ウェッブ望遠鏡はエウロパの表面に炭素源を発見し、地下に生命の生息に適した環境があることを示しました。

人類が夜空を見上げて以来、私たちは地球外の生命に興味を持ち続けてきました。科学者たちは現在、太陽系には生命に適した条件が整っている可能性のある場所がいくつかあることを知っています。そのうちの 1 つは木星の衛星エウロパです。この世界には塩辛い液体水の海が地下にあり、その量はおそらく地球上のすべての海を合わせた量の 2 倍に相当します。しかし科学者たちは、ヨーロッパの海に生命に必要な化学物質、特に私たちが知っている生命の普遍的な構成要素である炭素が含まれているかどうかをまだ確認していない。

現在、ジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用している天文学者たちは、エウロパの表面に炭素を発見しましたが、その炭素はおそらくこの海に由来していると考えられます。この発見は、ヨーロッパの海に居住可能な環境が存在する可能性を示唆している。

黒の背景に青と白の球体は、宇宙から見た地球の有名な写真「ブルーマーブル」を思い出させます。球の端はぼやけて拡散しており、観察者に面している北半球の大部分は濃い青色の斑点として見えます。大きな三日月形の白い斑点が観測者に向かって南半球の左側に沿って走り、より大きな球形の白い斑点が南半球の右側の中緯度を覆っています。南半球では、水色の領域がこれらの白い斑点に隣接しています。

木星の衛星エウロパは、太陽系の中で生命が存在できる数少ない世界の 1 つです。これまでの研究では、その水氷地殻の下には塩分を含んだ液体の水の海と岩だらけの海底があることが示されている。しかし、惑星科学者たちは、この海に生命に必要な化学物質、特に炭素が含まれているかどうかをまだ確認していない。

NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡からのデータを使用した天文学者は、エウロパの氷表面の特定の領域に二酸化炭素を発見しました。分析の結果、炭素は隕石やその他の外部源から供給されたものではなく、地下の海から来た可能性が高いことが示されました。さらに、その堆積は地質学的に最近のものです。この発見は、ヨーロッパの海の潜在的な居住可能性に対して重要な意味を持ちます。

「地球上では、生命は化学的多様性を好みます。多様性が多ければ多いほど良いのです。私たちは炭素ベースの生命です。エウロパの海の化学を理解することは、それが私たちが知っているように生命にとって敵対的であるか、それとも生命にとって良い場所であるかを判断するのに役立ちます」と、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターのジェロニモ・ビジャヌエバは述べ、この発見について説明した2つの別々の論文のうちの1つの筆頭著者である。

「私たちは現在、エウロパの表面に見られる炭素が海から来ているという観測証拠があると信じています。これは決して小さなことではありません。炭素は生物にとって不可欠な元素です」と、データを分析した2番目の論文の筆頭著者で、ニューヨーク州イサカにあるコーネル大学のサマンサ・トランボ氏は付け加えた。

NASAはヨーロッパクリッパー宇宙船の打ち上げを計画しています。この探査機はエウロパに数十回の接近飛行を実施し、エウロパが生命の存在に適した条件を備えているかどうかをさらに研究する予定である。

地表と海洋の接続

ウェーバーは、ヨーロッパの表面で二酸化炭素含有量が最も高い地域は「タラ地方」と呼ばれる地域であることを発見しました。表面の氷は破壊されており、地下の海と氷の表面との間で物質の交換があった可能性があります。

「ハッブル宇宙望遠鏡による以前の観測では、タラ・リッジョの海から塩が抽出されている証拠が示されました。今回、そこでも高濃度の二酸化炭素が見られます。これは、炭素が最終的には内海に由来する可能性があることを意味すると考えています」とトランボ氏は説明した。

「科学者たちは、エウロパの海が地表とどの程度つながっているかを議論している。その疑問がエウロパ探査の大きな原動力になったと思う」とビジャヌエバ氏は語った。「これは、氷を掘削して全体像を把握する前に、海の構成について基本的な何かを学んでいる可能性があることを示唆しています。」

2 つのチームは、ウェッブ近赤外分光器 (NIRSpec) 統合フィールドユニットからのデータを使用して二酸化炭素を測定しました。この機器モードでは、直径 1,944 マイルのヨーロッパの表面にわたって 200x200 マイル (320x320 キロメートル) の分解能でスペクトルを提供できるため、天文学者は特定の化学物質の位置を決定できます。

エウロパの地表では二酸化炭素は安定していません。したがって、科学者らは、二酸化炭素は最近の地質時代に供給された可能性が高いと述べており、この結論は若い地形の地域における二酸化炭素の濃度によって補強されている。

天文学研究大学協会のハイジ・ハンメル氏は、「これらの観測は天文台の時間のうちほんの数分しか費やさなかったが、この短い時間でも非常に重要な科学的研究を完了することができた。この研究はウェッブ望遠鏡で行える驚くべき太陽系科学のすべてへの最初の手がかりを提供するものである。」と述べた。彼女はウェッブの学際的な科学者であり、ウェッブによる最初の太陽系の周期保証時刻観測を主導しています。

ビジャヌエバ氏のチームはまた、エウロパの表面から水蒸気プルームが噴出している証拠も探した。 NASA のハッブル宇宙望遠鏡を使用している研究者らは、2013 年、2016 年、2017 年、2018 年にプルームの予備的な検出を報告しました。しかし、決定的な証拠を見つけるのは困難でした。

新しいウェッブのデータはプルーム活動の証拠を示さなかったため、ビラヌエバのチームは物質の噴出速度に厳しい上限を設けることができた。しかし、研究チームは、検出できなかったとしてもプルームの可能性を排除するものではないと強調した。

「これらのプルームが変化し、特定の時期にしか見られない可能性は常にあります。ウェッブ望遠鏡での観測中にエウロパでプルームは検出されなかったと100パーセントの確信を持って言えます」とハメル氏は述べた。この発見は、NASAのヨーロッパクリッパーミッションや欧州宇宙機関（ESA）の今後の木星氷月探査機（JUICE）への情報提供に役立つ可能性がある。

2つの論文は9月21日にサイエンス誌に掲載される。

ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡は、世界で最も重要な宇宙科学天文台です。ウェッブは太陽系の謎を解き明かし、他の星の周囲の遠い世界を覗き込み、宇宙の神秘的な構造と起源、そしてその中での私たちの位置を探求しています。ウェッブ望遠鏡は、NASA が主導し、欧州宇宙機関 (ESA) やカナダ宇宙機関などのパートナーと協力して進められている国際プログラムです。