生物地球化学者、アポロの月サンプルを初期地球解明に活用

36億年前の地球大気の謎を、月面のアポロサンプルから読み解く研究が進んでいる。東京の地球生命科学研究所で博士号取得を目指すJared Landryが、月面に記録された古い地球大気の痕跡を分析し、初期地球の環境を推測する取り組みを、2026年のパリの学会で発表した。

地球の歴史を遡る際、地質学者と宇宙生物学者を悩ませてきた問題がある。地球は活発な地質活動と大気風化により、初期段階の環境を示す手がかりの多くが失われてしまったからだ。これまでの研究方法では、数十億年前の大気組成を直接知ることが難しい。Landryの着眼点は異なる。地球から放出されたガスが、過去数十億年にわたって月面に堆積・記録されているという仮説に基づいている。地球の上層大気から放出された化学物質は電離され、その後、太陽からの磁化した太陽風によって月面へと運ばれる。この過程は今なお続いており、Landryはとくにアルケアンエオン（25～40億年前）のうち、36億年前の時期に焦点を当てている。

分析の結果、月面サンプルは初期地球の大気がいくつかの特徴を持っていたことを示唆している。その一つが、硫黄が現在より圧倒的に豊富だったという点だ。また、二酸化炭素の濃度は現在の約100倍に達していたと考えられる。この発見は「暗い若い太陽の逆説」と呼ばれる謎を解くヒントになる。36億年前、太陽はいまより光を放出していなかったにもかかわらず、地球には液体の海が存在していたはずだ。従来の推定では、そのために必要な温室効果ガスの量は現在の大気の10分の1程度と見積もられていたが、Landryのモデルは二酸化炭素とメタンが大量に存在し、その量がちょうどその範囲内だったことを示している。硫黄に関しては、その豊かさを維持するため、現在とは異なるメカニズムが働いていたはずだと推測される。例えば水文活動が今より低かったか、環境がより冷却されていたのか、いずれかの条件が必要だったと考えられる。

これらの知見が重要なのは、生命が誕生し進化した環境を理解する上で、大気組成が決定的な役割を果たすからだ。大気は表面プロセス、分子濃度、気候のすべてを支配する。初期地球の硫黄豊富な大気は、水中環境で前生物的および生物学的な多くの反応経路を開いたと考えられ、複雑な有機物の合成を促進したはずだ。月面サンプルの分析というアプローチは、火星やフォボス、さらには外太陽系の氷衛星といった他の天体に対しても応用できる可能性がある。

日本の製造業・部品サプライヤーにとって、この研究の展開は潜在的な機会を秘めている。月面サンプルの採集と分析には、高精度の測定・分析機器、サンプル採取装置、極低温環境での検出器など、多くの先進技術が必要とされる。月面資源探査や宇宙科学ミッションの拡大に伴い、こうした機器や部品の需要は増加する見通しが強い。初期地球の環境解析という基礎科学の進展が、最終的には月面採掘やサンプルリターン計画といった実探査へと結びつき、そこで求められる製造技術の高度化が進むと予想される。

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