NASAの宇宙船が遠い惑星の氷の間欠泉に潜る

水曜日には、スクールバスほどの大きさの宇宙船が地球から10億キロ以上離れた真っ暗な宇宙空間から飛び出し、エンケラドゥスの南極から湧き出る氷の柱の中を突き進む予定だ。

土星の小さな衛星であるエンケラドゥスは、地球の月の6分の1にも満たない大きさですが、太陽系で最も興味深い天体の一つとなっています。NASAは今年初め、この衛星の間欠泉のような噴気に加え、氷の地殻の下には地球規模の海が存在することを確認しました。科学者たちは、水とエネルギーがあるところには生命が存在する可能性があると考えています。

最後のフライバイ

土星系探査に過去10年間を費やし、数々の驚異的な発見を成し遂げた由緒ある探査機カッシーニは、この時点で燃料の大半を使い果たしている。しかし、カッシーニの燃料が尽きる前に、NASAの科学者たちは土星の謎の衛星を最後にもう一度じっくりと観察すると発表している。水曜日には、探査機はエンケラドゥスの表面から50km以内（これまでで最も接近）まで降下し、噴煙の一つを通り抜ける予定だ。

探査機は、搭載されている分光計が100原子質量単位までの分子しか検出できないため、エンケラドゥスの海に生命体が存在するかどうかを判定することはできません。しかし、探査機はプルームの特徴を明らかにし、この小さな氷の世界への将来の周回ミッションを計画する科学者たちを支援するでしょう。このミッションでは、生命を発見できる能力が備わっているでしょう。

「エンケラドゥスの魅力は、着陸する必要がないことです」と、ワシントンD.C.のNASA本部で行われた記者会見で、カッシーニ計画の科学者であるカート・ニーバー氏は述べた。「エンケラドゥスは常に宇宙にサンプルを放出しています。私たちは、適切なタイミングで適切な軌道で通過するだけでいいのです。」

そんなに簡単だったらいいのに。現実には、これはNASAにとって数十年ぶりのエンケラドゥスへの最後の接近観測になる可能性が高い。たとえ新たなミッションのための資金が確保できたとしても（そのような資金は存在せず、当分の間確保される可能性も低い）、太陽系の外惑星への探査計画には何年もかかり、それらの探査機が土星に到達するために10億キロメートル以上もの距離を旅するには何年もかかる。

一度そこに到着すると、月の秘密を解き明かすのは容易ではないだろう。

将来の探査

NASAは太陽系への探査範囲を拡大する中で、新たな惑星の探査において3本柱の戦略を採用してきました。まず、1965年に火星に短期間滞在したマリナー4号のように、探査機を惑星の近傍まで飛ばします。次に、1971年にマリナー9号が赤い惑星を周回しました。そして最後に、1976年にバイキング1号が火星に着陸しました。そして今、カッシーニがエンケラドゥスに初のフライバイミッションを成功させました。次はオービターです。

しかし、NASAジェット推進研究所（カリフォルニア州）の太陽系探査担当副主任科学者ケビン・ハンド氏は、周回探査機では十分ではないかもしれないと述べている。地球外生命の兆候を求めて太陽系をくまなく探査する任務を負うハンド氏は、エンケラドゥスのプルーム（噴出物）で生命を発見する計算を行ったが、結果は悲惨なものだった。文字通り宇宙空間に海を噴き出す衛星は、太陽系外縁部の氷に覆われた水惑星の中で最も探査しやすいように思えるかもしれない。しかし、ハンド氏はそうは考えていない。

土星の衛星エンケラドゥスの内部を示す図。岩石の核と氷の地殻の間に、液体の水の海が広がっている様子がわかる。層の厚さは縮尺どおりではない。クレジット：NASA/JPL-Caltech

ハンド氏は、地球上の水1立方センチメートルあたりに1,000個から10万個以上の微生物が存在すると指摘した。しかし、エンケラドゥスの海にもっとふさわしいのは、南極最大の氷底湖であるボストーク湖だろう。ロシアによるこの湖の探査では、1立方センチメートルあたり約100個から1,000個の微生物が存在すると示唆されている。

エンケラドゥスに生命が存在するとすれば、それはおそらくその約10キロメートルの深海の底にある熱い熱水噴出孔で発生したものと考えられます。地球では、科学者が熱水噴出孔の細菌やその他の化合物の濃度を調べると、海底付近で多くのものが見つかります。しかし、海面に近づくにつれて、その生命の濃度は著しく低下します。

科学者たちは、エンケラドゥスから噴出する水蒸気は、氷殻が周期的に割れる際に発生すると考えています。水が蒸発すると、圧力差によって亀裂から上昇します。海底からずっと移動してきた微生物の一部が、表面近くまで上昇し、宇宙空間に吹き飛ばされる可能性もあります。

しかしハンド氏は、最も重い微生物のほとんどは、おそらくプルームに巻き込まれて月の重力から逃れるには重すぎると考えている。おそらく表面に落ちてしまうだろう。「その考えが間違っていることを願います」と彼はArsに語った。「私は滅多にそこまで悲観的になることはありませんから」

ハンド氏が悲観的な理由は、上記のすべてを考慮すると、探査機がたった一つの細胞を採取するには1万2000キロメートルのプルームを通過する必要があると計算しているからだ。ちなみに、水曜日にカッシーニがプルームを通過するのは数秒だ。

エンケラドゥスで生命を発見するのは、おそらく単に噴煙の中を飛行するだけでは済まないだろう。写真提供：NASA/JPL/宇宙科学研究所

だからといって、探査機が今週有益なデータを提供しないというわけではない。カッシーニは低高度を飛行することで、プルームのサンプルをより多く採取し、海とその下にある熱水噴出孔の化学組成をより深く理解できるはずだ。科学者たちは、熱水活動が活発になれば、そこに生命が存在する確率も高まると考えている。

しかし、ハンド氏の言う通りだとすれば、今後数十年以内に周回ミッションを実施しても、エンケラドゥスの氷に覆われた表面の下に何があるのかという究極の疑問に答えることはできないだろう。その謎を解明するには着陸機が必要だが、それは当分の間実現しそうにない。というのも、木星の氷に覆われた衛星エウロパとその100キロメートルの海は、NASAの予算を管轄する下院小委員会の委員長を務めるヒューストン在住の共和党員、ジョン・カルバーソン氏にとって、より優先度の高い課題だからだ。カルバーソン氏は、NASAが2020年代初頭にエウロパ周回機と着陸機を打ち上げるよう働きかけている。NASAがエンケラドゥスの周回機または着陸機の打ち上げを検討する前に、このミッションを完了させる必要がある。

そして、ハンド氏や、エウロパのほうがより良いターゲットかもしれないと考える他の多くの科学者たちも、その考えには同意している。

「エンケラドゥスの噴煙なら、絶対に行ってサンプルを採取すべきだ」と彼は言った。「しかし、最新の輝く天体を追いかけすぎないように注意しなければならない。15年前、ガリレオが木星の周回軌道に乗っていた頃を思い出してほしい。誰もがエウロパに行かなければならないという考えに賛同していたのだ。」

エンケラドゥスもいつかは探査の番が来るに違いない。この小さな惑星はあまりにも魅力的で、無視することはできない。しかし、その秘密は今後数十年にわたって確実に守られるだろう。