科学者は何十年もの間、木星の月のエウロパの氷の表面の下に生命があるかもしれないと信じていました。その時以来、それが単独ではないことを示唆する証拠の複数のラインが現れました。確かに、太陽系には、セレス、ガニメデ、エンケラドス、タイタン、ディオネ、トリトン、そしておそらく冥王星さえも、生命をホストする可能性のある多くの「海の世界」があります。
しかし、私たちが知っている生命の要素がこれらの世界に十分に豊富ではない場合はどうでしょうか？新しい研究では、ハーバードスミソニアン天体物理学センター（CfA）の2人の研究者が、実際に海洋世界にバイオエッセンシャルエレメントが不足している可能性があるかどうかを判断しようとしました。彼らの結論は、それを研究する私たちの能力は言うまでもなく、太陽系およびそれ以降の生命の存在に幅広い意味を持つ可能性があります。
「生物必須元素の不足により、地球外生命は地下の海の世界で抑制されているか」というタイトルの研究最近オンラインで登場しました。この研究は、ハーバード大学理論計算研究所（ITC）の博士研究員であるManasvi LingamとCfAが主導し、ITCのディレクターであるAbraham LoebとFrank B. Baird、Jr.教授が支援しました。ハーバード大学で科学の。
以前の研究では、月や他の惑星の居住性に関する質問は、水の存在に焦点を当てる傾向がありました。これは、太陽系内の惑星や月の研究に関して言えば、太陽系外惑星の研究に関しては特にそうでした。新しい太陽系外惑星を発見した天文学者は、問題の惑星がその恒星の居住可能ゾーン内を周回するかどうかに細心の注意を払いました。
これは、惑星がその表面の液体の水をサポートできるかどうかを決定するための鍵です。さらに、天文学者は、岩石系外惑星の周りからスペクトルを取得して、水素ガスの存在から明らかなように、大気からの水の損失が起こっているかどうかを判断しようとしました。一方、私たちが知っているように、これは生命に不可欠であるので、他の研究はエネルギー源の存在を決定することを試みました。
対照的に、リンガム博士とローブ教授は、海洋惑星上の生命の存在が制限栄養素（LN）の利用可能性にどのように依存するかを検討しました。これらの要素は場所によって、またタイムスケールによって異なる可能性があるため、しばらくの間、地球外生命体にとってどの栄養素が不可欠であるかについてかなりの議論がありました。 LingamがSpace Magazineにメールで伝えたように：
「私たちが知っている、生命に必要な元素の最も一般的に受け入れられているリストは、水素、酸素、炭素、窒素、硫黄で構成されています。さらに、特定の微量金属（鉄やモリブデンなど）も、私たちが知っているように、生命にとって価値があるかもしれませんが、生体必須微量金属のリストは、高度の不確実性と変動の影響を受けます。」
その目的のために、ローブ博士は地球の海洋を使用してモデルを作成し、ソースとシンク（つまり、LN要素を海洋に追加または減少させる要因）が海洋世界のものとどのように似ているかを決定しました。地球上では、これらの栄養素の供給源には河川からの河川、大気および氷河の供給源が含まれ、エネルギーは太陽光によって供給されます。
これらの栄養素のうち、最も重要なものはリンであると判断し、条件が大きく異なる海の世界で、この要素や他の要素がどれだけ豊富であるかを調査しました。リンガム博士が説明したように、これらの世界では、生命の潜在的な存在も正味の流入（ソース）と正味の流出（シンク）の間のバランスに帰着すると仮定するのは妥当です。
「シンクがソースよりもはるかに支配的である場合、要素が比較的早く枯渇することを示している可能性があります。ソースとシンクのマグニチュードを推定する他の方法では、地球の知識を利用して、観測からわかっている海洋のpH、世界のサイズなど、これらの海洋世界の他の基本的なパラメータと組み合わせました/理論モデル。」
大気源は内海では利用できませんが、ローブ博士は熱水噴出孔による影響を検討しました。すでに、これらがヨーロッパ、エンケラドス、および他の海洋世界に存在するという豊富な証拠があります。彼らはまた、地球上の雨によって岩石から浸出された鉱物で構成されるが、これらの月の内部の海による岩石の風化で構成される非生物的起源を考慮しました。
最終的に、彼らが発見したのは、水やエネルギーとは異なり、太陽系の海洋の世界では栄養素の供給が限られている可能性があるということです。
「私たちのモデルの仮定に従って、バイオエッセンシャルエレメントの1つであるリンは、海洋が中性またはアルカリ性であり、熱水活動を持っている海洋世界では、（地質学的基準により）速いタイムスケールで枯渇していることがわかりました（すなわち、海底の熱水噴出システム）。したがって、私たちの研究は、生命がこれらの海洋世界に地球規模で低濃度で存在する可能性があり（または局所パッチにのみ存在する可能性があり）、したがって簡単に検出できない可能性があることを示唆しています。
これは当然、ヨーロッパやその他の太陽系外の月へのミッションに影響を与えます。これらはNASAを含みますヨーロッパクリッパー 現在2022年から2025年の間に打ち上げられる予定のミッションです。このプローブは、エウロパの一連の接近飛行を通じて、月面からのプルーム活動におけるバイオマーカーの測定を試みます。
エンケラドスにも同様のミッションが提案されており、NASAはタイタンの大気、地表、メタン湖を探索する「ドラゴンフライ」ミッションも検討しています。ただし、ローブ博士の研究が正しければ、これらのミッションが太陽系の海の世界で生命の兆候を見つける可能性はかなり低くなります。それにもかかわらず、リンガムが示したように、彼らはまだそのような任務がマウントされるべきであると信じています。
「私たちのモデルは、これらの世界への将来の宇宙ミッションは地球外生命体を検出するという点で成功の可能性が低い可能性があると予測していますが、そのようなミッションはまだ追求する価値があると信じています」と彼は言った。 「これは、（i）モデルの主要な予測をテストおよび/または改ざんする優れた機会を提供し、（ii）より多くのデータを収集して、海洋の世界とその生物地球化学サイクルの理解を向上させるためです。」
さらに、ローブ教授がメールで指摘したように、この研究は「私たちが知っている人生」に焦点を当てていました。これらの世界への使命が地球外生命の源を見つけたならば、それは生命が私たちがよく知らない状況や要素から生じ得ることを示します。そのため、エウロパやその他の海の世界を探索することは賢明なだけでなく、必要です。
「私たちの論文は、リンなど、「私たちが知っている限りの生命の化学」に不可欠な要素が地下の海で枯渇していることを示しています」と彼は言った。 「その結果、エウロパやエンケラドスの表面氷の下に存在すると疑われる海での生活は困難なものになるでしょう。将来のミッションでリンの枯渇レベルが確認されても、これらの海で生命が見つかれば、地球上の生命以外の生命の新しい化学経路を知ることができます。」
結局、科学者達は宇宙での生命を探すことに関して、「ぶら下がっている果物」アプローチを取ることを余儀なくされています。地球の向こうに生命が見つかるまで、私たちの教育を受けた推測はすべて、ここに存在する生命に基づいています。そこから出て宇宙を探索する理由はこれ以上ありません。
