火星に生命は存在するのか？火星2020は半世紀前に行われた実験の真実を明らかにできるのか？

2020年7月下旬から8月上旬は火星探査の「打ち上げ時期」です。アラブ首長国連邦の「希望」が先頭に立ち、中国の「天問1号」と米国の「パーセベランス」がそれに続くことになる。米国の火星2020ミッションの科学的目標の一つは、火星に生命が存在するかどうかを判断することだ。数十年前、NASAのバイキング計画のバイオマーカー実験により生命の存在が確認されました。公式報告書では明確な証拠は示されていないとされているものの、火星に生命が存在するという仮説を放棄していない科学者もおり、中には「火星のキノコ」という驚くべき仮説を提唱する者もいる。誰が正しくて、誰が間違っているのでしょうか?おそらく、パーセベランスの探査の旅がその答えを与えてくれるだろう。

著者 |シャオイエ

2020年は地球にとって厳しい年だったが、災害によって人類の宇宙探査が止まることはなかった。 7月20日、アラブ首長国連邦の「希望」号が最初に出発し、その後すぐに中国の「天問1号」と米国の「忍耐」号が人類の科学者たちの素晴らしい期待を乗せて、5500万キロ離れた赤い惑星へと出発する。

火星における生命の痕跡を調査することは、この探査における重要な科学的研究課題の一つです。火星に「火星人」は存在しないが、低レベルまたは原始的な生命体が存在するかどうか、そしてそれが生命の起源を説明するアイデアを提供できるかどうかは、科学者が常に追求してきた疑問である。火星生命探査の歴史において、アメリカ航空宇宙局（NASA）は最も多くの経験を有しているが、これまで特に明確な声明を出したことはない。しかし、常に「イエス」と言い続ける科学者もいます。

すべては半世紀前の「バイキングミッション」から始まりました。 1960 年代以来、NASA はこの人気の高い「ゴッド・オブ・ウォー」の惑星に狙いを定めてきました。 1964年のマリナー4号、1969年のマリナー6号と7号のフライバイから、1971年と1972年のマリナー9号の軌道ミッションまで、NASAはすべてのステップを慎重に進め、常に火星の徹底的な探査を主張してきました。実際、「宇宙開発競争」の終盤において、NASA の次の目標の 1 つは、火星に宇宙飛行士を着陸させることでした。

1975 年、NASA は「バイキング ミッション」(別名パイレーツ ミッション) を正式に開始しました。中世と同様に、野心的なバイキングたちは大きな勇気と忍耐力を持ってスカンジナビア半島から出発し、ヨーロッパ大陸と北極の広大な領土を旅し、「バイキング時代」を築きました。 2機のバイキング探査宇宙船は、「戦争の神」を探査するという地球人の野望を運ぶ。火星の気候や地質学的特性を理解することに加え、生命の痕跡を見つけることももう一つの目標です。

その年の夏、２機の宇宙船が相次いで火星に向かった。 1年間の飛行の後、バイキング1号着陸船は1976年7月20日に火星のクリセ平原の西斜面に初めて着陸し、バイキング2号は9月3日に4,000マイル離れたユートピア平原に着陸しました。

「バイキング」という名前は、このミッションに比類のない粘り強い「バイキング精神」を与えているようです。探査ミッションは当初90日間続く予定だったが、探査機と着陸機の耐用年数は設計予想をはるかに上回った。特に、バイキング1号探査機は4年間にわたり火星の軌道上で精力的に活動しました。ガス燃料が徐々に枯渇したため、探査ミッション全体は1983年5月21日に正式に終了しました。

バイキング着陸船は、着陸船本体、バイオシールドとマウント。胴体;ベースカバーとパラシュートシステム。着陸機サブシステム。搭載された機器は、着陸船の主な科学研究目的、すなわち生物学的研究、化学組成分析（有機および無機）、気象学、地震学、地磁気学、地形学、火星表面および大気物理学のために使用されます。画像提供: NASA

大いに期待されていたバイキング・ミッションの生物学実験では、着陸船に搭載された科学機器によって、ミッション中に予想を上回るデータが生成されました。実施された生物学的実験には、ガス質量分析実験 (GCMS)、ガス交換実験 (GEX)、標識放出実験 (LR)、および熱放出実験 (PR) が含まれます。さらに、バイキングミッション中には、着陸船で撮影された 4,500 枚、周回機で撮影された 52,000 枚を含む、多数の高品質の写真が撮影されました。着陸船から撮影された写真により、地球上の人々は初めて火星の荒涼とした表面を間近で見ることができた。

バイキング1号着陸船が撮影した火星表面の初のカラー写真 |出典: NASA/JPL

上記の 4 つの生物学的実験のうち、生物学者は Labeled Release (LR) 実験プロジェクトに大きな期待を寄せています。具体的な実験プロセスは複雑ではありません。バイキング1号と2号の着陸船は火星の土壌サンプルを採取し、そのサンプルに希釈した栄養溶液を一滴注入し、土壌の上空に代謝副産物が出現するかどうかを検出しました。注入前に、栄養素は放射性炭素 14 で標識されます。土壌中に存在する微生物が栄養素を代謝すると、標識された二酸化炭素やメタンなどの放射性副産物が放出されるはずです。

研究者たちは、バイキング宇宙船の打ち上げ前に、デスバレーから南極まで、地球上のさまざまな極限環境の陸上土壌で実験プロトコルをテストした。すべての検査結果は陽性でした。同時に、研究者らは対照群実験も一つずつ実施し、サンプルを160℃の高温で加熱してすべての生命体を死滅させ、その後実験手順を繰り返した。各実験の結果は否定的でした。実験プロセスで偽陽性の結果が出ないことを確認するために、研究者らは、月の岩石サンプルやアイスランド近郊の火山島サツィイの土壌サンプルなど、無菌であることがわかっている土壌サンプルも使用し、最終的には予想通りの陰性の結果が得られた。

研究者たちは、バイキング1号と2号による火星実験の結果を大いに期待している。しかし、この実験が火星探査史上最も物議を醸す実験になるとは予想もしていなかったため、NASAは50年近くも沈黙を守り続けた。

最も有望な実験から最も物議を醸した実験まで LR 実験の主任研究者はギルバート レビン博士です。ジバート・レヴィンは豊かな人生経験を持っていました。彼は第二次世界大戦中にアメリカ海軍に従軍し、メリーランド州保健局で公衆衛生技術者として働き、その後自身のバイオテクノロジー会社である Biospherics Research Inc. (現 Aikido Pharma Inc.) を設立しました。 1963年に博士号を取得した。ジョンズ・ホプキンス大学工学部で環境工学の学位を取得。彼の発明は多くの特許を取得しており、特に微生物を検出する革新的な方法はNASAの注目を集め、NASAは1970年代初頭に彼と一連の契約を結び、宇宙ミッションに適した地球外生命検出実験計画の開発を依頼した。

ギルバート・レビン氏の同僚で、ジョンズ・ホプキンス大学のパトリシア・アン・ストラート氏。当時、ストラート氏はホプキンス大学の助教授で、分子生物学と酵素システムを研究していた。ストラートは1969年の月面着陸をテレビで見て、NASAの壮大な宇宙探査計画に参加したいと切望した。当時、レビンが設計した実験はNASAによって「バイキング計画」の生物学実験の一つとして選ばれました。同じ考えを持つ二人の科学者が意見を交換した後、ストラート氏はLR実験に深く魅了され、すぐにチームに加わりました。

彼女は、カリフォルニアのジェット推進研究所でチーム全員とバイキングの着陸を見守った場面を今でも忘れられない。 「その場にいた人々の半分は着陸船が墜落するかもしれないと思ったが、突然大きな声が聞こえた。『無事着陸した』。皆とても喜んだ」と彼女は振り返った。 LR実験の最終結果は二人をさらに興奮させました。

1976 年にサイエンス誌に掲載された論文で、ギルバート・レビンとパトリシア・アン・ストラートは火星生命探査実験のすべての結果を詳細に報告しました。論文では、火星のサンプルに放射性炭素14を含む栄養素を加えた後、4,000マイル離れた2つの着陸地点での土壌検査で同様の放射性ガスの放出が検出されたと述べられている。火星の強い紫外線によって生じる可能性のある偽陽性の結果を排除するため、着陸機は岩の下に埋もれた土壌サンプルも特別に選び、これも陽性の結果を得た。土壌の「活性」反応は18℃で安定しており、3時間加熱した後、温度を50℃に上げると活性が弱まったが、対照群として160℃で殺菌した火星の土壌サンプルでは陰性の結果が示された。

しかし、LR実験とは別に、ガスクロマトグラフィー質量分析実験など、同時期に実施された他の実験では、着陸地点付近で有機化学の痕跡は発見されなかった。これが論争の始まりだった。 NASAの最終公式報告書には、「着陸地点付近の土壌には、生きた微生物が存在するという明確な証拠はなかった」と記されている。さらに、NASA自身の研究所の科学者たちは、レビンのLR実験結果を再現することができなかった。

さらに、NASAによれば、火星には自己殺菌能力があるという。ミッションの生物学者たちは、火星の表面を満たす太陽の紫外線と、極度に乾燥した土壌、そして土壌の化学的性質の酸化性が相まって、火星の土壌での生物の形成を妨げていると考えている。したがって、火星に生命が存在すると結論付けることは依然として議論の余地がある。

NASAの見解では、LR実験で発見された模擬生命活動は未知の化学反応である可能性がある。レビン氏とストラート氏は、LRの結果が明確でない可能性もあると考えており、報告書の最後で次のように述べている。「現在、LR火星データを定量的に再現できる化学実験はない。（非生物学的な）仮説的理論は存在するが、最も妥当な可能性は、火星で生命活動を観測したということだ。」

その後の数十年間、NASA がさらに多くの火星探査ミッションを開始し、より高度な技術を使用するにつれて、科学者の火星に対する理解はますます明確になり、液体の水やメタンなどが発見されました。特に、2014年には、キュリオシティは大気中の高濃度メタンの変化を検出しただけでなく、火星の岩石粉末に有機炭素などの有機分子が含まれていることを初めて確認しました。これはNASAの半世紀にわたる火星探査の中で最も重要な発見の一つと言えるでしょう。同時に、この結果により、レビンはその年のLR実験結果にさらに固執するようになりました。

実際、1997年から、レビンは再びこの古い問題を取り上げ、その年のLR実験における微生物活動の結論を支持するために公の場で頻繁に発言しました。 2016年、レビン氏とストラート氏は共同で、Astrobiology誌に別の意見記事を発表しました。彼らは近年の火星に関する新たな発見と、無機物が代謝活動を模倣するという考えに基づいて、1970年代のLR実験を再検討し、非生物的物質ではLR実験の結果を十分に説明できず、火星の微生物が最良の説明であると信じました。

バイキング 1 注入実験の結果によると、最初の注入後、土壌サンプルは強い放射性の赤色 (内部の代謝活動を示す) を示しましたが、対照土壌サンプルは反応を示さなかった (青色) ことがわかりました。|出典: Levin と Straat、1977、Biosystems。 ©エルゼビア

レビン氏はメディアのインタビューで、「1997年にLR実験が生命を発見したと初めて断言して以来、ほとんどの査読誌は私たちの論文投稿を拒否してきました。ストラート氏と私は毎年、国際光工学会（天文学分野を含むSPIE）に論文を投稿していますが、そのほとんどは宇宙生物学者に無視されています」と語った。彼はこれらの記事を自分の個人ウェブサイトにのみ掲載することができます。

熱心な支持者であるストラート氏は、2019年にサイエンティフィック・アメリカン誌のインタビューを受けた。彼女は、最初はレビン氏の見解に完全に同意していなかったが、NASAが火星で次々と証拠を見つけるにつれて、その年に微生物生命が発見されたと感じるようになったと述べた。 「火星では複雑な有機分子がいくつか発見されているが、アラニンやグリシンなど生命に必要な単純な有機分子は見つかっていない」と彼女は語った。彼女は将来の火星探査実験を楽しみにしており、最終的には実験結果が正しいか誤りであるかを確かめたいと考えている。

この点に関して、NASAのJPL研究所の惑星科学者ルーサー・ビーグル氏は、真実は実は非常に単純であり、バイキング計画では火星に生命は発見されなかったと考えている。 「彼らはたくさんの実験を行い、理解できない結果をたくさん得ました。」当時NASAの火星の土壌と大気に関する知識は非常に限られていたため、すぐに生物学的代謝活動検出実験に飛びつくのではなく、地質学および化学実験から始めるべきだと彼は述べた。 LR 実験の結果は実は非常に曖昧でした。

見知らぬ男が叫んだ。「火星には「キノコ」が生えているのか？」火星探査の歴史を通じて、公的機関と科学者が常に主力となってきたが、NASAは撮影した写真を公開し、他の科学研究者に研究の機会を与えることになる。

2015年1月27日、NASAは公式ウェブサイトで、火星探査車オポチュニティが2004年のミッション中にイーグルクレーター付近で撮影したカラー写真を公開した。この写真は、灰青色に輝きながら火星の表面から出現する丸い物体を写している。正式には「火星ブルーベリー」という愛称で呼ばれるこの石は、実際には赤鉄鉱を豊富に含む鉱物石であり、火星のこの地域に古代の水環境があったことを証明しています。

「火星ブルーベリー」のカラー写真がNASAの公式サイトに掲載 |画像出典: https://mars.nasa.gov/resources/6944/martian-blueberries/

しかし、一部の科学者はこの公式声明に同意していない。少なくとも、ローン・ガブリエル・ジョセフ博士は別の推測をしています。彼は火星のブルーベリーは実はキノコだと信じています。

今年、Rhawn Gabriel Joseph という名前は科学界の注目を集めるだろう。第一に、上の「火星のブルーベリー」の写真のためであり、第二に、有名な出版社 Springer の雑誌「Astrophysics and Space Science」に関係しているからだ。両者を結びつけるのは、ジョセフ博士が2020年に発表した最新の論文だ。同論文では、火星のイーグル・クレーターでオポチュニティが撮影した数百枚の写真を引用し、NASAのヘマタイトの存在の主張を批判している。彼は、イーグルクレーターの環境では球状の赤鉄鉱鉱物は生成できないと考えており、キノコ、藻類、菌類、その他の関連生物がすでにこの赤い惑星に定着し、火星の光合成と酸素生成プロセスに関与している可能性があるという独自の仮説を提唱している。

彼と彼のチームは、オポチュニティが火星の36日間にわたって撮影した185枚の写真を分析し、300パーセント拡大して肉眼で確認した。彼はこう語った。「キノコのようなこの種は茎と球根状の傘を持ち、細い茎で周囲の岩に付着している。なぜ誰も気づかなかったのか？」

彼の記事によると、火星探査車は火星のキノコ類の写真を何千枚も撮影し、それらはすべて火星で光合成を行っているかのように上向きの角度で固定されていたという。写真ごとに向きが変わりました。これらの火星のキノコがどこから来たのかについては、ジョセフ氏も独自の見解を述べています。キノコの種を地球から火星に送ったのは太陽風であり、数十億年前に、私たちの惑星はすでに火星や太陽系の他の惑星に生命の種を蒔いていたのです...

論文の内容がいかに素晴らしいものであっても、その論文は『天体物理学と宇宙科学』誌に受理され、査読段階に入りました。ジョセフ氏はかつてメディアに対し、自身の論文は当初今年4月10日にオンライン公開される予定だったが、その後4月16日に延期されたと明かした。しかし4月20日、同誌は著者がさらなる査読を拒否したため原稿を取り下げたと発表した。ジョセフはその後、誰もがそれを読むことを期待して、その論文を researchgate.net にアップロードしました。これは 180 の参考文献を含む約 40 ページの論文です。明らかに彼は冗談を言っていない。

このジョセフ博士とは誰ですか? Google に彼のフルネームを入力すると、最初に表示されるのは非常に個性的なスタイルの彼の Web サイトです。出版物やレビューのリストに加えて、彼の個人的な自伝もあります。私は子供の頃から多才で、音楽、芸術、絵画、本、自然、そしてもちろん女の子が大好きです...彼は奇妙な個人的な経験を語った後、突然話題を変えて、個人的な科学研究と学術的なキャリアを紹介しました。「私は科学のために生まれました。」しかし、具体的な学歴や職歴は明らかにされていない。

彼によれば、彼は1970年代から神経科学の研究に携わってきたという。彼の主な業績には、霊長類の脳の神経可塑性と機能回復、性差のホルモン的基礎、霊長類の脳の神経シナプス結合に対する環境の影響などが含まれます。新世紀に入ってから、彼の科学研究の方向も新しい時代に入り、一方の手は小さな霊長​​類の脳をつかみ、もう一方の手は広大な宇宙生物学に手を伸ばしています。彼はパンスペルミア説（宇宙のあらゆる場所に生命体が存在し、小惑星や流星によって拡散・増殖しているという仮説）の支持者として、宇宙における生命の起源を研究し始めました。したがって、火星の生命というテーマも当然その範囲に含まれます。実際、2019年に彼は天体物理学と宇宙科学誌に論文を投稿し、金星の生命に関する研究を掲載した。金星にはキノコも生えていた。

2009年に彼は民間の学術雑誌「Journal of Cosmology」を創刊した。編集委員会は専門家で構成されており、すべての出版物は査読されていると言われています。彼自身もこれに関する多くの論文を発表しており、その中で火星のキノコ、菌類、細菌の汚染について多くの意見を述べ、NASAが火星探査車を殺菌しなかったことを批判する一方で、前述のバイキングLR実験も支持している。

上記のすべてに加え、今年開始された多数の火星探査プロジェクトにより、彼はメディアの注目を集めています。インバース誌はジョセフ氏の見解が信頼できるかどうかについて相談するためにNASAに連絡を取った。 NASAの広報担当者は、NASAは誰かの研究について気軽にコメントすることはなく、科学的な重要性を評価するために科学界と査読プロセスに依存していることを明確にした。 NASAの公式回答は、「科学界における一般的な見解は、火星表面の現在の状況は液体の水や複雑な生命の存在に適していないということだ」というものだった。しかし、ジョセフのような「非主流派」の科学者たちは、これは陰謀説であり、高次の力が地球外生命体の存在を隠蔽しようとしているのだと考えている。しかし、真剣な宇宙生物学研究であっても、突飛な理論は技術の発展を待つしかなく、今がその時であるように思われます。

火星を眺め、生命の痕跡を探ります。火星に生命が存在するかどうか、この火星探査プロジェクトがその答えを提供してくれるかもしれない。中国の天問、アラブ首長国連邦の希望に加え、米国の火星2020も大きな期待を集めている。

火星探査車パーサヴィアランスの着陸地点は、35億年前のジェゼロクレーターに選ばれた。今では不毛で、乾燥していて、寒いです。しかし、科学者たちは、数十億年前の火星には厚い大気があり、かつては非常に暖かかったと考えている。水は自由に流れ、ジェゼロのようなクレーターに集まり、湖を形成しました。このような好条件が生命の誕生につながったと考えられます。

ジェゼロクレーターの画像 |出典: NASA/JPL

「パーセベランス」の科学的ミッションの一つは、火星の岩石や土壌のサンプルを収集し、生命の痕跡を探し、火星のさまざまな謎を解くことです。火星への旅は、クレーターの暗い表面から始まり、その後、古代の川がかつて湖に流れ込んでいたデルタの縁に沿って、細粒の粘土層に沿って進むことになる。地球では、このような湖の河口には生命の痕跡が見つかることが多く、パーセベランスは火星の川で過去の微生物の存在を明らかにする有機化合物を探す予定だ。その後、探査車は固まった砂と岩の領域を進み続ける。そこには数十億年前に土の粒子が形成された可能性があり、火星最古の地域から川が流れ下っていた場所もある。この後の次の段階は、炭酸塩が豊富な古代の湖岸であり、地球上でストロマトライトとして知られる石灰岩のような炭酸塩の層が積み重なっています。地球上のストロマトライトはバクテリアの増殖によって形成され、生命の発展の歴史を凝縮した地質学的な「カプセル」と言えます。

この探査車の外観デザインは、前身の探査機「キュリオシティ」から大きく影響を受けているが、内部には新たなサンプル採取システムが搭載されている。これは、岩石や土でできたチョークなど、火星表面のサンプルを掘削、輸送、撮影、保管できる複雑な機械システムである。この探査車は少なくとも30個のコアを生成し、将来のプロジェクトでさらに分析するために梱包されて地球に送り返される予定だ。パーセベランスには火星の岩石や土壌の化学組成を識別できる一連のツールが搭載されている。このツールセットは岩石中の有機分子の分布を画像化することができ、科学者がそれが隕石衝突による有機破片なのか、微生物の残骸なのかを区別するのに役立ちます。

地球上では火星からの「速達」をしばらく辛抱強く待たなければなりませんが、キノコに残された時間は長くないかもしれません。古代から、地球上の人々は空への疑問を持ち続けてきました。 2020年、火星探査への「窓」が開かれた。今回、私たちは勇気と好奇心と希望に満ち、赤い惑星に向かう忍耐の旅に出ます。

参考文献

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2. https://en.wikipedia.org/wiki/Viking_lander_biological_experiments

3. https://blogs.scientificamerican.com/observations/im-convinced-we-found-evidence-of-life-on-mars-in-the-1970s/

4. https://science.sciencemag.org/content/194/4271/1322

5. https://phys.org/news/2016-10-year-old-viking-life-mars.html

6. https://www.liebertpub.com/doi/full/10.1089/ast.2015.1464

7. https://www.gillevin.com/

8. https://www.scientificamerican.com/article/looking-for-life-on-mars-viking-experiment-team-member-reflects-on-divisive-findings/

9. https://www.researchgate.net/publication/340610633_Life_on_Mars_Colonies_of_Photosynthesizing_Mushrooms_in_Eagle_Crater_The_Hematite_Hypothesis_Refuted

10. http://brainmind.com/publications.html

11. http://journalofcosmology.com/

12. https://www.inverse.com/science/mushrooms-on-mars-a-wild-story

13. https://www.sciencemag.org/news/2020/07/how-nasa-s-new-rover-will-search-signs-ancient-life-mars?utm_campaign=news_daily_2020-07-05&et_rid=315162504&et_cid=3389469

14. https://www.cnet.com/features/the-space-tiger-king-and-the-mushrooms-on-mars/#ftag=CAD590a51e

15. https://phys.org/news/2014-12-curiosity-rover-ancient-chemistry-mars.html