NASAの火星探査車「パーサヴィアランス」、2度目の試みで岩石を掘削

水曜日、火星探査車パーセベランスがジェゼロ・クレーターからサンプルを採取するため岩石を掘削する中、ヒューストンにあるNASAジョンソン宇宙センターの惑星科学者、ジャスティン・サイモン氏は緊張と興奮が入り混じる思いだった。彼は「サンプル・シェパード」として、何百万マイルも離れた場所からこの作業を率いる栄誉に浴しているが、同時にプレッシャーも大きい。「これらのサンプルは、クレーターの地質を解明するだけでなく、そこに存在する水の歴史に関係する可能性のある鉱物についても理解を深めるのに役立つでしょう」と、彼は昨日語った。

しかしまず、探査車は試験管ほどの大きさの容器に岩石を実際に捕獲する必要がありました。8月初旬の最初の試みは失敗に終わりました。「ルービオン」と名付けられた最初の岩石は、ドリルで穴を開ける際に粉々に砕け散り、その破片は一つも容器に入りませんでした。

サイモンは安堵のため息をついた。パーセベランスは別の岩石を使った2回目の試みで、鉛筆より少し太い火星の核の採取に成功したようだ。

「見事な核、幻想的な円筒がきれいに分離した画像が撮れました。地質学的に非常に興味深く、未来の科学者たちが喜んで取り組むであろうものです」と、カリフォルニア工科大学の地球化学者で、カリフォルニア州パサデナにあるNASAジェット推進研究所が率いるパーセベランス・ミッションのプロジェクト科学者であるケン・ファーリー氏は語る。

しかし、新しいサンプルの分析にはしばらく時間がかかりそうです。NASAの科学者たちは、低照度環境のため鮮明な写真を撮ることができず、画像の解釈が困難になっているからです。科学者たちにとってさらに衝撃的なのは、パーセベランスが「パーカッション・トゥ・インジェスト」（サンプルを振ってチューブに詰め込み過ぎていないか確認する手順）を行った際、サンプルチューブが空になっているように見える画像が1枚あったことです。（NASAの科学者たちはサンプルを採取できたとほぼ確信していますが、今後数日間でより明るい場所でさらに画像を撮影する予定です。）

パーセベランスの最初の掘削は、サンプルを粉砕するほどの大きな成果をもたらしたが、完全な失敗ではなかった。数十億年前に湖のクレーターに流れ込んだ河川によって岩石が風化、侵食されたことを示唆する証拠が得られたからだ。「この湖は、例えば水に富んだ彗星が火星に衝突して湖を作り、その後数十年以内に蒸発したり凍ったりしたような一時的な現象である可能性は常にありました。しかし、それでは私たちが目にするような風化は起こらないでしょう」とファーリー氏は今週初めのインタビューで述べた。

その岩石は粉状になりすぎていたため、科学者たちは探査機を新たな地域へと操縦し、インジェニュイティ・ヘリコプターを使って前方を偵察し、異なる種類の岩石のサンプルを探した。パーセベランスは少し西へ進み、尾根の上で研究者たちはより大きな岩塊のような岩石を発見した。彼らはそれを「ロシェット」と名付け、探査機がツールを展開しても崩れそうにない岩石だとした。「もし投げられたら、地面にガチャンと落ちそうな岩石のようです。良質で健全な岩石です」とファーリー氏は語った。

パーセベランスは、各サンプル採取の前に、候補となる岩石の写真を多数撮影して偵察を行います。先週末には、ロシェットがサンプル採取に耐えられるかどうかを確認するための摩耗試験も実施しました。ローバーには、回転しながら岩石に打ち込む回転式打撃ドリル（予備のドリルビット付き）が搭載されており、このドリルは風化した外層から埃や削りかすを取り除くのに役立ちます。ファーリー氏によると、摩耗試験は見事に成功したため、科学者たちはサンプル採取を決定しました。パーセベランスは7フィート（約2メートル）のロボットアームを伸ばし、ドリルを始動させ、慎重にコアサンプルを採取しました。そして、アームの「ハンド」を回転させ、サンプルチューブを検査できるようにしました。

探査機のマストカムZ（探査機の上から地形を撮影する2台のズーム可能なカメラ）の画像は、今回確かに岩石がチューブの中に入ったことを示した。衝突して飲み込む動作の後、マストカムZは2組目の写真を撮影した。1枚目はチューブの口に物質が詰まっていないことを示した。チューブはきれいに閉じて保管する必要があるため、これは望ましいことだ。しかし、もう1枚の画像はチューブ内が暗くなっているように見え、研究者たちは心配した。移動によって岩石がチューブから揺さぶられ、中が空になった可能性がある。あるいは、単に照明が悪く影が干渉していただけかもしれない。ファーリー氏は写真の角度を晴れた日にパイプを見下ろすような角度に例えている。決定的な画像ではなかったにもかかわらず、「誰もが岩石がそこにあると確信しているようだ」と彼は言う。

その時点で、研究者たちは岩石が適切に採取されたと想定し、パーセベランスにチューブを密閉して作業を進めるよう指示することもできた。しかし、念のため、異なる照明条件下でさらに画像を撮影し、土曜日に作業の可否を判断することにした。万が一、ローバーが誤ってサンプル全体をチューブから落としてしまった場合、再度掘削作業を行うことが可能だ。そうすれば、せっかくの作業の後に空のチューブを保管してしまう事態を避けられる。

岩石サンプルが確認されれば、パーセベランスはそれを機体内部に収納し、探査を継続します。計画通りに進めば、パーセベランスは今後数年間かけてジェゼロ・クレーター全域から数十点の岩石サンプルを採取し、将来のサンプルリターンミッションで回収できるよう保管します。これらのサンプルは、この近隣惑星の過去、おそらくより乾燥しておらず、生命にとってより適していた時代についての科学者の理解を深めるでしょう。

「古代の居住可能な惑星を探索するのは刺激的です」とサイモン氏は語った。彼と他の科学者たちは、ジェゼロ・クレーターが河川デルタの遺跡のように見えることから、約40億年前、水で満たされていたと考えている。地球上のデルタは水だけでなく、栄養豊富なシルトも供給し、その生態系は多くの種の生息地となっている。ジェゼロの古代デルタにはかつて火星の微生物が生息していたかもしれないが、はるか昔に火星は水と大気の大部分を失い、気候は劇的に変化した。30億年前までに、そこは乾燥した不毛の世界となっていた。

「火星から採取できる岩石はどれも、それぞれの物語を語っています。クレーター底の層からは、様々な物語が語られるでしょう」と、ヒューストンにあるライス大学の惑星地質学者、キルステン・シーバッハ氏は今週初めの講演で述べた。クレーターには、はるか昔に失われた湖の証拠だけでなく、溶岩流の痕跡も残っている。シーバッハ氏によると、岩石に含まれる鉱物から判断すると、多くの岩石は火山活動によるものと思われるが、数十億年前に溶岩が湧き出したり爆発したりした可能性のある亀裂や火山の明確な痕跡は見つかっていないという。

シーバッハ氏は、パーセベランスが新たな岩石サンプルを使って探査できると期待している、こうした歴史の層について述べている。探査車のアームには、SHERLOCカメラやWATSONカメラ、そして蛍光X線を用いて化学元素を選別するPIXLなど、他にも有用なツールが搭載されている。

「パーセベランスはバイオマーカー、つまり居住可能な環境の兆候を探しています。だからこそデルタ地帯に行ったのです」と、米国地質調査所宇宙地質学科学センターの物理学者ライアン・アンダーソン氏は今週初めに述べた。「細粒の堆積物は有機分子を捕捉するのに優れており、粘土分子と結合します。」これらは、生命に優しい古代の世界の痕跡、つまり岩石に刻まれた歴史の痕跡となる可能性がある。

ローバーには43本のサンプルチューブが搭載されており、NASAの科学者たちはそのほとんどを埋めたいと考えています。パーセベランスはその後、採取した岩石をクレーター内に残し、他の地形へと移動します。地面に散らばる岩石は既に何億年もの間、手つかずのまま残されていることを考えると、NASAは小さな緑色の生き物が採取した岩石を盗んだり、マット・デイモンを閉じ込めた架空の砂嵐のように砂嵐に覆われたりすることはないと予想しています。

「私たち皆が願っているのは、サンプルが可能な限り多様な環境を反映したものとなることです。宇宙探査を行う私たちにとって、これは大きな飛躍です。火星のサンプルは他に隕石から採取されたものしかありません」と、ワシントンD.C.のカーネギー科学研究所の研究者であるパメラ・コンラッド氏は述べた。時折、赤い惑星の表面に衝突する隕石が宇宙空間に破片をまき散らし、その一部は最終的に地球に到達する。しかし、パーセベランスが採取した岩石サンプルとは異なり、これらの火星の地形は衝突や宇宙放射線によって汚染されており、科学者が火星の歴史について多くを学ぶことは困難となっている。

しかし現在、パーセベランスはNASAの科学者からの指示を待っている。「ロボットアームは文字通り自由の女神像のようなポーズで、チューブを上に向けています」とファーリー氏は言う。疲れを知らないこの探査車は、NASAが最初のサンプル採取を終え、次の探査に進む準備が整ったと確信するまで、数日間この姿勢を維持する予定だ。

2021 年 9 月 3 日午前 11 時 52 分更新: このストーリーは、火星が大気を失った時期を修正するために更新されました。

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