火星に生息する古代の微生物が、気候変動を引き起こし、自分たちを滅亡に追い込んだ可能性が高いという新たな研究が発表された。
Nature Astronomyに掲載された論文によると、水素を餌にしてメタンを排泄する微生物が、およそ37億年前に火星に大量に存在していた可能性が高く、その働きによって、自らの生存に適さない環境に火星を作り変えてしまい、絶滅への道を歩んでいた様子をコンピューターによってシミュレートした結果が詳細に記されている。
火星の古代環境をコンピュータでシミュレーション
フランス・パリにあるエコール・ノルマル・シュペリュール生物学研究所（IBENS）の宇宙生物学者ボリス・ソートレイ（Boris Sauterey）氏を中心とする研究チームは、複雑なコンピュータシミュレーションを行い、今回の結果を導き出した。
このコンピュータ・モデルは、火星の古代の大気と岩石圏をシミュレートし、火星での進化の初期段階において地球で見つかったものと同様の水素消費型微生物を追加した。その結果、地球でメタンを生成して火星を暖めた微生物が、火星では全く逆に惑星を冷やしていたことがわかったのだ。そのため、生存のための暖を求め、火星の地殻の奥深くに追いやられたという。
古代の火星は地球よりも二酸化炭素と水素が豊富で、初期の生命体が生存できる環境を形成するために、これらの温暖化ガスが必要だったはずだ。その代わりに、初期の微生物が大気から水素を奪い、メタンに置き換えたと考えられている。特に、火星は地球よりも太陽から遠く、もともと温度が低いため、温室効果ガスの発生を遅らせることができたのだ。その結果、火星の表面は赤い荒れ地となったのだ。
Space.comによると、ソートレイ氏は「古代の火星では、二酸化炭素と水素の分子が相互に作用する衝突誘発吸収効果と呼ばれるものによって、水素が非常に強力な温暖化ガスになっていました」と説明しているという。
「地球では、我々の惑星の大気は、かつての火星の大気ほど二酸化炭素が豊富ではないので、それは見られません。だから、微生物は、本質的に、より強力な温暖化ガスである水素を、より強力でない温暖化ガスであるメタンと交換したのです。これは、正味の冷却効果を持つことになります。」と彼は付け加えている。
生命は自滅する可能性があるのか？
この研究では、火星の表面温度が摂氏マイナス60度以下にまで低下したことについても説明している。そのため、火星表面の微生物は、マントルに比較的近い、より暖かい環境を作り出す地殻の奥深くへと入っていかざるを得なかったのだろう。
当初、微生物は火星表面の直下で生き延びることができたはずだ。ソートレイ氏と彼のチームは、火星探査ミッションがこれらの古代微生物の痕跡を発見する可能性のある3つの場所を特定した。そのうちの1つは、ジェゼロ・クレーターの古代の湖底で、NASAの探査機「パーサヴィアランス」が現在、古代生命の痕跡を探している場所だ。もうひとつは、ヘラス平原とイシディス平原の低平地の一部である。
研究者たちは、自分たちの理論の証拠を見つけるために、これらの古代の微生物が生き残っているかどうかを調べたいと考えている。火星のまばらな大気には、人工衛星によってメタンの痕跡が検出されている。
科学者たちは、今回の発見が、生命がどのような環境でも生来的に自立できるわけではなく、自らの存在基盤を誤って破壊することによって、容易に自滅しうることを示唆していると考えている。
ソートレイ氏は、「生命の材料は宇宙のどこにでもあります。つまり、宇宙では生命が定期的に現れる可能性があるのです。しかし、生命が惑星表面で居住可能な条件を維持することができないため、非常に速く絶滅してしまうのです。我々の実験は、非常に原始的な生物圏でさえ、完全に自己破壊的な効果をもたらすことが出来ることを示すので、さらに一歩進んだものです。」と、Space.comに語っている。
論文
- Nature Astronomy: Early Mars habitability and global cooling by H2-based methanogens
参考文献
- Space.com: Ancient Mars microbes triggered climate change that made it hard for them to survive
- Live Science: First Martian life likely broke the planet with climate change, made themselves extinct
研究の要旨
ノアキス代、火星の地殻は微生物生命にとって好ましい環境を提供していた可能性がある。塩水で飽和した多孔質のレゴリスが紫外線や宇宙線から守られた物理的空間を作り出し、溶媒を供給した。一方、地中の温度2や高密度で還元された大気の拡散は、エネルギーと炭素源としてH2やCO2を消費して廃棄物としてメタンを生成する単純な微生物生物を支えていたかもしれない。地球上では、水素栄養メタン生成は最も初期の代謝の一つであったが、初期の火星での実行可能性はこれまで定量的に評価されたことがない。本論文では、火星ノアキス代の水素栄養メタン菌の生息可能性を確率的に評価し、火星の大気と気候に対する生物学的フィードバックを定量的に評価する。その結果、地下での居住可能性は非常に高く、主に地表の氷の範囲によって制限されることがわかった。その結果、初期地球の海洋と同程度の生物量生産が可能であったことがわかった。しかし、メタン生成による大気組成の変化は、地球規模の冷却を引き起こし、初期の温暖な状態を終わらせ、地表の居住性を損ない、生物圏を火星地殻の奥深くに追いやったであろうことが予想される。私たちの予測の空間的な予測は、低・中緯度の低地が、地表またはその近傍でこの初期生命の痕跡を発見する良い候補であることを示している。
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