NASA Cassini-Huygens（カッシーニ・ホイヘンス）mission「カッシーニ探査機のデータから、Enceladus（エンケラドス）の海に生命の構成要素があることが判明」

原文 : June 14, 2023 : NASA Cassini Data Reveals Building Block for Life in Enceladus´ Ocean

多くの生物学的プロセスにとって重要な化学元素であるリンは、小さな土星衛星から放出された氷の粒から発見され、その地下の海に豊富に存在する可能性が高い。
 

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土星の衛星エンケラドスの南極付近にある有名な「虎の縞模様」に沿って、大小の劇的な噴出物が多くの場所から水の氷を吹き出している。虎の縞模様は、氷の粒子、水蒸気、有機化合物を噴射する亀裂である。
この画像には大小 30 以上のジェットが写っているが、そのうち 20 以上はこれまで確認されていなかった。以前の画像で目立って噴出していた少なくともひとつのジェットは、現在ではそれほど強力ではないように見える。
このモザイクは、NASA のカッシーニ探査機が2009年11月21日にエンケラドスを通過し、ジェットを通過した際に狭角カメラで撮影された二枚の高解像度画像から作成された。時間をかけてジェットを撮影することで、カッシーニの科学者たちはその活動の一貫性を研究することができる。
月の南極はモザイクの左上四分円の縁の近くにあり、左から二番目の大きなジェットの近くにある。ここで見られる地形は、エンケラドス（全長 504 km、313 マイル）の前半球にある。
この画像は、エンケラドスから約 14,000 km（9,000 マイル）の距離で、太陽-エンケラドス-探査機、または位相角 145 度で撮影された。画像の縮尺は 1 ピクセルあたり 81 メートル（267 フィート）。
Credit : NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
 

NASA Cassini（カッシーニ）・ミッションによって収集されたデータを分析している国際的な科学者チームは、Enceladus（エンケラドス）から宇宙空間に放出された塩分を多く含む氷の粒の中に、生命にとって不可欠な化学元素であるリンが閉じ込められていることを発見した。

この小さな衛星は地下に海洋があることが知られており、その海洋からはエンケラドスの氷の地殻の割れ目から噴出し、間欠泉となってプリュームを形成する。プリュームはその後、土星の E 環（明るい主環の外側にあるかすかな環）に氷の粒子を供給し続けている。

2004年から2017年までの巨大ガス惑星土星でのミッションの間、カッシーニはプリュームと E リングを何度もフライバイした。科学者たちは、エンケラドスの氷の粒には豊富なミネラルと有機化合物（アミノ酸の原料を含む）が含まれていることを確認した。
 

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土星の衛星エンケラドスの南極付近にある有名な「虎の縞模様」に沿って、大小の劇的な噴出物が多くの場所から水の氷を吹き出している。虎の縞模様は、氷の粒子、水蒸気、有機化合物を噴射する亀裂である。
カッシーニによる2006年の観測では、土星の E リングにエンケラドスの噴煙から氷の粒子が供給され、太陽によって逆光になる明るい物質の指がうねうねと生じている。リングの内側には、衛星の影になった半球が暗い点として見える。
Credit : NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
 

生物学的プロセスに必要な必須元素の中で最も量が少ないリンは、これまで検出されていなかった。この元素は、染色体を形成し遺伝情報を伝達する DNA の構成要素であり、哺乳類の骨、細胞膜、海洋に生息するプランクトンに存在する。リンはまた、地球上のすべての生命に存在するエネルギー運搬分子の基本部分でもある。リンがなければ生命は成り立たないのだ。

「我々は以前、エンケラドスの海が様々な有機化合物に富んでいることを発見した」と、ドイツ、ベルリン自由大学の惑星科学者、Frank Postberg（フランク・ポストベルク）は語った。
「しかし今回、小さな月の噴煙によって宇宙空間に放出された氷の粒子の中に、かなりの量のリン塩が含まれていることが明らかになった。この生命存在に必須元素が地球外の海で発見されたのは初めてである」

エンケラドスの氷の粒を分析した結果、ナトリウム、カリウム、塩素、炭酸塩を含む化合物が検出され、コンピューター・モデリングにより、地下の海は中程度のアルカリ性であることが示唆された。
 

エンケラドスでの発見と、その先にあるもの

この最新の研究のために、著者らは NASA の惑星データシステム（NASA の惑星ミッションから帰還したデジタルデータ製品の長期アーカイブ）を通してデータにアクセスした。このアーカイブは惑星科学者によって積極的に管理されており、世界中の惑星科学コミュニティがその有用性と使いやすさを保証するのに役立っている。

著者らは、カッシーニの Cosmic Dust Analyzer 装置が土星の E リングにあるエンケラドスから氷の粒子を採取した際に収集したデータに焦点を当てた。カッシーニが E リングを通過したときには、プリュームだけを通過したときよりも多くの氷粒子が分析されたため、科学者たちはそこではるかに多くの組成シグナルを調べることができた。その結果、いくつかの氷の粒の中に、ナトリウム、酸素、水素、リンが化学的に結合した分子であるリン酸ナトリウムが高濃度で含まれていることを発見した。

その後、ヨーロッパと日本の共同執筆者らが実験室実験を行った結果、エンケラドスの海洋には、水溶性の異なるリン酸塩の内部に結合したリンが、少なくとも我々の惑星の海洋の 100 倍以上の濃度で存在することが示された。研究チームはさらに地球化学的モデリングを行い、太陽系外縁部にある他の氷の海洋世界、特に二酸化炭素を含む原始氷から形成され、液体の水が岩石と接触しやすい世界でも、豊富なリン酸塩が存在する可能性があることを見出した。

「高濃度のリン酸塩は、エンケラドスの海底の炭酸塩を多く含む液体の水と岩石鉱物との相互作用の結果であり、他の多くの海洋世界でも発生する可能性がある」と、テキサス州サンアントニオにあるサウスウエスト研究所の惑星科学者兼地球化学者である共同研究者 Christopher Glein（クリストファー・グライン）は語った。
「この重要な成分は、エンケラドスの海で生命を維持するのに十分な量である可能性があり、これは宇宙生物学にとって驚くべき発見である」

科学チームは、エンケラドスに生命の構成要素があることに興奮しているが、グラインは、「生命は月、あるいは地球以外の太陽系のどこにも見つかっていないことを強調した。エンケラドスの海で生命が誕生したかどうかは、まだ未解決の問題である」と語る。

カッシーニ・ミッションは2017年に終了し、探査機は土星の大気圏で燃え尽きたが、収集したデータの宝庫は今後数十年にわたって豊かな資源であり続けるだろう。打ち上げ当初、カッシーニのミッションは土星とその環、衛星を探査することだった。このフラッグシップ・ミッションの観測機器の数々は、惑星科学以外にも影響を与え続ける発見をすることになった。

「エンケラドスの氷殻下の海にリンが存在するという最新の発見は、太陽系全体に存在する他の氷の海洋世界について、ハビタビリティの可能性を示すものだ」と、NASA JPL（ジェット推進研究所）のカッシーニのプロジェクト・サイエンティストである Linda Spilker（リンダ・スピルカー）は言う。
「生命に必要な要素の多くがそこにあることがわかった今、新たに疑問が投げられた（地球の外、おそらく太陽系内に生命は存在するのだろうかという）カッシーニの不朽の遺産は、未来のミッションにインスピレーションを与え、やがてはその疑問に直接答えてくれるかもしれない」
 

More About the Mission（ミッションの詳細）

カッシーニ・ホイヘンス・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ある。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（ジェット推進研究所）は、ワシントンにある NASA 科学ミッション本部（Science Mission Directorate）総括の下、ミッションを管理した。JPL はまた、カッシーニ探査機の設計、開発、組み立ても担っている。

カッシーニ・ホイヘンス・ミッションの詳細については、以下を参照いただきたい。

Cassini-Huygens
 

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