この分子はゲイル・クレーターのイエローナイフ湾のサンプルから発見され、火星にはかつて複雑な化学進化とおそらく生命に適した環境があったことを示唆している。これらの分子の起源は依然として不明であるが、その保存性と大きさは、特に火星のサンプルを地球に持ち帰る計画がある場合、将来のミッションでバイオシグネチャーを発見するという期待を高めている。
NASAの探査車キュリオシティが、火星でこれまでに発見された最大の有機化合物を検出した。 3月24日に米国科学アカデミー紀要に掲載されたこの発見は、火星のプレバイオティクス化学、つまり生命を誕生させる可能性のある化学が、これまで考えられていたよりも進んでいた可能性があることを示唆している。
研究者らは、火星のサンプル分析（SAM）装置として知られるキュリオシティの搭載化学実験室を使用して、以前に収集した岩石サンプルを再分析した。彼らは、それぞれ 10、11、12 個の炭素原子を含むデカン、ウンデカン、ドデカンの 3 つの分子を発見しました。これらの分子は脂肪酸の断片であると考えられています。これらの有機化合物は、地球上の生命の形成にとって重要な成分です。
脂肪酸は通常、細胞膜を構築し、その他の機能を実行するために生物によって生成されます。ただし、熱水噴出孔などの環境における水と鉱物の間の化学反応など、非生物的プロセスを通じて形成されることもあります。
これらの分子の起源は依然として不明ですが、いくつかの理由から、その存在自体がキュリオシティ科学チームにとって重要で刺激的な発見です。
好奇心の科学者たちはこれまで火星で小さくて単純な有機分子を発見していたが、これらのより大きな化合物の発見は、火星での生命の起源に必要な複雑さまで有機化学が発展したことの最初の証拠となる。
この新しい研究はまた、「バイオシグネチャー」として知られる、生命の存在下でのみ生成される可能性のある大きな有機分子が火星に保存されている可能性を高め、これらの化合物が数千万年にわたる強い放射線と酸化によって破壊されるのではないかという懸念を和らげた。
科学者らは、この発見は火星のサンプルを地球に持ち帰り、地球上の最先端の機器で分析する計画にとって良い前兆であると述べている。
「私たちの研究は、今日でも火星のサンプルを分析することで、火星に過去の生命が存在していた場合、その化学的痕跡を検出できることを示しています」と、研究の筆頭著者でフランスのギュイヤンクールにあるCNRS大気・観測・宇宙研究所の研究員キャロライン・フレシネ氏は述べた。
2015年、フレシネット氏は、今回の研究に使用されたのと同じサンプル中の火星の有機分子を初めて明確に同定したチームを共同率いた。 「カンバーランド」と呼ばれるこのサンプルは、SAM によってさまざまな手法を使用して複数回分析されました。
2013年5月、キュリオシティは火星のゲイル・クレーターの「イエローナイフ・ベイ」エリアでカンバーランドのサンプルを掘削した。イエローナイフ湾は古代の湖底のように見え、科学者たちはそれに非常に興味を持ったので、そこに探査車を送り、その後、最初の目的地であるクレーター底からそびえるシャープ山に向かって反対方向に向かいました。
绕道而行是值得的：坎伯兰陨石坑充满了诱人的化学线索，可以揭示盖尔陨石坑37亿年前的历史。科学家此前发现，该样本富含粘土矿物，这些矿物是在水中形成的。它含有丰富的硫，有助于 保存有机分子。坎伯兰陨石坑还含有大量硝酸盐，硝酸盐在地球上对动植物的健康至关重要，甲烷则由一种与生物过程有关的碳制成。
おそらく最も重要なことは、科学者たちが、イエローナイフ湾が実際に古代湖の場所であり、有機分子が濃縮され、泥岩と呼ばれる細粒の堆積岩に保存される環境を提供していたと判断したことである。
“有证据表明液态水在盖尔陨坑中存在了数百万年，甚至可能更长，这意味着在火星的陨石坑湖泊环境中有足够的时间发生生命形成化学反应，”美国宇航局马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心负责样本返回的高级科学家、研究报告的共同作者丹尼尔·格拉文说。
最近的有机化合物发现是坎伯兰一项无关实验的副作用，该实验旨在探索氨基酸存在的迹象，氨基酸是蛋白质的组成部分。在SAM的烤箱中加热样品两次，然后测量释放的分子质量后，研究小组没有发现氨基酸的证据。但他们注意到样品释放了少量的癸烷、十一烷和十二烷。
これらの化合物は加熱中に大きな分子から分離する可能性があるため、科学者らは逆算して考えられる構造を見つけました。彼らは、これらの分子はそれぞれ、脂肪酸であるウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸の残骸であると仮説を立てました。
科学者らは研究室で火星に似た粘土にウンデカン酸を混合し、SAMのような実験を行って予測を検証した。予想通り、加熱するとウンデカン酸はデカンを放出しました。次に研究者らは、ウンデカンをドデカン酸から分離できること、ドデカンをトリデカン酸から分離できることを示す他の科学者によってすでに発表された実験に注目した。
著者らが研究で発見したもう一つの興味深い詳細は、サンプル中の脂肪酸について推定される炭素原子の数に関連しています。各脂肪酸の主鎖は、分子に応じて 11 ～ 13 個の炭素原子を含む長い直鎖です。非生物的プロセスでは、多くの場合、炭素原子数が 12 未満の短い脂肪酸が生成されることは注目に値します。
科学者らは、カンバーランドのサンプルには長鎖脂肪酸が含まれている可能性があるが、SAMは長鎖の検出に最適化されていないと述べている。
結局のところ、火星に送られた分子探索装置から推測できることは限られている、と科学者たちは言う。 「火星の生命に関する議論を解決するために、火星のサンプルを研究室に持ち帰って次のステップに進む準備ができています」とグラビン氏は語った。
/ScitechDaily から編集