エウロパの氷の表面下の海に生命が存在する可能性はあるだろうか？ヨーロッパクリッパーズはそれを確かめるために出発した

エウロパ上空を飛行するエウロパ・クリッパー探査機の想像図

エウロパ・クリッパー探査機が打ち上げられた瞬間

導入

木星の衛星エウロパは太陽系内で生命が存在する可能性が最も高い天体の一つと考えられており、現在、生命が居住可能な可能性のある惑星の環境を探査するために探査機が航海に出航したばかりである。

10月15日北京時間午前0時6分、ハリケーンの影響で数日遅れていたアメリカ航空宇宙局（NASA）の探査機エウロパ・クリッパーが、スペースX社のファルコン9大型ロケットで米国フロリダ州ケネディ宇宙センターから打ち上げられ、木星の第二の衛星エウロパに向かい、生命を育む可能性のあるこの木星の衛星の環境を調査する。

エウロパ・クリッパーはNASAがこれまでに建造した最大の惑星探査機で、重さは約6トン、アフリカゾウ1頭の重さに相当する。ソーラーセイルを展開すると、最大幅は約30.5メートルに達し、標準的なバスケットボールコートよりも広くなります。計画によれば、約5年半で木星系に到着し、エウロパの探査を開始する予定だ。

ヨーロッパクリッパーのソーラーパネル

氷の下の深海

エウロパの地殻全体は厚さ15〜25キロメートルの氷の層で構成されています。その下にある塩水の海は、深さ60〜150キロメートルと深く無限であり、水の量は地球上の海の総量の2倍です。

1990 年代後半から、この海の存在を証明するさまざまな兆候が見られ続け、その謎について人々の無限の想像力を刺激してきました。このため、エウロパ・クリッパーは、この海洋世界に生命が居住できる環境があるかどうかを検知するための精密機器を 9 台搭載しています。

あなたは尋ねるかもしれない

生命が存在するのに適した環境とはどのようなものでしょうか？

現在知られている生命の範囲内で、液体の水、エネルギー源、炭素含有化合物（有機物など）が同時に存在する場所は、生命のゆりかごとなる可能性を秘めています。

地球上には水と有機物がいたるところに存在し、太陽光は植物が光合成を行うためのエネルギー源となり、生物圏全体に活力を注入しています。しかし、エウロパの暗く深い塩海では、太陽光は数百メートルの暗闇を透過できず、光合成は不可能です。このような環境で生命が存在することは可能でしょうか?

1977年、科学者たちは太平洋底の火山ホットスポット付近の深さ約2,500メートルの海中世界で、もう一つの生命の奇跡を目撃した。彼らは、ここの深海熱水噴出孔が豊かな生態系に囲まれており、そこでは生命が光合成ではなく化学合成、つまり化学反応を通じてエネルギーを得ていることを発見して驚きました。

この発見は、生命に適した条件に関する科学者の従来の理解を完全に覆すものである。この時点で、科学者たちは太陽光が生命の存在に必須の条件ではないことにも気づいていた。

エウロパの2つの異なる地形間の遷移帯

木星の重力からの熱源

では、なぜエウロパの厚い氷の殻の下の海水は液体のままでいられるのでしょうか?

これは木星の強い重力による摩擦加熱効果のおかげです。エウロパが軌道上を移動すると、その表面は木星の重力によって引き伸ばされ、緩和され、熱が発生します。

しかし、エウロパの海が生命が住める環境となるためには、何らかの化学合成を支える原材料の継続的な供給が必要になるだろう。これらの原材料は、エウロパの岩だらけの海底にある熱水噴出孔から発生するか、あるいは「海底の天井」である氷の地殻から染み出す物質によって供給される可能性がある。

残念ながら、これらのメカニズムの具体的な仕組みはまだ不明であり、科学者は謎を解明するためにさまざまな角度からさらに多くのデータを収集する必要があります。しかし、エウロパの表面から物質の噴流が宇宙空間に噴出していることを示す証拠が増えている。もしその物質が海から来たものであれば、その組成を測定することで、その海が生命にとってどの程度居住可能かを理解するのに役立つだろう。

エウロパ・クリッパー探査機が打ち上げられた瞬間

曲がりくねった探検の道

振り返ってみると、エウロパへの探査ミッションは少なくとも 1990 年代まで遡ることができます。 NASA のエウロパ探査機プロジェクトは 2002 年に中止され、野心的な木星氷衛星探査機 (Jimo) プログラムも 2005 年に中止されました。しかし、人類のエウロパ探査への熱意は消えていません。

2008年、NASAと欧州宇宙機関（ESA）は共同で、エウロパとガニメデへの探査機の打ち上げを目的とした「エウロパ-木星系ミッション - ラプラス（EJSM-ラプラス）」を提案しました。これら2つのプロジェクトは2011年に中止されましたが、その後のESAの「木星氷衛星探査機（ジュース）」とNASAの「エウロパ・クリッパー」の打ち上げにより、人類によるエウロパの謎の探査に新たな活力が吹き込まれました。

ジュースは2023年4月に打ち上げられ、2031年7月に目的地に到着する予定で、一方エウロパ・クリッパーは10月10日に出発する。2機の宇宙船は3年間木星系で並行して活動し、最終的には2008年のEJSM-ラプラス・ミッションと同様の野心的な青写真を達成することを目指している。

宇宙への遠回りの旅

しかし、木星まで飛ぶのはそれほど簡単ではありません。木星と地球はそれぞれ太陽の周りを公転しており、両者の平均距離は約7億7000万キロメートルで、宇宙船が運べる燃料の量には限りがある。燃料を節約するため、ミッション計画者はエウロパ・クリッパーをまず火星のそばを飛行させ、次に地球のそばを飛行させ、両惑星の重力を利用して探査機を加速させる計画を立てている。

エウロパ・クリッパーの木星への遠回りのルート

エウロパ・クリッパーは5年半の歳月と29億キロメートルの飛行を経て、2030年4月にエンジンを始動し、木星の軌道に入る予定だ。木星に到着すると、探査機はエウロパを直接周回するのではなく、巧みに木星を周回することになる。この期間中、探査機はエウロパ上空を約50回飛行し、エウロパの全球スキャンマップを徐々に構築していきます。

フライバイ中、搭載された磁場計測器が海の深さと塩分濃度を正確に測定します。質量分析計はジェット物質を「味見」し、その組成を分析することができる。地中探査レーダーが氷殻を貫通して水の存在を検知します。赤外線機器が表面をスキャンして有機物の痕跡を探し、熱画像化を行います。

9つの科学機器は、科学者がエウロパの海、地質構造、現在の活動状況を完全に解明し、木星の氷の衛星エウロパの地下に生命を育む環境があるかどうかを判断するための強力な支援となるだろう。これはNASAのミッションの中核目標でもある。

数十年にわたり、惑星科学者たちは、エウロパのような海洋惑星は生命の潜在的な生息地である可能性があると信じてきた。エウロパ・クリッパーは生命の存在を直接検出することはできないが、人類が海洋世界を具体的に調査し、居住可能性の兆候を探したのはこれが初めてとなる。

将来、エウロパで生命の兆候が発見された場合、より詳細な探査を行うために着陸船が打ち上げられる可能性があります。このミッション中にクリッパーが収集した地表観測データは、この後続ミッションの計画に極めて重要なものとなるでしょう。

地球外生命体を探すこの素晴らしい旅において、エウロパは間違いなく謎と希望に満ちた目的地です。エウロパ・クリッパーの打ち上げにより、人類は宇宙の生命の謎の真実を解明する方向に新たな確実な一歩を踏み出しました。

参考文献

1. https://theconversation.com/nasas-europa-clipper-spacecraft-will-investigate-whether-an-icy-moon-of-jupiter-can-support-alien-life-240371

編集者：劉雲

企画：Liu Kun、Zhang Chao、Yang Liu

査読者：中国科学院国家宇宙科学センター研究員、中国宇宙科学普及大使 劉勇