火星生命探査がカナダの北極圏で行われている理由

地球上で最も寒い泉の一つで繁栄できるのは、最も強靭な生物だけだ。だからこそ、ライル・ホワイトは2017年と2019年の夏、カナダ、ヌナブト準州の無人地帯、高緯度北極圏にあるロスト・ハンマー・スプリングへとヘリコプターで向かった。雪、氷、塩性凝灰岩、岩、そして永久凍土が、この目立たない泉を取り囲んでいる。この泉は、北極から数百マイル離れたアクセル・ハイバーグ島の、ほぼ不毛で樹木のない山々に囲まれている。彼はこの別世界の地を訪れ、塩分と氷に覆われ、酸素の少ない水に生息する微生物を研究した。もし火星のような場所で生命が誕生したら、どのような生命体だったのかを解き明かそうとしたのだ。

国際微生物生態学会誌に掲載された新しい論文で、ホワイトらは、泉の堆積物の数インチ下に生息する微生物が、確かに厳しい環境を生き延びることができると述べている。地球上のほとんどの種は、直接的または間接的に太陽エネルギーに依存している。しかし、これらの微生物は化学エネルギー源で生き延びることができる。彼らはメタンや硫化水素などの無機化合物を食べ、呼吸する。そのため、その地域は遠くからでも腐った卵のような臭いがする（研究チームのパイロットはこの場所を「臭い泉」と呼んでいる）。「基本的には、単純な無機分子を食べている岩を食べる虫がいて、彼らはこれを、まさに火星のような条件、この凍った世界で行っているのです」と、カナダのモントリオールにあるマギル大学の宇宙生物学者であるホワイトは言う。

地球外生命体の探査は、しばしば赤い惑星である火星に焦点を当ててきました。科学者たちは、30億年以上前の火星は現在よりも暖かく湿潤で、より保護的な大気を持っていたと考えています。現在、火星は生命にとってほぼ完全に非居住性ですが、研究者たちは、かつて火星の微生物が、冷たく泥だらけの池の底で、かろうじて生命を育み、あるいは繁栄していたと想像しています。科学者たちは、そのようなはるか昔に絶滅した地球外微生物の証拠を探すために、火星の地表を移動する探査機や、今後の航路を偵察するドローンヘリコプターを送り込んできました。しかし、火星にサンプル採取隊を送るのは費用がかかり、困難です。カナダは火星にはるかに近く、代替地として悪くありません。

ロスト ハンマー スプリングには、火星の地形の一部を模倣した独自の特徴がいくつかあるとホワイト氏は言う。まず、氷点下 (約マイナス 5 度) の気温と、水の極度の塩分濃度 (塩分濃度 25 パーセント、海水の約 10 倍) だ (塩によって水は液体のまま保たれ、凍結を防いでいる)。火星にはあちこちに塩の堆積物が見つかっており、その一部ははるか昔に塩水となっていた可能性があり、おそらくそこが火星で最後の居住可能地点だったと考えられる。ロスト ハンマーの水は酸素がほとんどなく、濃度は 1 ppm 未満だ。これは地球では珍しいことだが、他の惑星ではそうではない。そこで生き延びる生物は「極限環境生物」とみなされる。なぜなら、生命が存在できる限界の厳しい環境で生き延びているからだ。

カナダの辺境地域への旅のたびに、ホワイト氏らはわずか数グラムの塩水泥サンプルをすくい上げました。研究室に戻ると、機械を用いて微生物細胞を分離し、ゲノムとRNAの配列を解析しました。これにより、微生物がエネルギー源として何を利用し、春の環境にどのように耐えているのかを解明しようとしたのです。この研究結果は、火星や他の惑星で微生物がどこでどのように生存しているのかを解明しようとする天文学者たちの取り組みに役立つ可能性があります。

「火星の類似点という観点から見ると、この研究は本当に素晴らしい」と、カリフォルニア州マウンテンビューにあるSETI研究所の宇宙生物学者、ジャニス・ビショップ氏は語る。ロスト・ハンマー・スプリングは、太陽系最高峰の火星オリンポス山の西側地域に似ているかもしれない。ビショップ氏は、過去に時折、そこで塩水が永久凍土を伝って湧き上がり、冷泉を形成した可能性があると主張する。火星に見られる筋は、そうした過去の水の流れの痕跡かもしれない。

火星類似惑星は人気の研究分野となっており、科学者たちはハワイやチリの乾燥した山岳地帯、そしてアイスランドの玄武岩質の火山における生命の調査を行っています。ロスト・ハンマー・スプリングの氷点下の塩水や、南極大陸のいくつかの地域も、地球上の異次元世界のような場所のリストに含めるべきでしょう。しかし、そこで微生物がどのように生存しているのかを正確に解明するには、より詳細な研究が必要です。

「これは私が知る限り、微生物の特性を明らかにした初めての研究です」とビショップ氏は言う。

研究チームの遺伝子解析により、これらの生物がメタンなどの無機化合物を消費している可能性が示された。これは、火星で最近メタンが発見されたことを考えると、心強い結論だ。（しかし、地質学的プロセスによってもメタンが生成される可能性があるため、メタンの存在は火星に生命が存在したという決定的な証拠にはならない。）

ワイト氏のような研究は、欧州宇宙機関（ESA）が2010年代後半に実施する火星探査ミッション「エクソマーズ」など、将来的に探査車や着陸機をどこに送るかという選択に影響を与える可能性があります。しかし、このような遺伝子分析は地球上でしか行えず、探査車による遠隔操作は不可能です。つまり、これらのミッションではサンプルを採取し、地球に送り返す必要があります。（NASAの最新火星探査車「パーセベランス」は現在、将来の回収ミッションのために保管庫に残す岩石サンプルのコアリング作業を進めています。）

「微生物ゲノムには豊富な情報が含まれているため、極地を探索し、その理解をカタログ化することには大きな価値があると確信しています」と、テネシー大学ノックスビル校の微生物生態学者ジル・ミクッキ氏は語る。同氏は最近、南極の冷たい塩水の調査研究に携わっている。「これは、例えば火星探査車パーセベランスを搭載したマーズ2020ミッションなどで火星からサンプルを持ち帰った場合、どのように分析を行うべきかを学ぶための訓練となります」

チームの研究は、赤い惑星の外、特に海洋惑星の塩分を多く含む地下海における生命探査にも有望視されています。「ロストハンマーで発見した虫は、火星やエンケラドゥス、エウロパの氷の衛星に生息する可能性があると私たちが考える微生物の中でも、トップクラスです」とホワイト氏は言います。