土星最大の衛星であるタイタンは居住不可能である可能性が高い

宇宙生物学者は、タイタンには生命が誕生するのに十分なアミノ酸が含まれていない可能性があることを発見しました。

西洋の宇宙生物学者キャサリン・ニッシュの研究は、最大の衛星であるタイタンの表面の下に海があることを示した 土星 – 居住不可能な環境である可能性が最も高く、氷の世界で生命を発見する希望は水中では絶たれることを意味します。

この発見は、宇宙科学者や宇宙飛行士が、以下の 4 つの「巨大な」惑星がある太陽系外縁部で生命を発見する可能性は低いことを意味します。 木星、土星、 天王星 そして ネプチューン。

地球科学のニッシュ教授は、「残念ながら、太陽系内で地球外生命体を探す際には、それほど楽観的になる必要はなくなるだろう」と述べた。 「科学界は、太陽系外縁部の氷の世界で生命体を発見することに非常に興奮しており、この結果は、その可能性が私たちが以前に想定していたよりも低い可能性があることを示唆しています。」

地球外生命体の探索への影響

太陽系外縁部の生命の特定は、惑星科学者、天文学者、および次のような政府宇宙機関にとって重要な関心分野です。 NASAこれは主に、巨大惑星の氷の衛星の多くが液体の水の大きな地下海を含んでいるという考えによるものです。 例えば、タイタンの氷の表面の下には、地球の海の12倍以上の大きさの海があると考えられています。

キャサリン・ニッシュ、地球科学教授。 クレジット: Western Communications

「私たちが知っている地球上の生命には溶媒として水を必要とするため、地球外生命体を探す際には水を多く含む惑星や衛星が重要です」と西部地球宇宙探査研究所のニッシュ氏は言う。

雑誌に掲載された研究では 宇宙生物学ニッシュ氏とその共同研究者らは、衝突クレーターからのデータを利用して、有機物が豊富なタイタンの表面から地下の海までどれだけの有機分子を輸送できるかを調べようとした。

タイタンの歴史を通じて彗星が衝突すると、月の氷の表面が溶け、表面の有機物と混合した液体の水たまりができました。 結果として生じる融解物は氷の地殻よりも密度が高いため、より重い水が氷を通って沈み、タイタンの地下の海に到達する可能性があります。

ニッシュ氏とその共同研究者らは、タイタン表面への想定される衝突速度を用いて、その歴史上、さまざまなサイズの彗星が毎年何個タイタンに衝突するかを決定した。 これにより、研究者らはタイタンの表面から内部に移動する有機物質を運ぶ水の流量を予測することができた。

ニッシュ氏と彼のチームは、この方法で輸送される有機物の重量は非常に少なく、最も単純なアミノ酸であるグリシンで年間 7,500 kg を超えないことを発見しました。 酸っぱい生命のタンパク質を構成するもの。 これはアフリカゾウの雄とほぼ同じ質量です。 (グリシンなどのすべての生体分子は、炭素という元素を分子構造の骨格として使用します。)

「地球の海の12倍の広さの海で1年に1頭のゾウがグリシンを摂取しても、生命を維持するには十分ではない」とニーシュ氏は述べた。 「過去には、人々は水が生命に等しいと考えることがよくありましたが、生命には他の元素、特に炭素が必要であるという事実を無視していました。」

他の氷の世界（木星の衛星エウロパやガニメデ、土星の衛星エンケラドゥスなど）の表面には炭素がほとんどなく、内部からどれだけ炭素が得られるかは不明です。 タイタンは太陽系で最も有機物が豊富な氷の衛星であるため、その表面下の海が居住不可能であれば、他の既知の氷の世界にとっても良い前兆とは言えません。

「今回の研究は、タイタンの表面の炭素を地下の海に運ぶことが非常に難しく、生命に必要な水と炭素が同じ場所に共存することが非常に難しいことを示している」とニッシュ氏は述べた。

Dragonfly は、タイタンの環境を利用して、数百マイル離れた複数の場所に飛行し、材料をサンプリングして表面組成を決定し、タイタンの有機化学と居住性を調査し、大気と地表の状態を監視するクアッドコプター着陸船です。 地質学的プロセスを研究し、地震調査を実施するための地形図。 クレジット: NASA

トンボ飛行

この発見にもかかわらず、タイタンについてはまだ学ばなければならないことがたくさんあり、ニッシュにとって大きな疑問は、タイタンが何でできているのかということです。

ニッシュは、NASA のドラゴンフライ プロジェクトの共同研究者です。このプロジェクトは、プレバイオティクス化学、つまり生命の起源のために有機化合物がどのように形成され自己組織化されるのかを研究するために、タイタンの地表にロボット航空機 (ドローン) を送り込むという 2028 年計画の宇宙船ミッションです。 地上でも地上でも。

「有機物が豊富なタイタンの大気を通して望遠鏡で観察することによって、有機物が豊富なタイタンの表面の組成を決定することはほとんど不可能です」とニッシュ氏は述べた。 「私たちはそこに着陸し、表面のサンプルを採取してその組成を決定する必要があります。」

ここまでは、それだけで カッシーニ・ホイヘンス国際宇宙ミッション 2005年には、サンプルを分析するためのロボット探査機をタイタンに着陸させることに成功した。 これはタイタンに着陸した最初の宇宙船であり、地球からの宇宙船による最遠の着陸である。

「たとえ地下海が居住可能ではないとしても、タイタンの表面での相互作用を研究することで、タイタンと地球の前生命の化学について多くのことを学ぶことができます」とニッシュ氏は述べた。 「私たちは、特に有機分子が衝突によって液体の水と混合するときに、そこで興味深い相互作用が起こっているかどうかを知りたいと思っています。」
ニッシュが最後の研究を始めたとき、それがドラゴンフライのミッションに悪影響を与えるのではないかと心配していましたが、実際にはさらなる疑問が生じました。

「衝突による溶けた物質がすべて氷の地殻に沈んでしまったら、水と有機物が混ざり合う表面近くにはサンプルが存在しないでしょう。これらはトンボがプレバイオティクス反応の生成物を探すことができる領域です」とニッシュ氏は述べた。 、それらがどのようにして生じたのかを私たちに教えるためです。」 さまざまな惑星の生命。

「この研究結果は、タイタンの表層海洋の居住可能性に関して私が思っていたよりも悲観的ですが、タイタンの表面近くにはより興味深い前生物的環境が存在し、ドラゴンフライの機器を使用してサンプリングできることも意味しています。」

参考文献：キャサリン・ニッシュ、マイケル・J・マラスカ、クリストフ・スーティーン、ロザリー・M・C・ロペス、コナー・A・ニクソン、アントニン・アフォルダー、オードリー・チャッティン、チャールズ・コッケル、ケンドラ・Kによる「衝突クレーターを通じたタイタンの地下海洋への有機物質の投入」 ファーンズワース、ピーター・M・ヒギンズ、ケリー・E・ミラー、クリスタ・M・ソダーランド、2024年2月2日、 宇宙生物学。
土井: 10.1089/ast.2023.0055