラスパス氏は述べた。

生命はどこから来て、どこへ行くのでしょうか?

紀元前5世紀、古代ギリシャの哲学者アナクサゴラスは、生命は宇宙塵や隕石などによって宇宙のあらゆる場所に運ばれ、宇宙全体に広がっていると提唱しました。この仮説はパンスペルミア説とも呼ばれています。これは生命の起源に直接関係するため、多くの科学者が、生命が隕石を介して地球にうまく移送されるかどうか、そして地球上の生命が地球の破片とともに他の場所に定着するかどうかを研究しています。

いくつかの研究では、地球が激しい衝突を受けたときに発生する破片は、月まで飛んでいくほどの速度があると示唆されている。計算結果によると、この破片が月に衝突した時の平均垂直速度は毎秒1.3キロメートルに達し、衝撃波のピーク圧力は2GPaを超えており、クマムシが耐えられる強度を超えている。どうやら、「地球上で最も強い生物」は、おそらくこのままでは月に定住することはできないようだ。

ケント大学の研究チームは、同じ2段式ライトエアガンを使用して、凍結した酵母胞子をエアガンの上限に近い速度である7.4 km/sまで加速し、垂直に入射する水中の胞子が約43GPaのピーク衝撃波圧にさらされるようにしました。研究者たちは、酵母の一部が再生し、繁殖できることを発見して驚いた。しかし、このような極端な条件下では、酵母胞子の生存率はわずか 0.001% です。しかし、秒速0.9kmの衝撃で粉々に砕け散ってしまうクマムシに比べ、秒速1.0kmの衝撃を受けた酵母胞子の生存率は50%にも達しており、これもまた驚くべきことだ。

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しかし、生命が天体間で移動できるかどうかを調べたい場合、月に衝突したときの最大衝撃波圧力以外にも考慮すべき要素が数多くあります。たとえば、地球が激しい衝突を受けたときに受けた圧力が大きすぎたかどうか、またその衝突によって生命が耐えられないほどの高温が発生したかどうかなどです。したがって、最も強力な生物であっても、そのようなテストを生き延びることは困難です。

生命の起源はまさに「奇跡」のようなものです。科学は、地球上の生命が他の惑星から生まれた可能性は極めて低いと繰り返し述べてきたが、それでも私たちは美しい空想を抱くことができる。おそらく、月に向かう「ジェットコースター」に乗っているクマムシたちは、甘い夢を見ているのだろう。

かわいいクマさん。画像出典: ウィキメディア・コモンズ

参考文献

[1]https://davidson.weizmann.ac.il/en/online/sciencepanorama/what-happened-beresheet

[2]https://static1.squarespace.com/static/5c3bcbd5e17ba3597ea81282/t/5cbde30b6e9a7f176344d8a1/1555948311129/月面図書館の概要.pdf

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Arch_Mission_Foundation

[4]https://www.wired.com/story/a-crashed-israeli-lunar-lander-spilled-tardigrades-on-the-moon/

[5]https://www.archmission.org/technologies

[6]https://www.archmission.org/spaceil

[7]https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-007-1896-8_12

[8]https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2020.2405

[9]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705817343333?via%3Dihub