宇宙生物学 惑星探査のための科学技術

ASTEP (Astrobiology Science and Technology for Exploring Planets) は、惑星探査に使用される技術と手法を進歩させる研究プロジェクトを支援するためにNASAによって設立されたプログラムです。その目的は、科学、技術、およびフィールド キャンペーンを優先しながら、宇宙生物学の研究を可能にし、地球外探査ミッションの計画を支援することです。

ASTEP は、NASA の宇宙生物学プログラムの 4 つの要素のうちの 1 つであり、科学ミッション局の惑星科学部門に属しています。NASA の公式説明によると、「ASTEP プログラムは、惑星の表面や地下を含む極限環境における生命の遠隔探索と特定を可能にする技術の開発を支援します。」^[1] ASTEP は、科学者が地球の表面と地球外天体の両方で宇宙生物学を研究できるようにする技術の発見に取り組んでいます。ASTEP の研究の中心は、地上フィールド キャンペーン、つまり研究者が研究対象地域に居住して行う長期遠征です。これらは、南極や海底などの遠隔地または過酷な場所で地球上で行われます。極限環境生物などの地球上の複雑でエキゾチックな生命を理解することで、科学者は、地球外生命を発見しようとするときに探すべき特性と探すべき場所をより明確に定義したいと考えています。

このプログラムは2001年から2014年まで実施され、その後アナログ研究による惑星科学技術（PSTAR）プログラムに統合されました。^[2]

ASTEP の資金提供を受けたプロジェクトでは、通常、フィールド調査キャンペーンを利用して、地球上で最も過酷な環境で極限環境生物の探索と研究を行っています。この研究が行われる環境は、太陽系の地球外惑星で予想される条件をシミュレートすることを目的としています。過去のフィールドワークでは、通常 2 つの領域が対象となっていました。北極と南極の気候は、火星などの他の多くの惑星で予想される低温を、探査機着陸地点の近くでシミュレートします。^[1]水中領域も、高圧、低光量、および温度変動の条件をシミュレートするため、研究対象となっています。この領域は、木星の衛星エウロパの下にあると予想される広大な液体の水の海を探索する提案されたミッションをシミュレートします。^[3]

ASTEPは、アクセスが困難な場所の極限環境下で生命を探索、特定、研究できる新たな探査技術や手法の開発を推進しています。このカテゴリに分類できるものは多岐にわたります。これまでの例としては、火星科学研究所などの研究所、サンプリング技術、火星探査車、タイタン着陸船（ホイヘンス）、潜水艇などがあります。^[4]テストエリアの近くに人間がいなくてもデータを収集できるため、自律システムが好まれます。フィールドキャンペーンは、提案された技術の概念実証およびデモンストレーションとして使用されます。これらは通常、実際のミッションで経験する可能性のある条件と課題をシミュレートする模擬ミッションでテストされます。これは、技術のミッション遂行と構造的耐久性における長所と短所を特定するのに役立ちます。

ASTEP は、新技術の実践だけでなく、フィールド キャンペーンでの観察と研究を通じて宇宙生物学についてさらに学ぶことを目指しています。収集したサンプルを分析することで、研究者は生物の熱、光、圧力、化学的な境界条件を判断できます。これらの生物がこれらの極限条件に適応し進化する方法を理解することは、地球外生物が使用する方法に似ている可能性があり、生命が見つかる場所についての手がかりとなります。もう 1 つの研究分野は、極限環境生物が残す環境フットプリント、つまり化学痕跡、地質構造などの生体分子またはバイオ シグネチャーです。これらの手がかりを特定すると、新しい生物学検索技術が生まれ、ミッション計画が簡素化されます。

• 深海熱水探査機 ( DEPTHX )
• 北極ガッケル噴出孔探検 (AGAVE)
• 北極火星アナログスヴァールバル探検 ( AMASE )
• モントレー湾水族館研究所の環境サンプル処理装置（ESP）

• 環境を乱さない氷下ロボット南極探査機 ( ENDURANCE )
• 北極火星アナログスヴァールバル探検隊（AMASE）サンプルリターン
• 生命と前生物化学のオアシス：先進的な水中ロボットによる熱水探査
• IceBite: 火星の氷床を採取するためのオーガーとサンプル採取システム^[5]
• VALKYRIE: 超深海自律型レーザー駆動キロワット級ヨーヨー型ロボット氷探査機^[要出典]
• 深海の極限環境における生命の自律的な探査、発見、およびサンプリング^[要出典]
• 小型軽量ロータリーハンマーオートゴーファーによる深部掘削とサンプリング^[要出典]
• 環境サンプル処理装置（ESP）を用いた深海熱水噴出孔微生物群集の探査

2011年のプロジェクトには以下が含まれていました: ^[要出典]

• 火星のメタンプルームトレーサー
• 惑星湖着陸機
• 火星のメタンの類似物としてグリーンランドの微量ガス放出を測定するための浅いボーリングホールアレイ (GETGAMM)
• ヴァルキリー: フェーズ2
• アタカマ砂漠の地下生命のロボット調査

ストロマトライトの形成は、10億年以上前に遡る微生物の歴史に関する重要な地質学的情報を提供します。近年、ASTEPは、祖先と似たストロマトライトを残す現代の微生物マットを研究することで、これらの層状化石がどのように形成されたかを研究しています。 ^[6]

ASTEPの機器開発プログラムは現在、火星表面のDNAの存在を検出するためのプロトタイプの開発に取り組んでいます。 ^{[1]このプロトタイプは、}ポリメラーゼ連鎖反応増幅技術を使用して、火星の氷やレゴリスで見つかったDNAを複製します。

アイスバイトプロジェクトには、氷を突き破る必要のある将来の火星探査のためのテスト ドリルが含まれています。この研究は、地質学的構成がフェニックス着陸地点に非常に似ている高地の南極の谷で行われています。^[1] 2009 年現在、科学者は 3 年間のミッションの第一段階を無事に完了しました。このミッションは、この地域の調査、科学機器の設置、将来のテスト場所の決定を目的としていました。^[1]

ASTEP の科学者チームは、ケイマン海溝の最西端にある広い尾根であるミッドケイマン拡大中心を調査しています。海洋生物は深海で極限状態に達します。深海では圧力が最も高く、海底の噴出孔から熱水とミネラル豊富な水が海に流れ込みます。プロジェクトの研究者は、地球外生命はこれらの噴出孔付近で見つかるエキゾチックな生命体に似ている可能性があると考えています。潜水艇Nereus は、ミッドケイマン拡大中心の深海にある熱水噴出孔システムを自律的に調査するために ASTEP によって開発されました。^[3]

ASTEP の支援の下で行われている研究についての認知度を高めるため、科学者たちは、地上のフィールドテストで遠隔地で科学研究を行っているときに、研究に関する情報を伝える手段としてブログをますます利用しています。科学者たちはまた、衛星アップリンクを介して博物館と連絡を取り、一般の人々と宇宙生物学について議論し始めています。^[4]最も有名なブログは、南極への毎年の遠征を行っている NASA の IceBite チームによって作成されています。

• アビオジェネシス
• NASA宇宙生物学研究所
• 太陽系外惑星システム科学のネクサス

1. Billings, L. (2008, 01 22). ASTEP について。Astrobiology から取得: https://web.archive.org/web/20100528091403/http://astrobiology.nasa.gov/astep/about/
2. Billings, L. (2008, 02 06). NASA 宇宙生物学ロードマップ 2008. 宇宙生物学から取得: https://web.archive.org/web/20100219093302/http://astrobiology.nasa.gov/roadmap/
3. Commodore, J. (2010, 02). NRA 提案者ガイドブック - 最終版。NASA から取得: http://www.hq.nasa.gov/office/procurement/nraguidebook/
4. German, C. (2009, 10 21). Astrobiology Magazine . ミッドケイメン海嶺の生命のためのオアシスから引用: http://www.astrobio.net/pressrelease/3287/oases-for-life-on-the-mid-caymen-rise
5. Marinova, M. (2010, 02 01). Astrobiology Magazine . IceBite ブログ「凍った世界に別れを告げる」より引用: http://www.astrobio.net/index.php?option=com_expedition&task=detail&id=3388&type=blog&pid=19
6. Peter Doran, PC (2010)。ASTEP およびその他の宇宙生物学フィールド キャンペーンの結果 II。
7. Schirber, M. (2010, 01 03). Astrobiology Magazine . First Fossil-Makers in Hot Water より引用: http://www.astrobio.net/exclusive/3418/first-fossil-makers-in-hot-water
8. Schirber, M. (2010, 02 15). Astrobiology Magazine . Detecting Our Martian Cousins より引用: http://www.astrobio.net/exclusive/3401/detecting-our-martian-cousins