Perseverance、火星の古い岩石2個で高分子有機炭素を確認

NASAの火星探査機Perseverance（パーサビアランス）が調べた古い岩石2個から、有機炭素が確認されました。炭素原子が網目状につながった高分子有機炭素で、火星表面のごく浅い場所にも残っていました。この物質は生命活動によっても、生命を伴わない化学過程によっても形成されます。

古代の川が運んだ堆積物から検出

岩石があるのは、火星のジェゼロ・クレーター内にあるブライト・エンジェル層です。数十億年前、この地域では川が水と堆積物をクレーターへ運んでいました。底にたまった細かな粒子が固まり、調査対象となった泥岩になりました。

Perseveranceは複数の岩石を調査し、「チェヤバ・フォールズ」と名付けられた岩石から試料も採取しました。2025年9月には、同じ岩石を含む2個から生命活動の痕跡である可能性を持つ特徴が見つかったとNASAが公表しています。今回の研究では、その2個に有機炭素が含まれることが確認されました。

研究を共同で率いたのは、惑星科学研究所の研究員アシュリー・マーフィー氏と、探査装置の副主任研究者カイル・アッカート氏です。惑星科学研究所は、太陽系の探査に取り組む米国の独立した非営利研究機関で、火星を含む惑星や月、小惑星などを研究しています。

レーザーで岩石を傷つけずに分析

研究チームが使ったSHERLOC（シャーロック）は、探査機のロボットアームに取り付けられた装置です。レーザーを岩石に当てるラマン分光法で、鉱物や有機化合物を傷つけずに検出し、分布を調べます。高分子有機炭素は、地球の岩石や隕石にも見られる、炭素原子が複雑につながった物質です。

2個の泥岩の測定では、有機物を示す検出が数百件得られました。一方の岩石の内部では、後から形成された炭酸塩や硫酸塩の鉱物と有機物が一緒に見つかりました。もう一方では、主にケイ酸塩からなる岩石の基質と有機物が結び付いていました。

有機炭素は、古い細粒の堆積物と、その後に水による変化で生じた鉱物の両方に関連していました。この分布は、有機物が火星の地質史上、少なくとも2回の異なる時期に岩石へ入り込んだか、岩石内で形成された可能性を示しています。形成の仕組みは分かっていません。

地表近くで有機炭素が残った理由

高分子有機炭素は、露出した火星表面からわずか数マイクロメートル下で見つかりました。これは火星で報告された高分子有機炭素の検出として最も浅い場所です。火星の地表には、有機物を分解する放射線や日光、化学的に反応しやすい物質があります。

マーフィー氏は、火星に似た条件を再現した地上実験では、有機物の生存期間が分子の種類や周囲の鉱物などに左右されると述べています。同氏は、今回の物質自体が分解されにくいか、粘土などの鉱物や鉄に富む火星の土壌によって保護された可能性を挙げています。両方が作用した可能性もあります。

ブライト・エンジェルの試料採取地点は、別の探査機Curiosity（キュリオシティ）が有機物を検出したゲール・クレーターから3200キロ以上離れています。マーフィー氏は、数十億年前の火星の湖や川では、有機物が一部の場所に限らず広く存在した可能性があると述べています。

過去の検出と異なる測定方法

CuriosityのSAM装置は、ゲール・クレーターで有機分子や高分子を確認しています。SAMには試料を加熱し、発生した物質を質量分析で調べる測定方法があります。分子の混合物を分離して調べる方法も使い、硫黄や塩素などを含む有機物が検出されています。

PerseveranceのSHERLOCは、岩石を加熱せずにラマン分光法で有機炭素と鉱物の分布を調べました。今回の研究では、岩石の自然な表面と内部を露出させた表面の両方で、有機炭素に特有の信号が観測されました。SAMとSHERLOCでは分析手法が異なります。

過去には、Perseveranceが観測した蛍光信号が有機物と整合すると報告されていました。その後の研究では、信号と岩石中のリンやケイ素を含む物質の分布が比較されました。研究チームは、有機物の可能性を排除しない一方、観測された蛍光は無機物だけでも説明できるとしました。

試料の地球への持ち帰りを検討

PerseveranceとCuriosityには、ブライト・エンジェルの岩石に微生物の化石が含まれるかを決定するための大型の装置が搭載されていません。研究チームは、将来この場所の試料を地球に持ち帰れれば、より高い感度と解像度を持つ装置で鉱物や有機物を分析したいとしています。その分析を通じ、高分子有機炭素の起源や火星の有機物について理解を深める考えです。

NASAは、Perseveranceが採取した試料を回収し、地球に届ける方法を検討しています。新たな検討チームは2027年1月に作業を始め、2027年から2028年の冬に最終報告をまとめる予定です。チームは、提案されたミッションの要件や過去の取り組みから得られた教訓、現在の能力などを評価します。

従来案の一つでは、費用が約110億ドル（約1兆8,000億円）、地球への到着が2040年になると見積もられていました。別の評価では、約80億ドル（約1兆3,000億円）で2035年に持ち帰る案が実行可能とされました。NASAは新たな計画の宇宙機の設計や打ち上げ機、費用、帰還日を決めていません。