米国のラトガース大学の研究チームが主導する新たな調査は、地球上の生命の起源は深海の熱水噴出孔という伝統的な「揺りかご」に根ざしているだけではない可能性を指摘している。小惑星や隕石の衝突によって形成された高温の鉱物を含む環境も、初期生命の化学の重要な段階を提供する可能性があります。

この論文の筆頭著者であるシア・チンクエマニ氏はインタビューで、「科学的な観点から見ると、生命が存在しなかった初期の地球がどのようにして最初の生命を生み出したのかはまだ分からない。何もないところからこのステップがどのようにして起こったのだろうか？」と語った。チンクエマニ氏は、2025 年にラトガース大学環境生物科学部を卒業し、海洋生物学と漁業管理の学士号を取得しました。この研究は、彼女が学部時代に完了した「リープフロッグ」科学研究の試みでもありました。

関連する総説論文がJournal of Marine Science and Engineeringに掲載され、生命が誕生した可能性のある地質環境の整理に焦点を当て、特に熱水系に焦点を当てた。熱水系とは、高温で鉱物に富んだ流体が岩石中を循環し、最終的には噴出して重大なエネルギー勾配と多様な化学条件を形成し、それによって複雑な反応を引き起こす場所である。この記事は、従来の深海の熱水噴出孔に加えて、隕石の衝突によって形成された熱水系にも注目し、この種の環境は初期の地球では非常に一般的だったが、長い間無視されてきた可能性があると考えている。

この論文には、シンクマニ氏とラトガース大学の海洋学者リチャード・ラッツ氏が連名で署名した。学部生にとって、筆頭著者として査読を主導することは、指導教官から「非常に異例な功績」と評された。ルッツ教授は、「学部生が論文に参加することは珍しいことではなく、教師も優秀な学生をプロジェクトに招待することが多い。しかし、学部生が筆頭著者としてこのような論文を出版することは、全く異なる意味を持つ」と語った。当初、この作業はチンクエマニの「海洋熱水噴出孔」コースの単なる課題でした。このテーマは彼女に考えることを要求しました。もし同様の熱水系が他の惑星に存在する場合、それらは生命を育むことができるのでしょうか?

シンクエマニ氏は、最初に任務を受け取ったときは「ほとんど何も分からなかった」と認めた。 「別の惑星での生命の起源について考えるのは、非常に非現実的な気分です。私はもともと純粋な生物学のほうに精通していましたが、このテーマをきっかけに、化学、物理学、さらには地質学にも興味を持ちました。」卒業後、彼女は授業の課題をより体系的な検討に拡張し、衝突によって形成された熱水系と深海の熱水噴出孔を比較しました。この論文は、5 回にわたる厳格な審査と 15 ページにわたる意見を経て、最終的に受理されました。

1970年代後半に発見されて以来、深海の熱水噴出孔は生命の起源の研究における「有力な候補」となっている。この環境では生態系全体を支えるのに太陽光を必要とせず、微生物はエネルギーとして硫化水素などの化学物質に依存し、光合成ではなく化学合成によって生存しています。熱水系の熱源は、地殻内の火山活動、または水と岩石の間の化学反応から得られます。マグマがなくても、冷たい深海の中に局所的な暖かい「オアシス」が形成されることがある。

チンクエマニの研究は、この伝統的な研究枠組みを継続し、生命の起源における衝撃駆動熱水系の潜在的な役割を強調しています。大きな隕石が地球に衝突すると、その膨大な運動エネルギーが瞬時に高温に変換され、周囲の岩石が溶けてしまいます。その後、衝突クレーターは冷却過程で水が蓄積し、中心部が非常に暖かく、周囲が水に囲まれた特殊な環境を形成した。熱水と鉱物は絶えず交換され、深海の熱水噴出孔のようなシステムを形成しています。 「湖の水に囲まれた高温の核が得られ、深海と同様の熱水系が形成されますが、熱源は火山ではなく衝突によってもたらされます」とチンクエマニ氏は述べた。

このような環境の真の進化と、それらが生命の化学をサポートする可能性を評価するために、この論文は、異なる時代の3つの典型的なクレーター事例を検討した。1つはメキシコのチクシュルーブ衝突クレーターで、これは約6500万年前に形成され、恐竜の絶滅事件に関連している。約3,100万年前に形成されたカナダ北極のホートン衝突クレーター。そしてインドのロナー湖は約5万年前に形成され、今も湖として存在しています。これらの衝突によって形成された熱水系は、数千年から数万年にわたって活動を続けることができ、単純な分子が徐々により複雑な有機構造に進化する時間枠を提供します。

研究者らは、隕石や彗星が頻繁に訪れていた初期の地球では、この種の衝突による熱水環境が現在よりもはるかに一般的であった可能性があり、したがって生命の誕生に過小評価されていた可能性があると考えている。「壊滅的」とみなされる天体衝突事象は、生命の誕生に必要な化学実験室も構築した可能性がある。このアイデアは、数十年にわたる深海の熱水噴出孔理論の蓄積を継続し、深海から湖、衝突クレーターの地下システムまで、生命の起源について考えられるシナリオを拡大します。

ルッツ自身も、深海の熱水噴出孔の研究における初期の先駆者の 1 人でした。ポスドク時代に、彼はアルビン潜水船に乗って海面下 1 マイル以上に潜り、完全な暗闇の中で繁栄した生態系を目撃しました。これらの航海は新しい研究分野を生み出し、「生命は太陽光がなくても存在できる」という科学界の理解を一新したと考えられている。 「私たちは深海の熱水噴出孔で生命が誕生した可能性について何年も議論してきました」とルッツ氏は語った。

チンクエマニによるこの総説は、既存の深海の証拠を統合しながら、衝撃駆動熱水系に関するますます最近の結果も紹介しており、どちらのタイプの環境も生命の初期段階における重要な化学反応を支援する可能性があると主張している。この視点の変化は、地球自体の歴史に関係しているだけでなく、地球外生命体の探査も示しています。科学界は、木星の衛星エウロパや土星の衛星エンケラドゥスなどの氷の衛星の下で活発な熱水活動が存在する可能性があり、同様の環境が火星の初期衝突クレーターで育まれたのではないかと推測しています。地球上の熱水流体と衝突システムが実際に生命を「予熱」できるのであれば、それらは将来の地球外生命体の探索に重要な手がかりや対象地域を提供する可能性もある。

シンクマニ氏自身にとって、この研究はむしろ人類共通の好奇心から生じたものである。彼女は現在、ニュージャージー州ケープメイにあるラトガース大学の水産養殖イノベーションセンターで技術者として働いており、海洋科学のさらなる研究の準備をしながら、水産養殖関連の科学研究に従事しています。 「人間の好奇心はほぼ無限です」と彼女は言いました。 「私たちは質問を続け、すべての起源を追跡しようとします。おそらく、生命が誕生した瞬間を正確に復元することは決してできないかもしれませんが、物事がどのように起こったのかを理解するためにできるだけ近づくことはできます。」