NASAは、過去数年間に火星表面で、 キュリオシティ探査車がメタンを微量検出したのは2回だったと明らかにした。
メタンの発生源は不明である。メタンが火星で生成されたのか、それとも赤い惑星の表面に衝突した隕石によって運ばれてきたのかさえ明らかではない。しかし、これは火星のはるか昔に生命が存在した可能性を示す、これまでで最も有力な証拠である。
「火星の大気中にメタンが存在することに、私たちは全面的な確信を持っている」と、カリフォルニア工科大学（CalTech）のキュリオシティ計画の科学者、ジョン・グロッツィンガーは12月16日に発表した。「火星でメタンが生成される理由について、生命は数少ない仮説の一つだ」。
キュリオシティ探査車が収集している、現在の火星の状態に関するデータは、その歴史を知る重要な手がかりとなる。初の現地検出では、火星の大気中に低いバックグラウンド濃度のメタンがあることに加え、その10倍の濃度に達する突発的な急増も確認された。
この最新の結果は、サンフランシスコで開かれた米国地球物理学連合の会合で発表された。同会合には、地球科学者と惑星科学者が25,000人以上集まった。調査結果は学術誌『Science』に掲載され、2013年後半と2014年前半にそれぞれ実施された昼間のサンプリングで得られた。
計画チームのメンバーは、この結果を「火星のメタンにおける予想外の突発的増加」と表現した。ミシガン大学のスシル・アトレヤはこう述べた。「メタンが突然急増し、同じように突然消失することは、火星の表面が大気とやり取りしていることを示している」。
メタンはどのようにしてそこに来たのか？
メタンの起源として、可能性の高いシナリオは3つある。第一は、火星の過去の生命に由来して形成された表面の有機物が、太陽の紫外線によって分解された後に変化したというものだ。
もう一つは、火星の地下で水と鉱物が反応し、蛇紋岩化作用と呼ばれる過程でかんらん石からメタンが生成されたというものだ。あるいは、太陽系の別の場所から宇宙塵や微小隕石として運ばれてきた可能性もある。
生成されたメタンは、地下でクラスレート水和物と呼ばれる、ガスを含む氷のような結晶として貯蔵されていた可能性が最も高いようだ。
火星におけるメタンの発生経路の可能性。NASA、 CC BY
メタンは周期的に不安定化し、大気中に放出されると考えられている。数か月かけて風によって惑星表面全体に広がり、その後、光化学反応で酸化され、最終的に大気中でCO2に分解される。NASAの科学者は、メタンの発生源は局所的で小規模だと説明し、これが火星が現在も活動していることを強く示唆すると主張している。
今後は？
グロッツィンガーによると、NASAは次にメタンがいつ現れるか分からないが、その発生源を突き止めるため、表面を継続的に監視する。
NASAの科学者たちは、メタンは火星の堆積物に蓄積した有機化合物に由来し、惑星の歴史の初期、おそらく数十億年前に蓄積した可能性があると示唆している。彼らの説明によると、緩い堆積物には有機物が蓄積し、それが宇宙線によって分解される。次に、酸化性化合物を含む流体が岩石内を移動し、岩石に化学変化が起きる。そして宇宙線が有機物を破壊する。
キュリオシティに搭載された機器は、 ゲール・クレーターで掘削した塵の試料から、クロロベンゼンと呼ばれる化合物を特定した。マサチューセッツ工科大学のロジャー・サモンズにとって、このクロロベンゼンは「試料中に、より複雑な有機物が存在する」ことを示している。
「クラスレートの安定性は、表面のどこにあるかによって決まる。小規模な衝突や熱応力によってクラスレートが不安定化した可能性があり、それは古代のメタンを表しているのかもしれない。クラスレートは数十億年にわたって貯蔵されうる」と、ミシガン大学のシシル・アトレヤは述べた。
火星のガス試料で測定されたバックグラウンド濃度は、大気全体にメタンが約5,000トン存在することに相当する。ピーク時には、メタンの「げっぷ」はこの量の10倍の濃度に達した。これは、約5億トンに上る地球大気中のメタン量と比べると、はるかに少ない。
チームは、閉じ込められた堆積物に含まれるメタンの発生源の性質を明らかにするため、さらに掘削試料を採取する計画だ。
この記事は、 The Conversationとの共同制作である。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味しない。
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著者：サイモン・レッドファーンは、ケンブリッジ大学の鉱物物理学教授である。
画像：NASAが2013年5月30日に公開した配布用合成画像には、NASAの火星探査車キュリオシティの自撮り写真が写っている。