金星には本当に生命が存在するのでしょうか？

昨年、英国王立天文学会の科学者たちは金星の大気中にホスフィンが存在することを発見した。大気中のホスフィンの濃度は非生物学的メカニズムによって生成できる量を超えているため、これは金星の大気中に何らかの未知の生命体が存在することを示している可能性があります。では、金星には生命が存在するのでしょうか?なぜホスフィンは生命の存在の証拠として使われるのでしょうか?

今日はこれについてお話ししたいと思います。個人的な意見: それは可能性としてしか言えず、絶対的なものではない。なぜ？下を見てください。

01. ホスフィンとは何ですか?

今回金星で発見されたPH3（ホスフィン）とはいっ​​たい何なのでしょうか？実は地球の認識に基づいた生命ガスなのです。

ホスフィンは、化学式 PH3 のシリンダーに貯蔵される無色で毒性が強く、可燃性の液化圧縮ガスです。

しかし、このガスは一般的に生成が容易ではないため、普通のガスではありません。つまり、自然環境を通じて生成することは一般的に困難です。

同様に、このガスは、特に酸素が存在しない場合には嫌気性生物によって生物学的代謝で容易に生成されます。この有毒ガスは、嫌気性環境だけでなく、下水や埋立地のガスにも自然に発生することが知られています。

例えば、次の図は豚の糞尿の発酵によって生成されるPH3を示しています（もう1つのCH4は、誰もが知っているバイオガスの主成分であるメタンでもあります）

それを生産できる菌類も嫌気性生物である

しかし、生物が存在しない純粋な自然環境であれば、PH3を生成するのは少々面倒です。

たとえば、PH3 の工業的製造では、反応は次のようになります。

3 KOH + P3 KOH + p4+ 3 H+ 3 h2O → 3 KHO → 3 KH2PO+ PH+ PH 3

しかし、既知の自然環境には、リン酸をホスフィンに直接変換できるほど強力な還元剤が不足しています。このため、このガスは生命活動の痕跡、あるいは単に嫌気性生物の産物であるはずだと誰もが信じています。

実際、ホスフィンは、非常に低濃度ではあるが、地球の大気中に存在します。

例えば、下の図は複数の研究で検出された大気中のホスフィンの含有量を示しています[1]。

他のガスが使用されない主な理由は、PH3 スペクトルが比較的特殊であり、他の生命特性スペクトルから簡単に分離できるためです。

02. 金星には嫌気性生物がいますか？

では、金星に嫌気性生命体が存在すると結論付けることができるでしょうか?答えはノーです。

1. まず、金星に嫌気性生命体が存在するという直接的な証拠はありません。

実際のところ、これまでのところ、地球外天体に生命が存在するという証拠は得られていないため、本当に確かめるには、金星の微生物を捕獲する必要がある。

2. ホスフィンは生命のゴールドスタンダードとして使用できますか?これについては議論する価値があると思います。

地球にはPH3を生成するのに十分な還元剤が存在しないと一般的に考えられていますが、金星でもこれが当てはまると推測する一連の証拠は不完全です。

3. 金星だけじゃない

実際、PH3 は木星の乱れた大気中でも発見されています。

しかし、誰もが知っているように、木星は風船です。木星の pH 3 は、その高温の内部で形成され、上層大気中の他の化合物と反応しました。

03. 金星に生命が存在する可能性があるのはなぜですか?

では、なぜ金星に生命が存在する可能性があるのでしょうか?これは地球についての私たちの理解に基づいています。 PH3 は嫌気性生物の産物であるはずだと私たちは考えています。金星の発見はこの推測と一致しているようだ[2]。

次の図はこの記事の核となる証拠です。

ホスフィン10ppb。もちろん、著者らは、ガス反応、光/地球化学反応、または外因性の非平衡入力が金星でPH3を生成する可能性があるかどうかなど、他のいくつかの要因も排除し、生物学的生成の可能性が高いと考えました。

もちろん、金星の環境は皆が考えるほど過酷なものではありません。たとえば、金星の大気の状態は良好です。温度も0～60℃、圧力も0.4～2気圧が許容範囲です[3]。

例えば、硫化物、二酸化炭素、水などです。比較しなければならない場合は、金星に生命が存在すると仮定します。

そうなると、金星の生命は地球と同じ時期、つまり35億年前に存在していた可能性がある。

当時、地球上には嫌気性細菌が多数存在していた可能性があります。地球上で光合成が大量に起こり、酸素が放出されるようになったのは、32億年前になってからでした。

04. 金星の生命存在に関する研究

私は2018年の別の研究を思い出しました。その研究も非常に興味深く、このNatureの記事[4]よりも詳細でした。

彼らはまず、金星と地球の大気のスペクトルを比較し、両者が逆であることを発見した。地球の大気は21%が酸素なので、金星は地球の反対です。

コントラストと波長の関係を示す金星(A–H)と地球(I–N)の雲の画像。

次に、金星の大気には未知の物質（特に330～600ナノメートル）によるスペクトル吸収が含まれていることが発見されました。これは核となる出発点でもあります。

イチジク。 2. Morozet al.(1985)、Irvine (1968)、Travis (1975)、Wallaceet al.(1972) (スケールされた幾何アルベド)、MESSENGER (Perez-Hoyoset al.、2013; Pérez-Hoyoset al.、2017)、および Barkeret al.(1975) によって測定された金星のスペクトル。VIRA 雲モデルと MESSENGER スペクトルの差から計算された、説明のつかない吸収も含まれています。実際の金星のスペクトルは場所と時間によって変化するため、残差曲線は説明用であり、決定的なものではありません。

地球上の既知の生物の周波数スペクトルと比較してみてはどうでしょうか?

大腸菌のカタラーゼスペクトルと、Acidithiobacillus ferrooxidans および Acinetobacter gyllenbergii の Fe-S タンパク質 (A) およびビオプテリン、カロテノイド、クロロフィル a、b、f などのさまざまな補因子や生化学分子 (B) の比較。

そうですね、類似点はありますし、金星の雲に生命が存在するのであれば、こうしたスペクトルの重なりについての説明としては十分でしょう。

著者の言葉を借りれば、それは非常に似ています（興味をそそられるほど）。

地球上の生物分子の吸収特性と非常に似ている

そこで、金星に生物が存在するという仮説に向かってさらに進み、金星に嫌気性生物が存在する場合、嫌気性生物がどのように PH3 を生成するかをさらに計算してみましょう。

金星の雲で発生する可能性のある鉄と硫黄を中心とした代謝酸化還元反応の図。ここで、Fe3+/2+ 錯体は無機および有機リガンドを指し、点線の矢印は考えられる酸化還元サイクルを示します。

1. 金星のホスフィン濃度は低くない。これは偶然の現象ではなく、このような高濃度は多数の嫌気性生物によって生成されたに違いないことを意味します。

2. 金星の運動軌道によれば、理論的には、大気中のホスフィン濃度を維持するために、ホスフィンを生成する嫌気性生物が継続的に存在するはずです。

3. 金星の大気は生命の発生に適している。

研究者たちは1967年にすでに金星に居住可能性を提唱しており、1999年にはコッケルが中層および下層大気の条件が生物の生存に適していると提唱した。標高が高いと凍結する可能性がありますが、必ずしも微生物が死滅するわけではありません。

金星自体には、硫化物、二酸化炭素、水など、生命を生む可能性のある客観的な物理的・化学的条件がいくつかある。

そこで彼らは仮説的な推論を立てました。金星には継続的にPH3を生成する嫌気性生物が存在する可能性がある、というものです。

最後に、地球外生命体の探索は、常に星空を眺めることの重要な意義となってきました。宇宙はとても広いので、私たちは孤独であってはなりません。

1. グリンデマン、ディートマー、ウルリッヒ・ストットマイスター、アルミン・バーグマン。 「嫌気性生物圏からの遊離ホスフィン。」環境科学と汚染研究3.1（1996）：17-19。

2. Greaves, JS、Richards, AMS、Bains, W. 他金星の雲層にあるホスフィンガス。ナット・アストロン（2020年）。

3. アーウィン、ルイス N.、ダーク シュルツ マクフ。 「異星世界の宇宙生物学：既知および未知の生命体」ユニバース6.9（2020）：130。

4. Schulze-Makuch、Dirk、他。 「金星の大気圏における推定光合成生命体の硫黄ベースの生存戦略」アストロバイオロジー4.1 (2004): 11-18.