Patrick Gasda氏はロスアラモス国立研究所の宇宙科学・応用グループのスタッフサイエンティストである。 OrganiCamチームのメンバーとして、チームリーダーのRoger Wiens氏とともに、エウロパの地球化学と宇宙生物学を研究している。 OrganiCamのコンセプト段階は、Laboratory Directed Research and Developmentプログラムによって資金提供されている。 この記事は、Space.comのExpert Voicesに寄稿されたものです。 7304>
木星の衛星に小さな緑のエイリアンがいたり、火星に運河を作る文明があったりと、残念なことに、地球外の生命を探すことは、我々の科学技術力を限界まで引き延ばすことになります。 7304>
7月下旬の打ち上げ成功後、NASAの探査機「パーセバランス」は、火星への7ヶ月の旅で宇宙空間を静かに航行し、そこで居住と生命の証拠を探すためにジェゼロ・クレーターを探索します。 来年早々、探査機が赤い惑星に着陸するまでのこの穏やかな間に、私たちは太陽系内の他の惑星に生命を求める将来のミッションについて考える時間を持つことができるのです。
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これらのミッションは、生物学的有機分子、つまり私たちが知っているすべての生物を構成する炭素ベースの構成要素を探すことになるでしょう。 というのも、もし火星やその他の場所で生命体や過去の生命体の痕跡を見つけることができたとしても、それは小さな緑の宇宙人ではないでしょう。 生体分子やバクテリアの化石になるはずです。
探査の焦点は、火星とその先の居住可能な環境です。 最近の外惑星へのミッションでは、木星の衛星エウロパからの水蒸気プルームの証拠を観測しており、その表面には、地下の海に由来する有機分子の興味深い可能性が出てきている。 また、土星の衛星エンケラドスから噴出する水蒸気の中に有機分子を検出した探査機もある。 最近では、NASAの探査機ドーンが、小惑星帯にある矮小惑星ケレスの表面から35kmの距離を飛行し、塩水と、おそらく広大で深い液体の塩水貯留層を検出した。
これらはすべて、最優先で探すべき場所です。
生命を見つけるのに最も可能性の高い場所の1つとして、そして間違いなく最も近い場所として、火星は私たちの注目を集め続けています。 冷たく乾燥した大地、薄い大気、地表の極度の放射線など、生命にとって過酷な環境ですが、現在火星を探査しているNASAの探査機キュリオシティは、有機分子を発見しています。 しかし、それらは生物的なものなのだろうか？ というのも、地表にある分子は何百万年もの間、放射線によって深刻なダメージを受けているはずだからです。
生物学的有機物は、火星の溶岩洞窟に広く分布しているかもしれません。 地下深くで保護されているため、かつて生命が繁栄していたかもしれないし、今もそうなのかもしれない。 – 現在では消滅してしまった地表の湖から滲み出た塩分を含んだ塩水で、生命が繁栄していたかもしれません。 塩分を含んだ水は普通の水よりも凍結温度が低く、火星のマントルからの熱によって水が液体に保たれている可能性があります。
火星で生命が有機分子を形成したかどうかを調べるには、その質問に答えることができる機器を送る必要がありますが、火星の地下深くの探査は困難な仕事です。 火星で知られている溶岩洞には、少なくとも1つの天窓があり、地表に開口している。 これらの洞窟の深さはわからないが、洞窟の口は幅が91メートルあり、いくつかは少なくとも0.4キロメートルの地下に降りていると考えられている。
なぜ飛行機で行かないのか？ そのためには、我々の観測機器はシンプルで頑丈、軽量かつコンパクトでなければならない。 エウロパ、エンケラドゥス、セレスなどの険しく、氷に覆われ、放射線量の高い環境に機器を送る場合も同様です。 ロスアラモス国立研究所は、これらの困難な基準を満たすために、宇宙探査用の機器を設計・導入してきた専門知識を活かして、新しいモデルであるOrganiCamを開発したのです。
火星での生活。 探索と証拠
ロスアラモスで開発された前駆体であるChemCamは、現在火星探査車キュリオシティに搭載されて火星を探索中です。 探査機のマストの高い位置に設置され、岩石や土壌に赤外線レーザーを照射して高温のプラズマを発生させる。 そして、プラズマに含まれる光の色を測定し、岩石の元素組成を知る手がかりとする。 また、カメラでレーザーの照射箇所を詳細に撮影することで、表面の地質を特定することができます。
ケムカムの発見は、かつて火星がより暖かく住みやすい惑星であったという知識を深め、火星の地質学に対する我々の理解を一変させ、生命の条件である表面の水と大気中の酸素の量の推定を上方修正するよう促しました。
ロスアラモスとフランス宇宙局が共同で開発したスーパーカムは、ケムカムのステロイド版です。 スーパーカムは、ケムカムのリモートケミストリー機能とイメージングを2つの鉱物学的手法と組み合わせることにより、生命の可能性に関連する化合物を検出する能力をさらに高めているのです。 その上、火星では初めて、マイクを通して音を録音することができます。
家系の次の枝として、OrganiCamは、有機物だけでなく、生体分子を検出するための独自の高速蛍光イメージングなど、さらなるイノベーションをもたらしました。 その仕組みは次のとおりです。 レーザーを照射すると、生体有機分子は瞬時に発光する（約100ナノ秒）。 しかし、岩石のような他の物質は、もっとゆっくり（マイクロ秒からミリ秒）光を発します。 OrganiCamは、SuperCamと同じ超高速カメラを使って、この高速発光を測定し、バックグラウンドの岩石から生物信号を識別することができるのです。 さらに、ラマン分光分析により、生体物質の分子構造を特定することで、石灰岩と火山岩を識別することができます。
また、OrganiCamは超耐放射線性レンズ、より高いエネルギー効率、そして従来よりも軽量でコンパクトな設計になっていますので、小型のドローンなら、ローバーにおんぶして行くよりもはるかに多くの場所に持ち運ぶことが可能です。 さらに言えば、溶岩洞窟の奥深くまでドローンで持ち運ぶことも可能です。 また、OrganiCamは、氷の世界でのミッションにも簡単に適用できます。 (ここでOrganiCamのビデオを見ることができます。)
OrganiCamは、もっと地上の追求にも向けることができます。 外惑星や小惑星からのミッションで戻ってきた物質など、ユニークなサンプルに含まれる生物学的物質を破壊することなく検出できます。また、クリーンルームや病院、その他の無菌施設における生物有機物の存在を評価し、産業プロセスにおける感染症や不純物の拡散を食い止めるのに役立てることができます。
これらはこの新しい装置にとって価値ある任務ですが、OrganiCamを開発したロスアラモス研究所のチームにとって、他の惑星、月、小惑星、彗星に生命の証拠を発見するという魅力は圧倒的な動機です。 そのような大発見は、科学者の夢です。 そのチャンスが訪れることを願っています。
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