NASAの探査車キュリオシティによる発見は、かつて湖だった場所の底で有機物を見つけたことで、火星の生命探査を一歩前進させた。かつては地球外生命体の一部だった可能性もあれば、生物とは無関係に生じた可能性もある。いずれにせよ、この炭素は近くにいる有機生命体の食料源になっていたはずだ。
この発見により、NASAによる地球外生命体そのものの探索にも、さらなる関心が集まる。車ほどの大きさの探査機1台で遠隔探査を行う場合、どこに調査を集中させるのが最善かが問題となる。地球上で化石化した微生物が見つかると予想されるのと同じ種類の場所を探すのは理にかなっている。ただし、こうした化石はわずか数百万分の1メートル、つまりミクロン単位であるため、探索は容易ではない。
探査車キュリオシティは、今回の発見と同様、水の近くに堆積した特定の堆積岩を探している。これは、見込みの高い場所についての最新の地質学的知見に基づくものだ。しかし、どの岩石を優先すべきかについては、今も議論が続いている。これは、地球の古代世界の謎を解き明かそうとする地質学者にとっても同じく重要な問題だ。地球の岩石と化石は、私たちが手にするタイムマシンに最も近いものだ。
およそ1世紀にわたり、地質学者はストロマトライトと呼ばれる種類の岩石に注目し、見つけるために足場の悪い場所を長時間這い回ってきた。ストロマトライトは主に浅瀬に見られ、ミリメートル単位の層を成している。その多くが、ぬめりのある微生物の「バイオフィルム」によって形成されたことは間違いない。しかし、話を簡潔にすると、縞模様の岩石ができる仕組みは一つではなく、どれも微生物が関わるとは限らないことが、今では分かっている。
近年、地質学者はほかの種類の岩石にも関心を寄せるようになった。その一つが「ブラックスモーカー」と呼ばれる筒状の堆積物だ。深海で、地殻から熱水が押し出されて形成される。世界各地の一部のアルカリ性湖で見られる、これに似た煙突状の構造物は、やや調査しやすい。
モノ湖
こうした煙突状構造物が見られる地球上の場所の一つが、カリフォルニア州のモノ湖だ。シエラネバダ山脈の東斜面に位置し、ロサンゼルスから北へ数百マイルに広がる、広大で美しい湖である。2014年10月、私たちのチームはカリフォルニア州立公園局の許可を得て、そこで形成された炭酸カルシウムの煙突状構造物の一部を調査し、試料を採取した。
高さが2～3メートルに達することも多いこれらの岩石は、地質学的には非常に新しく、通常は数万年前のものにすぎない。しかし、記載されて以来、著名な米国の地質学者イスラエル・ラッセルが1889年に初めて記載して以来、これらの構造物は、その成り立ちを解明しようとする科学者グループにとって優れた天然の実験室となってきた。
私たちが訪れる前、地質学者の間では、こうした煙突状構造物をめぐって意見が分かれていた。「純粋な地球化学者」と呼べるグループは、提唱していたのは、微生物とは無関係で、カルシウムを豊富に含む湧水が、炭酸イオンを豊富に含むアルカリ性の湖水と接触してできたものだという説だった。
これに反対する少数派も、認めていたのは、純粋な地球化学者たちが提唱する仕組みで、こうした構造物が生じる可能性があるという点だった。しかし、19世紀と20世紀に湖で炭酸塩岩が形成される様子を記録した数少ない観察例では、何らかのバイオフィルムが影響していたようだと指摘した。また、水中の微生物であるシアノバクテリアが、カルシウムを蓄積するぬめり状の物質を生成することを示した他の研究も引用した。
どちらの説が正しいかを確かめるため、私たちはモノ湖へ向かった。6人編成の探検隊は二手に分かれ、一方は調査船を使って湖底の煙突状構造物を探し、もう一方は湖岸からそびえる有名な「トゥファタワー」を調査した。
船の一行は、驚くほど塩分濃度の高い湖水に苦労し、悪態をついた。一方、岸辺の一行は、地元の州立公園レンジャー、デイブ・マーコートの大きな助けを得て着実に調査を進めた。その平穏を破ったのは、座礁した船の乗組員からの電話だけだった。船を水から引き上げられる四輪駆動車を持つ人を、急いで探してほしいという。幸い、助けはすぐに見つかった。
岸辺の一行が訪れた場所の一つは、湖の北西にあるマーコートの自宅の裏庭だった。そこにある岩石は、小さな断層に沿って形成された古代の煙突状構造物群の一部だった。その特徴から微生物が作ったと考えられたが、確証を得るには研究室で調べる必要があった。
微生物の「糸状体」
光学顕微鏡を使い、岩石の薄片に埋め込まれた、暗色の糸状構造を確認できた。『ジオバイオロジー』誌に掲載された私たちの新たな研究で説明しているように、これらの「糸状体」は、かつて湖底の湧水から上昇する水を取り囲んでいた、光合成を行うシアノバクテリアの化石であり、その数は数百万にのぼる。
微生物が煙突状構造物の形成に重要な役割を果たしたかを確かめるため、試料をオーストラリアに送り、さらに検査した。その結果、周囲に炭素と窒素の斑点が見つかり、私たちはこれを化石化したシアノバクテリアの粘液だと考えた。この粘液はカルシウムを捕らえ、分解されると炭酸カルシウムを作り、生きた細胞も死んだ細胞も岩石の中に閉じ込める。
この微生物の粘液が岩石の構造に影響した証拠は、ほかにも見つかった。石英やアルミノケイ酸塩の粒子があり、それらは明らかに砂で、そこに付着していた。
要するに、古代のモノ湖では、湧水の上昇する水を取り囲んでシアノバクテリアが筒状のマットを形成した証拠が見つかった。そこで生じた煙突状構造物の大半は、これによって作られたと考えられるが、「純粋な地球化学」による例もあるかもしれない。このことから、こうした岩石の形成物は、古代生命や地球外生命を探る有望で、かなり広範な対象となる。
さらに、対象となる方解石岩は地質学的にかなり安定しているという利点もある。そのため、化石は非常に長い期間保存される可能性があり、数億年は容易で、数十億年に及ぶことも十分に考えられる。
私たちの知る限り、火星ではまだ煙突状構造物は見つかっていない。しかし、地球でも一般的ではないため、火星にも同等のものが存在する可能性は十分にある。火星やほかの惑星、衛星では、地球でこうした構造物が存在する場所にできるだけ似た条件の地域を探すべきだ。つまり、かつて湧水が岩盤を通ってアルカリ性の湖へ湧き上がった可能性のある火山岩地帯である。NASAは赤い惑星で適切な岩石を探すにあたり、こうした場所の発見を最優先課題とすべきだ。
