居住可能と考えられていたエウロパは酸素不足の可能性がある

木星の衛星エウロパは、明るく氷の地殻の下に塩辛い海があると考えられており、太陽系の中で最も居住可能な場所の一つとなる可能性がある世界となっている。

しかし、私たちが知っているほとんどの生命は酸素を必要としています。 ヨーロッパの周辺地域にそれがあるかどうかは未解決の問題です。

今回、天文学者らは、その下の水の酸素源となる可能性のある、氷の月の表面でどれだけの分子が作られているかを突き止めた。 NASA のジュノー計画からのデータを使用して、 結果月曜日にジャーナル「ネイチャー・アストロノミー」に発表された新しい研究は、凍った世界が一部の天文学者が期待していたよりも少ない酸素を生成していることを示唆している。

この研究を主導したプリンストン大学のプラズマ物理学者ジェイミー・ザレー氏は、「これは私たちが予想していたよりも低い値だ」と述べた。 住宅に関しては「完全に禁止されているわけではない」とも付け加えた。

地球では、植物、プランクトン、細菌による光合成によって大気中に酸素が送り込まれます。 しかし、ヨーロッパではそのプロセスが異なります。 宇宙からの荷電粒子が月の氷の地殻に衝突し、凍った水を水素と酸素の分子に分解します。

「氷の地殻はヨーロッパの肺のようなものです」とサライ博士は語った。 「その表面は、その下の海を有害な放射線から守っているのと同じ表面ですが、ある程度は呼吸しています。」

天文学者らは、この酸素がエウロパの水の地下世界に運ばれるのではないかと推測している。 もしそうなら、海底の火山物質と混合し、「最終的には生命の形成につながる可能性のある化学スープ」を生成する可能性があると、コロラド大学ボルダー大学の惑星科学者フラン・バグナル氏は述べた。

ジュノー宇宙船は、木星の厚い雲のベールの下に何があるのか​​を発見するために 2011 年に打ち上げられ、現在は木星の環と衛星を探索するというミッションを拡大しています。 船にはJADE（Jovian Aurral Distributions Experimentの略）と呼ばれる装置が搭載されています。 サライ博士のチームは、ジュノーがエウロパを席巻するプラズマ中を飛行中に、JADE によって収集されたデータを研究しました。

しかし、彼らは酸素を直接探していたのではなく、水素を数えていました。 この分子は非常に軽いため、エウロパの表面で生成された水素はすべて大気中高く浮遊します。 酸素は重いため、氷の中に閉じ込められたり、閉じ込められたままになったりする可能性が高くなります。

しかし、両方の分子は同じ起源、つまり凍結した H₂O の分解から生じます。

「したがって、水素を測定すれば、どれだけの酸素が生成されているかを直接知ることができます」とザライ博士は語った。

研究チームは、エウロパの表面で毎秒約13～40ポンドの酸素が生成されていることを発見した。 これは1日当たり1,000トン以上で、ダラス・カウボーイズのフットボールスタジアムを年間100回満杯にするのに十分な量だ。

これまでの研究では、最大 2,245 ポンド/秒までの広範囲にわたる範囲が報告されていましたが、この結果は、その範囲の上限がありそうもないことを示しています。 しかしバグナル博士によれば、これは必ずしもヨーロッパの居住性に悪影響を与えるわけではないという。

「生命を形成するためにどれだけの酸素が必要なのか、実際にはわかっていません」と彼女は言う。 「したがって、これまでの希望的予測の一部よりも低いという事実は、大したことではないのです。」

エウロパの大気の研究は「月というシステムについて学ぶ上で重要なパズルのピース」だと、この研究には関与していないボストン大学の惑星科学者カール・シュミット氏は語った。

しかし、この結果は氷の中で生成された酸素の量を確認しただけだ。 この研究では、分子のどれだけが大気中に失われるのか、また分子がどのように氷に浸透して下の海を豊かにするのかは明らかにされていない。

言い換えれば、「上昇と比べてどれだけ下落しているのかはまだ分からない」とシュミット博士は述べた。

ジュノーが地球の水の世界にこれ以上接近することはありませんが、エウロパの研究に特化して設計された次世代のミッションでは、さらなる答えが見つかるかもしれません。 ESAの木星氷衛星探査機は2031年に木星系に到着すると予想されており、エウロパの海の存在と大きさを確認することを目的としている。 そしてNASA ヨーロッパクリッパー10月に打ち上げられる予定で、月の氷の地殻が下の水とどのように相互作用するかを調査する予定だ。

現在、天文学者たちはジュノーからのデータの収集に忙しい。 フライバイは数分間しか続かなかったが、エウロパの大気近くのプラズマの組成が直接測定されたのはこれが初めてだった。

「これは氷山の一角にすぎません」とサライ博士は言う。 「何年にもわたって、私たちはすべての宝物を見つけるためにこの単一の飛行を掘り下げます。」