NASAの研究でエンケラドゥスで生命を生み出すエネルギー源と分子を発見

カッシーニが通過採取した噴煙の成分から地下海洋の環境が化学合成培地＋電池の様になっていると判断された。以下、機械翻訳。

NASAの研究でエンケラドゥスで生命を生み出すエネルギー源と分子を発見
ジェット推進研究所
2023年12月14日
記事

NASA カッシーニ探査機からのこの画像は、エンケラドゥスの南極にある間欠泉盆地のカッシーニ画像科学チームによって実施された調査で取得されたものの 1 つで、カッシーニが衛星の南極を眺めているときに撮影されました。
土星の衛星エンケラドゥスの地下海からの水が、巨大な亀裂から宇宙に噴き出します。 2010年にこの画像を撮影した NASA のカッシーニ探査機は氷の粒子をサンプリングし、科学者たちはそのデータから新たな発見を続けています。
NASA/JPL-カリフォルニア工科大学/宇宙科学研究所
研究では、NASAのカッシーニが土星の氷の衛星で収集したデータに焦点を当て、生命の重要な成分とそれを燃料とする過給エネルギー源の証拠を発見しました。

科学者たちは、土星の衛星エンケラドゥスから噴き出す氷粒と水蒸気の巨大なプルームには有機化合物が豊富に含まれていることを知っており、その中には私たちが知っている生命にとって重要なものもあります。 現在、NASA のカッシーニ計画のデータを分析している科学者たちは、居住可能性の証拠をさらに一歩進めています。彼らは、生命の起源の鍵となる分子であるシアン化水素の強力な証拠を発見しました。

研究者らはまた、衛星の氷の外殻の下に隠れてプルームを供給している海が強力な化学エネルギー源を保持しているという証拠も発見した。 これまで特定されていないが、エネルギー源はいくつかの有機化合物の形であり、その一部は地球上で生物の燃料として機能する。

12月14日木曜日にNature Astronomyに掲載されたこの研究結果は、この小さな衛星の内部にはこれまで考えられていたよりもはるかに多くの化学エネルギーが存在する可能性があることを示している。 利用可能なエネルギーが多ければ多いほど、生命が増殖し、維持される可能性が高くなります。

「私たちの研究は、エンケラドスが生命の構成要素の生成と代謝反応による生命の維持の両方にとって最も重要な分子のいくつかを宿主としているというさらなる証拠を提供しています」と筆頭著者でハーバード大学博士課程の学生で多くの業績をあげたジョナ・ピーターは述べた。 南カリフォルニアにある NASA のジェット推進研究所で働きながら研究に携わりました。 「エンケラドゥスは居住可能性の基本的な要件を満たしているように見えるだけでなく、複雑な生体分子がそこでどのように形成されるのか、そしてどのような種類の化学経路が関与しているのかについてのアイデアが得られました。」


衛星の集まり
NASA のカッシーニ探査機は、土星を周回する際に、中央に見える反射するエンケラドゥスの画像を撮影しました。 2007 年の画像には、他の 2 つの衛星も写っています。環の近くに浮かぶ明るい斑点であるパンドラと、右下にあるミマスです。
NASA/JPL/宇宙科学研究所
多才でエネルギッシュ
「シアン化水素の発見は、生命の起源に関するほとんどの理論の出発点であるため、特に刺激的でした」とピーターは語った。 私たちが知っているように、生命にはアミノ酸などの構成要素が必要であり、シアン化水素はアミノ酸の形成に必要な最も重要で用途の広い分子の 1 つです。 その分子はさまざまな方法で積み重ねられるため、研究著者らはシアン化水素をアミノ酸前駆体のスイスアーミーナイフと呼んでいます。

「代替モデルをテストして結果に穴を開けようとすればするほど、証拠は強力になっていきました」とピーター氏は付け加えた。 最終的には、シアン化水素を含まずにプルームの組成を一致させる方法はないことが明らかになりました。」

2017年、科学者たちはエンケラドゥスで、海に生命が存在する場合、その維持に役立つ可能性のある化学の証拠を発見した。 噴煙中の二酸化炭素、メタン、水素の組み合わせは、メタンを生成する代謝プロセスであるメタン生成を示唆していました。 メタン生成は地球上で広く普及しており、地球上の生命の起源に重要な役割を果たした可能性があります。

新しい研究は、メタンの生成よりもはるかに強力で多様な追加のエネルギー化学源の証拠を明らかにしています。著者らは酸化された一連の有機化合物を発見し、エンケラドゥスの地下には潜在的に生命を維持するための多くの化学経路があることを科学者に示しました。 海。 それは、酸化が化学エネルギーの放出を促進するためです。

「エネルギーという点で、メタン生成が小さな時計の電池のようなものだとすれば、私たちの研究結果は、エンケラドゥスの海が、存在する可能性のあるあらゆる生命に大量のエネルギーを供給できる、自動車の電池に近いものを提供できる可能性があることを示唆しています。」 研究の共著者であり、新たな結果につながった取り組みの主任研究者であるJPLのケビン・ハンド氏はこう語った。

数学こそが道だ
カッシーニがエンケラドゥスで発見した状況を再現するために実験室実験と地球化学モデリングを使用した以前の研究とは異なり、新しい研究の著者らは詳細な統計分析に依存しました。 彼らは、カッシーニのイオンおよび中性質量分析計によって収集されたデータを調べました。
土星の周囲のガス、イオン、氷粒を研究しました。

データに含まれる情報量を定量化することで、著者らは、さまざまな化合物がカッシーニ信号をどの程度うまく説明するかについての微妙な違いを明らかにすることができました。

「観察されたデータを照合しようとするときに、組み合わせることができる潜在的なパズルのピースがたくさんあります」とピーターは言いました。 「数学と統計モデリングを使用して、限られたデータセットを過度に解釈することなく、プルームの構成に最もよく一致するパズルのピースの組み合わせを特定し、データを最大限に活用しました。」

エンケラドスに生命が誕生する可能性があるかどうかについて科学者たちが答えるには、まだ長い道のりがある。 しかし、ピーターが指摘したように、新しい研究は、実験室でテストできる生命の化学経路を示しています。

一方、カッシーニは、エンケラドゥスが活動的な衛星であることが明らかになった後もずっと、与え続けている使命です。 2017年、探査機を意図的に土星の大気圏に突入させることでミッションは終了した。 「私たちの研究は、カッシーニの使命が終了した一方で、その観測は謎のエンケラドゥスを含む土星とその衛星についての新たな洞察を私たちに提供し続けていることを示しています」と、研究の共著者でありJPL惑星科学者のトム・ノードハイムは述べた。 カッシーニチームのメンバー。

ミッションの詳細
カッシーニ・ホイヘンスのミッションは、NASA、ESA (欧州宇宙機関)、イタリア宇宙機関の共同プロジェクトでした。 カリフォルニア州パサデナにあるカリフォルニア工科大学の一部門である JPL は、ワシントンにある NASA の宇宙ミッション総局のミッションを管理しました。 JPL はカッシーニ周回衛星の設計、開発、組み立てを行いました。

カッシーニについて詳しくは、以下をご覧ください。
http://nasa.gov/cassini