科学者たちは、 彗星67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ の最新データを分析し、私たちが知る生命の基本的な構成要素である糖とアミノ酸を生成しうる分子を発見した。これは 生命そのものの発見からはまだ非常に遠いものの、データは、地球上の生物へとやがて変わっていく有機化合物が、初期の太陽系にすでに存在していたことを示している。
この結果は、 発表された 独立した2本の 論文として 学術誌 『サイエンス』に上の2つの異なる観測機器のデータに基づき、 彗星着陸機フィラエ。一方はドイツ主導の Cometary Sampling and Composition （COSAC）チームによるもので、もう一方は英国主導の Ptolemyチームによるものである。
このデータは、欧州宇宙機関が22年前に提起した疑問に、ようやく答えを与えるものである。明示された目標の一つは、 ロゼッタ・ミッション が1993年に承認された際に、彗星核内の 揮発性化合物 の組成を明らかにすることだった。そして今、答えが、あるいは少なくとも一つの答えが得られた：化合物は多数の異なる分子の混合物である。水、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）――これらは、 彗星周辺で以前から何度も検出されてきたことを考えると、 さほど意外ではない。しかし、COSACとPtolemyの両チームは、非常に広範囲にわたる追加の化合物を発見しており、その解釈にはいくらか労力を要するだろう。
新たな画像は、フィラエが彗星上で跳ねまわりながら測定を行った際の着陸地点を示している。ESA/ROSETTA/NAVCAM/SONC/DLR
この時点で、利害関係を明らかにしておく必要がある。私はPtolemyチームの共同研究者だが、論文の著者ではない。しかし、Ptolemyの主任研究者であり、論文の筆頭著者でもあるのは、私の夫である Ian Wright。
これを明確にした上で、読者には、私が一方のデータを大々的に非難したり、もう一方を手放しに称賛したりするつもりはないと信じていただければ幸いである。私が行うのは、両チームが到達した結論を検討することである。両チームは類似の時期に類似の測定を行ったにもかかわらず、データの解釈にはいくらか違いがあるからだ。これは科学者への批判ではなく、データの複雑さと、質量スペクトルを解きほぐすことの難しさを反映したものである。
データの解読
この2つの機器とは何か。さらに重要なのは、それらが正確には何を分析したのかである。COSACとPtolemyは、いずれも ガスクロマトグラフ または 質量分析計として動作させることができる。質量分析モードでは、気化した化合物の分子から電子を剥ぎ取り、生成したイオンの質量と電荷（質量電荷比、m/z）を測定することで、化学物質を同定できる。ガスクロマトグラフモードでは、混合物の各成分が、非常に長く細いカラムを通ってイオン化室と検出器に到達するまでに要する時間に基づいて、混合物を分離する。
いずれの方式でも、結果は質量スペクトルとなる。これは、化合物の混合物が分子質量と電荷の比（m/z）に基づいてどのように個々の成分へと分離されたかを示すものである。
残念ながら、作業はそこで終わらない。それほど単純であれば、有機化学者はすぐに職を失ってしまうだろう。大きな分子は、元の分子に存在する結合に応じた特徴的な断片化パターンを伴い、より小さな分子へと分解される。例えばエタン（C2 H6）は質量電荷比30を持ち、これはスペクトルで確認された。したがって、そのピークはエタン由来かもしれないし、イオン化室内で分解してエタンとその他の物質を生じた、より大きな分子に由来するのかもしれない。
さらに、CH2O（ホルムアルデヒド）由来である可能性もある。あるいは、ポリオキシメチレンの分解に由来するのかもしれない。あるいは、ほぼ 質量電荷比30を持つ他の46種のいずれか に由来する可能性もある。それが正確には何であるかを突き止めることは困難な作業であり、私がわずか1年で有機化学を諦めた主な理由でもある。研究すべき化合物があまりに多すぎたのである。
もちろん、両チームはすべてのピークを個別に同定したわけではなく、断片化に由来するピークの系列を考慮した。これは多少助けになる。というのも、照合可能な化合物や化合物の断片の組み合わせが、今やはるかに多く存在するからである。
では、ここから何が言えるのか。実のところ、贅沢な悩みと言えるほど豊富な成果がある。両チームは同じ結論に至ったのか。ある程度はそうである。両チームはいずれも、糖を生成する経路において重要な化合物を検出しており、それらはやがて DNAの「骨格」を形成する。また両チームは、硫黄を含む化学種の数が非常に少ないことにも言及しており、これは 太陽系における硫黄の豊富さと、硫黄が有機化合物へと容易に取り込まれうることを踏まえると興味深い。
COSACチームは、窒素を含む化学種が比較的豊富に存在しうることを示唆しているが、Ptolemyはそれらをより少なく検出した。これは重要である。窒素は生命に不可欠な元素であり、 アミノ酸の基本的な構成部分である。一方で、Ptolemyチームは多量のCO2を検出したが、COSACはあまり検出していない。
これらの違いは、おそらく採取地点と関係している。COSACはフィラエの底部から物質を取り込んだのに対し、Ptolemyは上部で「嗅いだ」。Ptolemyは彗星のガスを吸い込み、COSACは短時間の着地の際に舞い上がった塵にむせたのだろうか。もしそうであれば、両実験は見事に補完し合うデータ群をもたらしたことになる。
最も重要なことに、両データ群はいずれも、生命の材料が太陽系の初期段階に形成された天体に存在していたことを示している。彗星は使者として働き、太陽系全体に水と塵を届けてきた。今や、生命の材料が45億6700万年に及ぶ太陽系の歴史を通じて広範囲にまかれてきたことが確実となった。今後の課題は、それがほかのどこで根付いた可能性があるかを突き止めることである。
さらに確かなのは、両チームが、フィラエとロゼッタの通信回線が安定し、分析を進められるようになることを祈っている、ということである。これはまだ始まりにすぎない。
本記事は、 The Conversationとの協力により掲載されたものである。掲載は、世界経済フォーラムによる見解の支持を意味するものではない。
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執筆者：Monica Gradyは、The Open Universityで惑星・宇宙科学の教授を務めている。
画像：NASAマーシャル宇宙飛行センター（MSFC）で、東部標準時（EST）11月8日午前5時40分（1040 GMT）に撮影された、5分間露光による彗星ISONの画像。NASA提供。REUTERS/Aaron Kingery.
