塩の結晶が示す、エンケラドスの氷の下の生命の手がかり

土星の衛星エンケラドゥスの氷の下にある海の成分を、地表の鉱物から読み解ける可能性を示す室内実験が報告された。どの鉱物が海の情報をもっともよく残すかという問いに対し、ナトロン（炭酸ナトリウムを主成分とする鉱物）が有力な候補として浮上した。

研究チームは英国のダイヤモンド・ライト・ソースの研究者らで、塩化ナトリウムと炭酸ナトリウムを含む溶液を冷却し、強力なX線で凍結の過程を観察した。三次元画像とX線の散乱から、成長中のナトロンが周囲の液体を小さな空洞として取り込むことが確かめられた。結晶が大きいほど取り込みやすく、約3800個の粒子のうち液体を含んだのは約3%だったが、最大のサイズ区分にある29個はすべて含んでいた。この性質から、結晶は閉じ込めた時点の水を保存する容器になりうると考えられる。地球の古い塩の堆積物では、蒸発の過程で閉じ込められた微生物の細胞が見られた可能性があると報告されているが、今回の実験では生物材料を保存できるかは検証されていない。論文は、周囲の鉱物が放射線から試料を守る可能性にも触れている。

ここで注意すべきは、閉じ込められた水が海の水そのものとは限らない点である。実験の溶液は、カッシーニ探査機の観測から推定された濃度の約5倍に設定されていた。結晶を観察できる大きさに育てるための工夫だが、濃い溶液では氷より先にナトロンが育ち、ほぼ元の組成の水を取り込むと想定される。一方、海に近い薄い溶液では氷が先にできて塩分が残った水が濃縮され、後から生じたナトロンはより塩辛い液体を取り込む可能性がある。どちらの経緯かは結晶の形や周囲の物質から見分けられるかもしれない。探査には、鉱物を見つけることと、その生成の履歴を読むことの両方が求められることになる。

宇宙産業にとっての意味は、探査機の観測装置と試料採取の設計に直結する点にある。研究チームは、将来の探査機に高感度の近赤外線観測装置を載せ、ナトロンを特定して採取地点を決めることを提案している。ナトロンはまだエンケラドゥスの表面で確認されていないため、遠隔で鉱物を見分ける装置の性能が問われる段階だ。噴出孔に近い新しい堆積物が有望とされ、大きく塩分を含む粒子ほど噴出孔の近くに落ちやすいと考えられている。温度の高い地形では結晶から水が失われる可能性もあるため、採取の場所と堆積物の状態の両方を見極める必要がある。

日本の製造業にとって、この研究がすぐに発注につながるわけではない。ただ、関わりうる部分は具体的にある。極低温、真空、放射線が重なる環境で動く近赤外線の光学部品や検出器、試料を劣化させずに保持・運搬する容器や温度管理の部材は、いずれ材料と部品の信頼性が問われる分野である。低温での材料の収縮や放射線への耐性を地上の模擬環境で示せる企業は、探査機の試料系を設計する段階で候補になりうる。まずは試験環境と評価データを整えておくことが、現実的な第一歩だと考えられる。

※ 内容の紹介はここまでです。続きは元記事をご覧ください。