エンケラドゥスとエウロパの地表付近には生命の痕跡が残っている可能性がある

NASA 研究者らは次のことを発見しました アミノ酸生命の潜在的な指標であるが、地表近くで生き残る可能性がある ヨーロッパ そしてエンケラドゥス、衛星 木星 そして 土星 それぞれ。

実験によれば、これらの有機分子は氷の直下で放射線に耐えることができ、深く掘ることなく将来のロボット車両にアクセスできるようになる。

氷の衛星に生命が存在する可能性を探る

木星の衛星エウロパと土星の衛星エンケラドゥスは、氷の地殻の下に海の痕跡を残しています。 NASA の実験では、これらの海が生命を支えているのであれば、有機分子 (アミノ酸、核酸など) の形をしたこの生命の兆候は、これらの世界が強い放射線にさらされているにもかかわらず、表面の氷の直下で生き残る可能性があることを示唆しています。 もし生命の痕跡を探すためにロボット着陸船がこれらの衛星に送られれば、放射線による変化や破壊を免れたアミノ酸を見つけるためにそれほど深く掘る必要はなくなるだろう。

「私たちの実験に基づくと、エウロパのアミノ酸の『安全な』サンプリング深度は、後期半球（エウロパが木星の周りを回る方向と反対の半球）の高緯度で約 8 インチ（約 20 センチメートル）です。 「隕石の衝突のせいで、地表はあまり乱れていない」と、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターのアレクサンダー・パブロフ氏は語った。 宇宙生物学「エンケラドゥスのアミノ酸を検出するには、表面下のサンプリングは必要ありません。これらの分子は、エンケラドゥスの表面の、表面から10分の1インチ（数ミリメートル未満）以内の場所であれば、放射性崩壊しても生き残ることができます。」

土星の衛星エンケラドゥスの南極近くの有名な「虎の縞模様」に沿って、水の氷と蒸気の大小の煙がさまざまな場所から散在しています。 画像クレジット: NASA/JPL/宇宙科学研究所

これらのほぼ空気のない衛星の氷の表面は、主惑星の磁場に閉じ込められた高速粒子からの放射線や、星の爆発などの強力な深宇宙現象のせいで、おそらく居住不可能である。 しかし、どちらの惑星も氷の表面の下に海があり、主惑星と近隣の衛星の重力潮流によって加熱されています。 これらの地下海洋には、エネルギー供給や生体分子に使用される元素や化合物など、他の必需品があれば、生命が生息できる可能性があります。

実験的アプローチと結果

研究チームは、氷の衛星上の生体分子の潜在的な代表としてアミノ酸を放射線分解実験に使用した。 アミノ酸は、生命を通じて、または非生物化学を通じて生成されます。 しかし、エウロパやエンケラドゥスで特定の種類のアミノ酸が発見されれば、それらはタンパク質を構築するための成分として陸上生物によって使用されるため、生命の痕跡となる可能性があります。 タンパク質は、化学反応を加速または制御し、構造を形成する酵素を作るために使用されるため、生命にとって不可欠です。 地下海洋からのアミノ酸やその他の化合物は、間欠泉の活動や氷地殻のゆっくりとした動きによって表面に持ち込まれることがあります。

木星の氷の衛星エウロパのこの画像は、2022年9月29日にNASAのジュノー宇宙船に搭載された公共通信カメラであるJunoCamによって、ミッションの惑星近傍飛行中に撮影されたものである。この画像は、JunoCamによって撮影された2番目、3番目、4番目の画像を合成したものである。 4 番目の画像の視点から見た、惑星の接近中の JunoCam。 北は左側にあります。 画像の解像度は、1 ピクセルあたり 0.5 ～ 2.5 マイル (1 ピクセルあたり 1 ～ 4 キロメートル) 強です。 私たちの月や地球と同様に、エウロパの片面は常に木星に面しており、それがここで見られるエウロパの面です。 エウロパの表面には、9,000万年以上前の地形が消失した亀裂、尾根、帯が縦横に存在しています。 市民科学者ケビン M. 色とコントラストを改善するための画像の生成と処理。 著作権: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS、Kevin M. 世代 CC BY 3.0

これらの世界でのアミノ酸の生存を評価するために、チームはアミノ酸サンプルを摂氏約-321度に冷却された氷と混合しました。 F (-196 摂氏）を気密で空気のないバイアルに入れ、高エネルギー光の一種であるガンマ線をさまざまな線量で照射しました。 海洋には微視的な生命体が生息している可能性があるため、彼らは氷中の死んだバクテリアのアミノ酸の生存もテストしました。 最後に、彼らは、隕石または内部からの物質と表面の氷との混合の可能性を調べるために、ケイ酸塩の粉塵と混合した氷中のアミノ酸のサンプルをテストした。

将来の宇宙ミッションへの影響

実験により、放射性崩壊定数と呼ばれる、アミノ酸の分解速度を決定するための極めて重要なデータが得られました。 これらの定数を使用して、研究チームは、氷表面の年齢とエウロパとエンケラドゥスの放射線環境を使用して、クレーターの深さと、アミノ酸の 10% が放射性破壊を生き延びる可能性がある場所を計算しました。

これまでにも氷中でのアミノ酸の生存をテストする実験は行われてきたが、アミノ酸を完全に分解しない低い放射線量を用いた実験は今回が初めてである。なぜなら、単にアミノ酸を変化させたり分解したりするだけで、それらが氷中での可能性のある兆候であるかどうかを判断するのに十分だからである。人生不可能。 これはまた、微生物におけるこれらの化合物の生存を評価するためにエウロパ/エンケラドゥス条件を使用した最初の実験であり、粉塵に混合されたアミノ酸の生存をテストした最初の実験でもある。

研究チームは、アミノ酸が塵と混合するとより速く分解するが、微生物から得られるものではよりゆっくりと分解することを発見した。

この画像は、特別に設計されたデュワー容器に充填された実験サンプルを示しています。この容器は間もなく液体窒素で満たされ、ガンマ線照射下に置かれます。 試験管は液体窒素中で浮力を持ち、デュワー容器内で浮き始め、適切な放射線被曝を妨げるため、防火試験管を寒冷紗で包んでまとめていることに注意してください。 著作権: キャンディス・デイヴィソン

「アミノ酸の放出速度が遅い」 酸っぱい 「エウロパやエンケラドゥスと同様の地表条件下で生体サンプルが破壊されたことは、エウロパやエンケラドゥスでの着陸船ミッションによる将来の生命探知測定の重要性を強化している」とパブロフ氏は述べた。 「私たちの結果は、エウロパとエンケラドゥスの両方のシリカが豊富な領域における潜在的な有機生体分子の分解速度が純粋な氷よりも高いことを示しており、したがって、エウロパとエンケラドゥスへの将来のミッションではシリカが豊富な場所のサンプリングに注意する必要がある」両方の月にある。」

細菌内でアミノ酸がより長く存続する理由について考えられる説明には、次のような方法が考えられます。 イオン放射線 分子を変更します – 化学結合を切断することによって直接的に、または目的の分子を変更または分解する近くの反応性化合物を作成することによって間接的に行います。 細菌の細胞物質は、放射線によって生成される反応性化合物からアミノ酸を保護していると考えられます。

参考文献：「粘土質および炭酸塩が豊富な土壌における模擬宇宙放射線曝露後の診断用バイオマーカーの変動的かつ重大な損失」 火星 『Analog Samples』 アナイス・ルーセル、エイミー・C・マクアダム、アレックス・A. パブロフ、クリスティーン A. クヌドソン、シェリー N. アキレスとデニス I. ヴォストコス、ジェイソン B. ダーキン、S. アンドレイコヴィコワ、ディナ M. パワー、サラ・スチュワート・ジョンソン、2024年7月18日、 宇宙生物学。
DOI: 10.1089/ast.2023.0123

この研究は、賞番号 80GSFC21M0002 の下で NASA、ゴダードコア研究所研究作業パッケージを通じた NASA 惑星科学部門学内科学者資金提供プログラム、および NASA 宇宙生物学によって支援されました。 n 折ります 80NSSC18K1140を受賞。