春先に南部平野を曇らせた。画像クレジット:MSSS / JPL / NASAクリックして拡大
火星の大気中のメタンの検出は、科学者に、通常地球上の生命に関連するガスの発生源を見つけることを要求しました。除外できる1つの情報源は古代の歴史です。メタンは、太陽光が破壊する前に火星の大気中で600年しか生き残れません。
火星のメタンの全球濃度が10 ppbの場合、平均4グラムのメタンが毎秒太陽光によって破壊されています。つまり、10 ppbの安定した濃度を確保するには、毎年約126メートルトンのメタンを生産する必要があります。
メタンが彗星、小惑星、または宇宙からのその他の破片によって火星に運ばれているという外部のチャンスがあります。計算によると、隕石は年間1キログラムのメタンしか放出しない可能性が高く、126トンの交換レベルにははるかに足りません。彗星は膨大な量のメタンを放出する可能性がありますが、主要な彗星の衝突の間隔は平均6200万年であるため、過去600年以内に彗星がメタンを放出した可能性はほとんどありません。
メタンの配送を除外できる場合、メタンは火星で製造する必要があります。しかし、発生源の生物学、またはプロセスは生命と関係がないのでしょうか?
地球のメタンのごく一部は、二酸化炭素、熱水、特定の岩石の間の非生物学的(「生物起源」)相互作用によって生成されます。これは火星で起こっているのでしょうか?おそらく、UCLAの地球物理学および惑星物理学研究所のJames Lyonsは言う。
これらの反応に必要なのは岩、水、炭素、熱だけですが、火星では熱はどこから来るのでしょうか。惑星の表面は平均してマイナス63度Cであり、火山は熱源である可能性があります。地質学者は、火星での直近の噴火は少なくとも100万年前であると考えています。火星はまだ活発であり、したがって地下深くで熱くなっていることを示唆するのに十分最近です。
1秒あたり平均4グラムのメタンの細流は、そのような地質のホットスポットから発生する可能性があります。しかし、火星のホットスポットは深く、表面から十分に断熱されている必要があります。火星オデッセイの熱放射イメージングシステムでは、周囲より少なくとも15℃高い場所は検出されなかったためです。しかし、ライオンズは、マグマの深い塊が熱を供給している可能性はまだあると考えています。
単純化された火星の地質学の1つのコンピューターモデルでは、マグマの冷却体が深さ10キロメートル、幅1キロメートル、長さ10キロメートルで、地球の中央海嶺で非生物起源のメタン生成を引き起こす375〜450度の温度を作り出しました。火星はおそらく地球と同じように惑星の形成からの熱をおそらく保持しているため、このような熱い岩の塊であるライオンズは、「完全に賢明であり、それについて奇妙なことは何もない」と言います。
「これは、火星のメタンを説明するためのもっともらしいシナリオであると考えるように私たちを励まします、そして、表面にその岩脈(熱い岩の本体)のサインを見ることはないでしょう」とライオンズは言います。 「それが私たちが追求している角度です。検出されたメタンの最も簡単で直接的な説明です。」
火星のメタンの非生物起源を除外することはできませんが、地球上でメタンを見つけると、通常、メタンと、炭素と水素をメタンに処理する古代の嫌気性微生物の働きを目にします。メタン生成菌は火星に住むことができますか?
調べるために、アーカンソー大学の生物科学の准教授であるティモシークラールは、火星の土壌をシミュレートするために選択された火山性土壌で、12年前に5種類のメタン菌を成長させ始めました。彼は現在、メタン生成菌が粒状で低栄養の土壌で何年も生き残ることができることを示していますが、火星のような条件で成長すると、地球の気圧のわずか2%で、乾燥して数週間後に休眠状態になります。
「土壌は乾燥する傾向があり、生細胞を見つけることができました。彼らはまだ生きていますが、もはやメタンを生成しません」とクラルは言います。
メタン生成菌には、二酸化炭素と水素の安定した供給源が必要です。火星には二酸化炭素が豊富ですが、「水素は疑問符です」とクラルは言います。
ワシントンD.C.にあるアメリカのカトリック大学の研究教授であるウラジミールクラスノポルスキーは、火星の大気中の分子状水素のうち15百万分の一を検出しました。この水素は、メタン生成菌が使用できる火星内部の深い源から逃げている可能性があります。
メタン生成菌が火星の奥深くにある場合、それらが生成するメタンガスはゆっくりと地表に向かって上昇します。最終的には、氷の結晶に閉じ込められてメタンハイドレートが形成される圧力温度条件に達する可能性があります。
「地上の生物圏があったとしても、地球上と同じように振る舞えば、メタンハイドレートは避けられない結果となるでしょう」とテキサス州ヒューストンにある月惑星研究所のスティーブンクリフォードは言います。
そして、付加的なメリットがあります、とクリフォードは付け加えます。メタンハイドレートは、「火星の凍った地面の厚さを、赤道での数キロメートルから、おそらく1キロメートル未満に実質的に減らす断熱ブランケットになるでしょう。」言い換えれば、メタンハイドレートは生命の証拠を保存し、超低温の表面温度から残った生命を絶縁することになります。
火星の表面から1キロほど下の条件に関するデータは存在しませんが、地球の地下生物圏の複雑さ、サイズ、および適応性の高まる状況により、火星内の同等の条件で生命が存在する可能性が確実に高まります。地球の地下生物圏は主に微生物で構成されており、微生物の一部は、かつて生命に住みにくいと考えられていた深度、圧力、化学的条件で生きています。
火星の奥深くは生計を立てるのに困難な場所かもしれないが、メタン生成菌は弱虫ではない、とクラルは言う。 「彼らは丈夫で耐久性があります。彼らがおそらく地球での生命の始まり以来存在しており、水面下および海の奥深くで主な生命体であり続けているという事実は、彼らが生存者であることを意味し、彼らは非常によくやっています。」
元のソース:NASA宇宙生物学