こんなに大きな湖が消えてしまったんですか？火星に生命が存在する証拠はどこで見つかるでしょうか?

惑星の長い進化において、石は産物であると同時に証人でもあります。

自然界には数万種類の岩石が存在し、岩石の種類が異なれば形成メカニズムも全く異なり、進化の物語も全く異なっています。これは、探査が極めて不十分で、データの取得が極めて困難な地球外物体の場合に特に当てはまります。

火星の岩石は、次に火星を見上げたときに、退屈な小さな光点が見えることになるのか、それとも人類の孤独を解消できる第二の生命のゆりかごが見えることになるのかを、大きく左右する可能性がある。

しかし、パーセベランスはこの問題を複雑化させました。

長すぎて読めない

パーセベランスは生命の証拠を探すために火星に送られました。

それは川の三角州の近くに着陸したが、そこは古代には大きな湖だった可能性がある。

周知のとおり、水は生命の源であり、火星に生命が存在したことがあるなら、その証拠は湖の底の堆積岩にあるかもしれない。

その結果、パーセベランスは湖の底の岩石は堆積岩ではなく、マグマが固まってできた火成岩であることを発見しました。

周知のとおり、数千度の温度のマグマの中では生命は存在できません。

なんてこった？状況は複雑です...

火星の生命の探究

パーサヴィアランスは、2020年にNASAが打ち上げた火星探査車です。2021年2月、パーサヴィアランスは指定された目標探査領域である火星のジェゼロクレーターへの着陸に成功しました。火星の表面を自由に移動できる車輪を備えた「火星探査車」です。

一般的に言えば、地球外天体への探査機打ち上げに巨額の資金が費やされる場合、その探査機が「大きなニュースになる」ことが期待される。したがって、着陸成功率という大前提を確保することに加え、着陸地点の潜在的な科学的価値を慎重に評価することも必要です。

しかし、これについてはただ推測するだけではいけません。一般的なやり方としては、まず火星軌道上に配備されたリモートセンシング衛星を使用して地形を撮影し、既存の知識に基づいて探査価値の大きな可能性がある場所を特定し、その後火星探査車を送り込んで実際に周囲を走り回り、正式に検証を開始するというものです。

人類が火星探査で目指す2つの最大の科学的疑問は、太陽系の初期の進化と地球外生命体の存在の有無である。

火星にはクレーターが密集しています。 NASA の科学者がジェゼロクレーターをパーセベランスの探査地域として選んだのには重要な理由があります。それは、そこが水没しているからです。

「洪水」という言葉は日常会話で頻繁に使われるため、水の拡散と沈泥という本来の意味が見落とされがちです。

ジェゼロクレーターの端では、リモートセンシング画像によって川や三角州の地形の特徴がはっきりと示されています。デルタは、河口から泥を運び出す急流の川の水によって形成されます。河口では川の水が分散し、川が運ぶシルトは瞬時に運動エネルギーを失い、河口に扇形のシルト体を形成します。これがデルタです。

地球上では、黄河、長江、ナイル川などの主要な河口にデルタが形成されています。現在、火星には液体の水は存在しないが、川によって運ばれた砂や泥が空気中から蒸発することはない。彼らが積み上げたデルタは地質学的遺跡として残っており、太古の昔に自由に流れる水がジェゼロ火口に溢れ、巨大な湖を形成していたことをはっきりと示しています。

しかし、水の存在そのものは、人々が求めている究極の答えではありません。水にはもっと大きな意味があります。それは、水が生命の源であるということです。

もし火星に初期の生命が存在したとしたら、それはおそらく水中に存在していただろう（生命が誕生してから数十億年も経ってからようやく着陸という偉業を成し遂げた地球のことを考えてみよう）。

火星はもはや今日の生命を維持するのに適していないが、古代の生命が存在した証拠は、化石という何らかの形で時間の中に留められている。

化石は一般的に堆積岩層に保存されます。火星の初期の地表水に生命が存在したとすれば、その遺跡は水中の泥と砂からなる堆積層に埋もれている可能性が高い。

火星の化石の決定的なサンプルが発見されれば、人類はもはや広大な宇宙で集団的に孤独ではなくなるだろう。地球外生命体を初めて発見した偉業も、パーセベランスの名にしっかりと刻まれ、後世に語り継がれることになるだろう。

水と火の戦い

パーセベランスがジェゼロクレーターデルタの端に着陸してから、ほぼ2年が経過しました。サイエンス誌とサイエンス・アドバンス誌に、パーセベランスの主要な発見を報告した論文がいくつか掲載されています。

デルタの端で検出された岩石は、堆積層ではない可能性が高い。

...堆積岩層ではありません...

——つまり、岩の種類が間違っているのです！

——これはなんの発見だ！

この記事は、パーセベランス着陸地域（セイタ地域）の岩石が火成岩である可能性が高いという証拠を示しています。これらは高温のマグマが固まってできたもので、水とは何の関係もありません。

記事で提示された証拠も非常に説得力がある。パーセベランスの分析機器は、その地域の岩石に大量のオリビンを検出した。オリビン [ (Mg,Fe)2SO4 ] は、マグネシウムと鉄イオンの単純なケイ酸塩であり、火成岩の独特な産物です。地表水環境では非常に不安定であるため、堆積岩にはほとんど現れません。

さらに、パーセベランスは、これらのペリドタイトの結晶が非常に大きく（ミリメートルレベル、これは岩石形成鉱物としてはすでに非常に大きい）、良好な断熱条件のある地殻内でのみ成長できることをさらに発見しました。地表を流れるマグマでも、これほど大きな結晶は成長できないかもしれません。

一言で言えば、それらは地球の産物ではないのです。

この時点で、事態はすでに恥ずかしい状況に陥っています。なぜなら、火成岩と堆積岩は、その「根源」においてまったく異なる種類の岩石だからです。

地質学の発展の歴史において、人類はこの問題をめぐって激しい議論を交わし、最終的には人々がハンマーを持って集まり「友好的な交流」を行うフィールドセミナーが開催されるほどだったかもしれない。これは地質学史上有名な「水と火の論争」です。

つまり、あるグループの人々は岩石は「水によって形成された」と主張し、別のグループの人々は岩石は「火によって形成された」と主張したのです。誰もが「水と火の歌」を統合したかったのですが、結局「水と火の分割」になってしまいました。最終的に、地質学者は、岩石が2 つのまったく異なるメカニズム、つまり 2 つの完全に還元不可能な真のサブセットによって形成されることを発見しました。

ある種の岩石は「火成岩」という名前を引き継いでおり、これは高温のマグマが直接凝固して形成された岩石を指します。

もう 1 つのタイプである「堆積岩」は、後に堆積岩と改名されました。これは、地表の緩い堆積物 (泥や砂などの固形の残骸、または水域に溶解した化学沈殿物など) が埋没して圧縮されて形成された岩石を指します。

もちろん、これらの 2 つのカテゴリに加えて、岩石の世界には実際には変成岩という 3 番目の基本カテゴリがあることが後に発見されましたが、これについてはこの記事では説明しません。

火成岩と比較すると、化石は明らかに堆積岩にしか存在できません。理由は簡単です。現在の人間の認識体系によれば、数千度の高温のマグマの中に生命が存在することは明らかに不可能である。

つまり、 「生命の痕跡を見つける」という目的で探検しているのであれば、対象の岩石が火成岩であることを発見した瞬間、この命題は死刑を宣告されるのと同じことになります。

火星の水の（簡単な？）歴史

しかし、科学者は非常に賢い生き物です。火成岩を発見することも重要であることを皆に伝えることができます。結局のところ、火成岩には堆積岩に比べて大きな利点が 1 つあります。それは、放射性同位体年代測定に適していることです。（おお）それは火星の進化の歴史を整理するための重要な年代の節目となる可能性があります！（おお。）

パーサヴィアランス着陸地点の火成岩の年代はおよそ38〜40億年前であると判明した。この年代は五大湖よりもはるかに古く、ジェゼロクレーターの形成よりもさらに古いものです。言い換えれば、これらの火成岩は、穴がまったくなかったときにすでに存在していたわけではなく、穴に水が溜まって湖が形成された後に生じる可能性のあるさまざまな可能性についても言及されています。

「幽霊物語」はまだ終わっておらず、さらに悪いことがこれから起こります。これらの火成岩に含まれるカンラン石はあまりにも「新鮮」なのです。

前述のように、オリビンは表層水環境では安定せず、容易に水和して蛇紋岩を形成します。もしジェゼロクレーターに水が流入したことがあったとしたら、この以前に形成されたカンラン石は湖底として水中に沈んでいたはずです。しかし、新鮮さは、それらが長い間水と「密接な接触」をしていたことを証明するものではありません。

それは、穴の中にそれほど多くの水がなかったか、水が存在していた時間が短すぎたことを意味するだけかもしれません。

何かがどんなにひどいことであっても、説明があるはずです。確固たる事実を前にして、科学者は完全な説明しかできない。

まず、地殻にある火成岩がなぜ地表に出てくるのでしょうか?これは良い説明です。ジェゼロ隕石の衝突により地球の表面が破壊され、地下にあったものが吹き出されました。

次に水が来ます。結局のところ、蛇行や三角州は今もそこに残っており、かつて水が流れていたという反駁の余地のない証拠なのです。水の起源さえも簡単に説明できます。それは冥王代後期の激しい砲撃の産物なのです。当時、太陽系の大きな惑星が軌道を調整したため、無数の小さな天体が放出され、火星（そして地球、月など）の表面を覆いました。これらの小さな天体のほとんどは氷で、岩石惑星の表面に豊富な液体の水をもたらし、最終的に川や海を形成します。

火星の水は、短期間豊富だった後、急速に消滅した。

結局のところ、火星は小さすぎてすぐに冷えてしまいます。核内の液体鉄が流動性を失うと、惑星の磁場は消滅します。磁場の保護がなければ、太陽から放射される荷電粒子の流れ（太陽風）は簡単に大気を吹き飛ばし、火星の表面と大気の間の水循環を完全に停止させてしまう可能性があります。

水循環の連鎖が断たれると、水は蒸発して宇宙に拡散し、二度と戻ってきません。ジェゼロ火口に流れ込む大河を含め、地表の川、湖、海はすぐに自然に干上がりました。

これまでのところ、パーセベランスは旅の最初の2年間、火星に生命の兆候を発見していない。しかし、すぐにがっかりしないでください。これからさらに 2 つの良いニュースが届く予定です。

幸いなことに、探査された火成岩地域はデルタの内部ではなく、デルタの端にある。 2 つ目の良いニュースはナンセンスです。忍耐には車輪が付いています。それはまだ移動しており、デルタの内側に向かっています。

探索後半ではどんな新しい発見があるのでしょうか？辛抱強く待ち続けるしかないでしょう。結局のところ、あらゆる科学的発見は、大胆な探究と慎重な検証のプロセスなのです。さらに、火星の地平線の向こうの領域は、これまで人類が足を踏み入れたことのない領域です。

どうなるかは次回のエピソードで詳しくお伝えします。

著者: イーグル

編集者: スティード

表紙画像出典: NASA ゴダード宇宙飛行センター

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