居住性 火星の環境は、化学的、物理的、地質学的、地理的な特性によって形成されます。これらの要因の個別の測定だけでは、環境が居住可能であると判断するには不十分かもしれませんが、測定値の合計は、居住可能性の高低を予測するのに役立ちます。[ 30 ] 銀河宇宙放射線 からの保護に重点を置いています。[ 31 ] [ 32 ]
科学者たちは居住可能性を決定するための最小限のパラメータ数はわかっていませんが、それが下の表の1つか2つの要因よりも多いことは確かです。[ 30 ] [ 30 ] [ 33 ] [ 33 ] [ 34 ]
過去 最近のモデルでは、 CO 2 の 濃密な大気があったとしても、初期の火星は地球がこれまで経験したことのないほど寒かったことが示されています。[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] 衝突や火山活動に関連した一時的な温暖な状況は、ノアキアン 後期の谷網の形成に有利な条件を生み出した可能性がありますが、ノアキアン中期から後期にかけての地球全体の状況はおそらく氷に覆われていたでしょう。火山活動や衝突による環境の局所的な温暖化は散発的であったでしょうが、火星の表面に水が流れる出来事は数多くあったはずです。[ 38 ] ヘスペリアン 中期以降、居住可能性が低下したことを示しています。正確な原因はよくわかっていませんが、初期の大気の喪失、衝突による侵食、またはその両方を含むプロセスの組み合わせに関連している可能性があります。[ 38 ] [ 39 ]
アルガ・クレーターには、衝突時に存在していた場合、古代のバイオシグネチャー を保存している可能性のある衝突ガラス の堆積物があると考えられている。 [ 40 ] 火星の磁場 の消失は、大気の消失と放射線の増加を通じて地表環境に大きな影響を与え、この変化は地表の居住可能性を著しく低下させた。[ 41 ] 太陽風 による侵食から保護され、火星の地表に液体の水が存在するために必要な濃密な大気が維持されていた。[ 42 ] 永久凍土 、つまり地下の氷層に閉じ込められた。[ 38 ]
地球上での観測と数値モデリングにより、地殻に氷が存在する場合、クレーター形成衝突によって長期にわたる熱水系 が形成される可能性があることが示されています。たとえば、130 km の大きさのクレーターは、最大 200 万年間活発な熱水系を維持できる可能性があり、これは微細な生命が出現するのに十分な期間ですが[ 38 ] [ 43 ] 。
2013年にNASAのキュリオシティ 探査車[ 44 ] 硫黄 、窒素 、水素 、酸素、リン 、そしておそらく炭素 、さらに粘土鉱物を特定し、中性で低塩分の、はるか昔の水環境（おそらく湖か古代の川床）を示唆した。[ 44 ] 2013年12月9日、NASAは、エオリス・パルス を調査したキュリオシティ の証拠に基づき、ゲール・クレーターには 微生物の生命 にとって住みやすい環境であった可能性のある古代の淡水湖 があったと報告した。[ 45 ] [ 46 ] 磁場の発見 [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] 火星に 生命が実際に存在したことの証拠ではない。もし存在していたとすれば、それはおそらく微生物 であり、液体中または堆積物中に共同で存在し、それぞれ自由生活またはバイオフィルム として存在していたと考えられる。[ 41 ] 地球上の類似物 の探査は、火星で生命の兆候を探す最適な方法と場所に関する手がかりを提供する。[ 51 ]
地球上で生命の痕跡を保存することが示されているインパクトタイトは 火星で発見されており、もし火星に生命が存在していたならば、古代の生命の痕跡が含まれている可能性がある。[ 52 ]
2018年6月7日、NASAはキュリオシティ 探査車が30億年前の堆積岩から有機分子を発見したと発表した。[ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]
居住可能な条件がどのように終了したかについての研究は継続中です。2024 年 10 月 7 日、NASA は、キュリオシティに搭載された過去 3 年間のサンプルの結果から、レゴリス中の 炭素 13 と酸素 18 の 濃度が高いことから、初期の火星の大気は、生命に適した地表水を維持できるほど安定していた可能性は以前考えられていたよりも低く、急速な湿潤乾燥サイクルと非常に高塩分の極低温塩水がその潜在的な説明となる可能性があると発表しました。[ 57 ] [ 58 ]
現在 火星に生命が存在する（または存在していた）とすれば、生命の痕跡は、現在の厳しい地表環境から離れた地下で発見されるか、あるいは最もよく保存されている可能性がある。[ 59 ] 永久凍土 層は地表からわずか数センチメートル下にあり、塩水は それより数センチメートル下では液体になるが、それほど深くはない。ヘラス盆地の最も深い場所でさえ水は沸点に近いので、地下水が突然放出されない限り、現在の状態では火星の地表で液体の状態を長く保つことはできない。[ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]
これまでNASAは火星で「水を探す」戦略をとっており、バイキング 計画以降、火星で生命のバイオシグネチャーを直接探査したことはない。宇宙生物学者の間では、現在居住可能な環境を見つけるには火星の地下にアクセスする必要があるかもしれないという共通認識がある。[ 59 ] 放射線 や衝突事象 から保護してくれる可能性がある。 [ 63 ]
累積的な影響 キュリオシティ 探査車は、年間 76 mGy の電離放射線レベルを測定した。[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 70 ] [ 72 ] [ 73 ] DNA とRNA への累積的な損傷により、火星で生存可能な休眠細胞を回収できるのは、惑星表面から7.5メートルより深い場所に限られると計算した。[ 72 ] 胞子 状態では表面で18,000年しか生存できない。ExoMarsローバーが到達できる最大の深さである2メートルでは、岩石 の種類にもよるが、生存期間は90,000年から50万年になる。[ 74 ]
キュリオシティ 探査車に搭載された 放射線評価検出器 （RAD）装置によって収集されたデータから、表面での吸収線量は年間76 mGyであることが明らかになり [ 75 ] 電離放射線は 、特に水、塩類、有機分子などの酸化還元感受性成分の化学組成と構造に強く影響を与える」[ 75 ] 。火星の有機化合物 の発生源（隕石、地質、生物）に関わらず、その炭素結合は電離荷電粒子放射線によって切断され、周囲の元素と再構成される可能性がある[ 75 ] 。これらの改良された地下放射線推定値は、深さの関数として考えられる有機バイオシグネチャー の保存の可能性、および表面下に休眠状態で残された可能性のある微生物または細菌生命体の生存時間についての洞察を与えてくれる。[ 75 ] 現場での 「表面測定と地下推定により、火星表面の最上部数メートルにおける、掘り起こされて電離放射線にさらされた後の火星有機物の保存期間が制限される」と結論付けている。[ 75 ]
2017年9月、NASAは、火星 表面の放射線 レベルが一時的に2倍になり、同月半ばに発生した大規模で予期せぬ太陽嵐 により、これまで観測されたどのオーロラよりも25倍明るいオーロラが発生したと報告した。 [ 76 ]
紫外線 紫外線放射に関しては、2014年の報告書[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] [ 79 ] [ 80 ]
繰り返し出現する傾斜線 繰り返し斜面線状構造 (RSL) は、一年の中で局所的な気温が氷の融点を超える時期に、太陽に面した斜面に形成されます。この筋は春に成長し、晩夏に広がり、秋に消えていきます。これは、何らかの形の液体の水が関与している以外には、他の方法でモデル化することは困難ですが、筋自体は二次的な効果であり、レゴリスの湿り気の直接的な指標ではないと考えられています。これらの構造は現在、何らかの形の液体の水が関与していることが確認されていますが、その水は生命にとって冷たすぎるか塩分が高すぎる可能性があります。現在、これらは潜在的に居住可能であるとみなされ、「不確実な領域、特別な領域として扱われる」とされています。[ 94 ] [ 95 ] [ 96 ] [ 97 ] [ 98 ] [ 99 ]
水の熱力学的利用可能性（水分活性 ）は、地球上、特に高塩分環境では微生物の増殖を厳しく制限しており、塩水のイオン強度が火星の居住可能性に対する障壁となっていることが示唆されている。実験によると、火星では二価イオンが遍在することで極端に高くなるイオン強度 が、「生物学的に利用可能な水が存在するにもかかわらず、これらの環境を居住不可能にする」ことが示されている。[ 100 ]
窒素固定 炭素に次いで、窒素は 生命に必要な最も重要な元素であると言えるでしょう。そのため、硝酸塩の存在と分布に関する疑問を解明するには、0.1%から5%の範囲で硝酸塩の測定が必要です。大気中には窒素（ N₂として）が低濃度で存在しますが、これは生物による 窒素固定を 支えるには不十分です。[ 101 ] 硝酸塩 の形で存在する窒素は、植物の成長に必要な栄養素として、また化学プロセスでの利用のために、人類の探査にとって貴重な資源となる可能性があります。地球上では、砂漠環境では硝酸塩と過塩素酸塩が相関関係にありますが、火星でも同様のことが言えるかもしれません。火星では硝酸塩は安定しており、古代火星では衝突による熱衝撃や火山噴煙の落雷によって形成されたと考えられています。[ 102 ]
2015 年 3 月 24 日、NASA は、キュリオシティ探査車に搭載された SAM 機器が、地表堆積物を加熱することで硝酸塩を検出したと報告した。硝酸塩中の窒素は「固定」状態であり、生物 が利用できる酸化形態であることを意味する。この発見は、古代の火星が生命にとって住みやすい環境であった可能性があるという考えを裏付けている。[ 102 ] [ 103 ] [ 104 ] [ 105 ] [ 105 ] [ 106 ]
対照的に、生命に不可欠と考えられている化学栄養素の1つであるリン酸塩は、火星では容易に入手できる。[ 107 ]
低圧 火星表面の居住可能性の推定をさらに複雑にしているのは、火星表面の圧力に近い圧力下での微生物の増殖についてほとんど知られていないという事実である。一部のチームは、一部の細菌が25ミリバールまで細胞複製できる可能性があると判断したが、それでも火星の大気圧（1～14ミリバール）よりは高い。[ 108 ] 濃縮無酸素雰囲気下で増殖を示したのは Serratia liquefaciens [ 108 ]
2025年9月10日、NASAはパーサビアランス・ローバーが火星でこれまでに発見された中で最も有力な生命の兆候を発見したと発表した。それは古代地球の微生物生命に似たリン酸鉄 有機分子の 環である。[ 109 ]
考えられるバイオシグネチャー 2017年5月、西オーストラリアのピルバラ・クラトン で発見された34億8000万年前のガイセライト やその他の関連鉱物堆積物（温泉 や間欠泉の周辺でよく見られる）の中に、地球 上の 陸上で知られている最古の生命の痕跡が見つかった可能性がある。 [ 168 ] [ 169 ] 生命の初期痕跡 を探すのに最適な場所を決定するのに役立つかもしれない。 [ 168 ] [ 169 ]
隕石 2018年現在、火星隕石は 224個知られている（そのうちいくつかは複数の破片として発見されている）。[ 213 ] ALH84001 で発見された微細な形態学的特徴は 生物形態で あると主張しているが、この解釈は非常に議論の的となっており、この分野の研究者の大多数には支持されていない。[ 214 ]
地球の地質試料中の過去の生命を認識するための7つの基準が確立されている。それらの基準は以下のとおりである。[ 214 ]
試料の地質学的状況は、過去の生命の存在と矛盾しないか？ 試料の年代と地層上の位置は、生命が存在した可能性と矛盾しないか？ サンプルには細胞形態やコロニーの痕跡が含まれていますか？ 生体鉱物が化学的または鉱物的な不均衡を示しているという証拠はありますか？ 生物に特有の安定同位体パターンを示す証拠はありますか？ 有機バイオマーカーは存在しますか？ その特徴はサンプル固有のものですか？ 地質試料中の過去の生命の存在が一般的に認められるためには、基本的にこれらの基準のほとんどまたはすべてを満たす必要がある。火星の試料でこれら7つの基準すべてを満たしたものはまだない。[ 214 ]
ALH84001 電子顕微鏡により、隕石の破片ALH84001に細菌のような構造が発見された。 1996年、これまでに回収された火星隕石の大部分よりもはるかに古い標本である火星隕石ALH84001は、 デビッド・S・マッケイ 率いるNASAの科学者グループが、岩石が遠い昔に火星のバクテリアを宿していたことで最もよく説明できると考えられる微細な特徴と地球化学的異常を報告したことで、大きな注目を集めた。これらの特徴のいくつかは、既知の生命体よりもはるかに小さいことを除けば、地球のバクテリアに似ていた。この主張をめぐって大きな論争が起こり、最終的にマッケイのチームが生命の証拠として挙げたすべての証拠は、非生物学的プロセスで説明できることが判明した。科学界はALH 84001に古代火星生命の証拠が含まれているという主張を概ね否定しているが、それに関連する論争は、現在では宇宙生物学の発展における歴史的に重要な瞬間と見なされている。[ 215 ] [ 216 ]
ナクラ隕石
シャーゴッティ シャーゴッティ隕石は、重さ 4キログラム（8.8 ポンド） の火星隕石で、 1865年8月25日にインドのシャーゴッティ に落下し、目撃者によってほぼすぐに回収された。 [ 223 ] 輝石 で構成されており、数世紀にわたって地球に落下する前の水による変質を受けたと考えられている。内部の特定の特徴は、バイオフィルムとその関連する微生物群集の残骸を示唆している。[ 214 ]
生痕化石のような構造 生物と基質の相互作用とその産物は、生物の行動の直接的な証拠となるため、地球上で重要なバイオシグネチャーです。[ 227 ] [ 228 ] [ 229 ] [ 230 ] [ 231 ] [ 232 ] [ 233 ]
火星探査車キュリオシティ によるベラ・ルービン尾根での観測では、ゲール・クレーター内の河川湖沼環境で堆積した堆積岩中に保存されたミリメートル単位の細長い構造が明らかになった。形態計測データと地形データは、火星の地質学的特徴の中で棒状の構造に特有のものであり、生痕化石がこれらの独特な特徴に最も近い形態学的類似物であることを示している。[ 234 ]
火星隕石からマイクロトンネルが発見されている。これらは直線から曲線まで様々な形状のマイクロトンネルで構成されており、炭素濃度が高い領域が含まれている可能性がある。曲線状のマイクロトンネルの形態は、玄武岩質ガラスに見られる微生物侵食痕跡など、地球上の生物起源の痕跡と一致している。[ 235 ] [ 236 ] [ 233 ]
チェヤヴァ滝 チェヤヴァ滝の岩 2025年9月10日、NASAは、パーサビアランス 探査車がジェゼロクレーターの 岩石コア（「サファイアキャニオン」）から「潜在的なバイオシグネチャー」を発見したと報告した。これはチェヤバ 滝岩と名付けられ、古代の微生物活動の可能性と一致する特徴を示している。[ 19 ] [ 237 ] [ 238 ] [ 239 ] 還元反応による鉱物の特徴を持つ有機炭素を含む 泥岩が 明らかになった。持ち帰られたサンプルによって、これらの鉱物、有機物、および組織の起源が解明される可能性がある。[ 20 ]
このバイオシグネチャーが確認されれば、約35億年前に火星に微生物生命が存在していたことになる。地質学者のマイケル・ティス氏 によると：[ 240 ]
チェヤバ滝の調査結果が最終的に火星における古代生命の証拠につながるならば、それは遠い昔、ほぼ同時期に、2つの異なる惑星に同じ方法でエネルギーを得る微生物が存在していたことを意味する。これは、初期生命は起源の場所に関わらず、このような方法で生き延びる方法を習得した可能性を示唆している。
同じ有機物は、火山活動のような「高温条件」を必要とする非生物学的プロセスによっても生成される可能性があります。岩石の位置から、それが水中にあったことが示唆され、その地域では過去の火山活動は検出されていません。[ 240 ]
NASA-ESA火星サンプルリターン ミッションは、パーサビアランスが採取したサンプルを回収し、地球に持ち帰るように設計されました。このミッションは「財政的に持続不可能」とみなされ、トランプ政権 によって中止が提案されました。[ 241 ]
間欠泉 火星の間欠泉から砂を含んだ噴流が噴出する様子を描いた、アーティストによる想像図。
冷たい間欠泉のような噴火によってできたと思われる、暗い砂丘の斑点のクローズアップ。
南極の氷冠の季節的な霜と融解により、太陽光によって厚さ 1 メートルの氷にクモの巣状の放射状の溝が刻まれる。その後、昇華した CO 2 と恐らく水が内部の圧力を高め、暗い玄武岩質の砂や泥と混ざった冷たい流体の間欠泉のような噴出を引き起こす。[ 243 ] [ 244 ] [ 245 ] [ 246 ] [ 247 ]
ハンガリーの科学者チームは、間欠泉の最も目立つ特徴である暗い砂丘の斑点とクモの巣状の溝は、氷冠の下で越冬する火星の光合成微生物のコロニーである可能性があると提唱している。早春に 太陽光が 極に戻ると、光が氷を透過し、微生物は光合成を行い、周囲を温める。通常、薄い火星の大気中ではすぐに蒸発する液体の水のポケットが、上層の氷によってそれらの周りに閉じ込められる。この氷の層が薄くなると、微生物が灰色を通して見えるようになる。層が完全に溶けると、微生物は急速に乾燥して黒くなり、灰色のオーラに囲まれる。[ 248 ] [ 249 ] [ 250 ] [ 251 ] [ 252 ] アーサー・C・クラークは、これらの構造が 宇宙生物学的 観点から研究に値すると主張してきた。[ 253 ]
多国籍のヨーロッパチームは、クモの巣穴に年間の解凍サイクル中に液体の水が存在する場合、特定の微小生命体が太陽放射から保護されながら後退して適応できるニッチを提供する可能性があると示唆している。[ 254 ] 有機物 、微生物 、あるいは単純な植物がこれらの無機構造物と共存する可能性を検討しており、特にそのメカニズムに液体の水と地熱 エネルギー源が含まれる場合はなおさらである。[ 247 ] [ 247 ] 火星間欠泉ホッパー 着陸機を開発することが提案されている。 [ 255 ]
ミッション
火星2号 火星探査機マーズ1号 は1962年に火星に向けて打ち上げられた最初の宇宙船でしたが[ 276 ] マーズ2号 とマーズ3号 が火星に打ち上げられ、地表の岩石の性質、土壌の表面密度の高度プロファイル、熱伝導率、火星表面で検出された熱異常に関する情報が得られました。この計画により、火星の北極冠の温度は-110 ℃（-166 °F） 以下であり、火星の大気中の水蒸気量は地球の5000分の1であることがわかりました。生命の兆候は見つかりませんでした。[ 277 ]
火星探査計画AMSの軌道上からの生命の兆候は発見されなかった。降下機マーズ2号は着陸時に墜落し、降下機マーズ3号は プトレマイオス・クレーター への着陸から1.5分後に打ち上げられたが、わずか14.5秒しか作動しなかった。[ 278 ]
バイキング 探査機液体の水は既知の生命と代謝 に必要であるため、火星に水が存在していた場合、それが生命を支えていた可能性は決定的なものであったかもしれない。バイキング 探査機は、多くの地域で河川の谷、浸食、そして南半球では分岐した小川の証拠を発見した。[ 281 ] [ 282 ] [ 283 ]
フェニックス 着陸船、2008年フェニックス 宇宙船の想像図フェニックス計画は、 レゴリス の「居住可能領域」を探すことであり、もう1つの主要な目的は、火星の水の地質学的歴史を研究することでした。着陸機には、レゴリスに浅い溝を掘ることができる2.5メートルのロボットアームがありました。レゴリス中のイオン と火星の抗酸化物質 の量と種類を分析する電気化学実験が行われました。バイキング計画のデータによると、火星の酸化剤は緯度によって変化する可能性があり、 バイキング2号 バイキング1号 フェニックスは さらに北に着陸しました。[ 301 ] フェニックス の 過塩素酸塩 が 含まれており、以前考えられていたほど生命に優しいものではない可能性があることが明らかになった。[ 302 ] [ 303 ] [ 209 ] 2 の存在を示した。[ 304 ] 4 − 、1.4 ppmのClO 3 − 、および16 ppmのNO 3 − が見つかり、これらは火星起源である可能性が高い。ClO 3 − は、ClのUV酸化とClO 4 − のX線放射線分解の両方によって生成されるClO 2 − またはClOなどの他の高酸化性オキシ塩素の存在を示唆している。したがって、非常に難分解性で/または十分に保護された（地下の）有機物だけが生き残る可能性が高い。[ 305 ] フェニックスWCL の最近の分析では、 フェニックス 土壌中のCa(ClO 4 ) 2 は 、おそらく 600 Myr もの間、いかなる形態の水とも相互作用していないことが示されました。もし相互作用していたとしたら、液体の水と接触した溶解度の高い Ca(ClO 4 ) 2 はCaSO 4 のみを形成したはずです。これは、液体の水との相互作用が最小限またはまったくない、非常に乾燥した環境を示唆しています。[ 306 ]
パーサビアランス 探査車）NASAの火星2020 ミッションには、パーサビア ランス探査車が含まれています。2020年7月30日に打ち上げられたこの探査車は、火星の宇宙生物学的に 重要な古代環境を調査することを目的としています。これには、火星の表面地質学的プロセスと歴史、過去の 居住可能性 の評価、およびアクセス可能な地質物質内にバイオシグネチャー が保存されている可能性が含まれます。[ 320 ] パーサビアランスは 火星に5 年158 日間 滞在しています。
2024年6月に火星で発見されたチェヤバ滝の 岩石は、NASAによって「潜在的なバイオシグネチャー」に指定され、 パーサビア
将来の宇宙生物学ミッション ExoMarsは、欧州宇宙機関（ESA）と ロスコスモス が現在開発中の、欧州主導の複数宇宙船計画であり、2016年と2020年に打ち上げを予定している。[ 321 ] 生命の痕跡 を探すことである。2メートル（6.6 フィート） のコアドリルを備えた探査車が、液体の水が存在する可能性のある地表下の さまざま な深さ、および微生物や有機生命の痕跡が宇宙放射線に 耐えられる可能性のある場所をサンプリングする。[ 49 ] [ 322 ] 火星サンプルリターンミッション – 提案されている最良の生命探査実験は、火星から採取した土壌サンプルを地球上で調査することです。しかし、火星から地球への数ヶ月の輸送中に生命維持装置を提供し維持することの難しさは未解決のままです。まだ不明な環境および栄養要件を満たすことは困難であるため、「炭素ベースの有機化合物を調査することは、培養に基づくアプローチとは対照的に、持ち帰られたサンプル中の生命の潜在的な兆候を探すためのより実りあるアプローチの1つとなるだろう」と結論付けられました。[ 323 ]
火星における人間の居住可能性 水が存在する 火星は、地球を除けば、太陽系 の惑星の中で最も住みやすい と言えるかもしれないが、それでも非常に住みにくい地表環境である。土星の衛星タイタンの地表環境や、 金星 の地上から離れた高度、そしておそらくいくつかの巨大ガス惑星の環境は、大気圧、温度、放射線、重力など、地球の地表環境により近いより良い条件を提供する可能性がある。[ 324 ]
火星への人類の居住には現地 資源利用（ISRU ）が必要となる。NASAの報告書には、「適用可能な最先端技術には、ロボット工学、機械知能、ナノテクノロジー、合成生物学、3Dプリンティング/積層 造形、自律性などがある。これらの技術と膨大な天然資源を組み合わせることで、人類の到着前と到着後にISRUが可能になり、火星への人類の植民地化の信頼性と安全性が大幅に向上し、コストが削減されるはずだ」と記されている。[ 325 ] [ 326 ] [ 327 ]
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外部リンク 科学者によると、火星に生命が存在する可能性は今日すでに高いとのことだ。 火星の古代の塩水が2004年の最も重要な科学的成果に選ばれる – 科学誌 地球上で発見された火星隕石は、かつて火星に微生物生命が存在していたことを示唆する証拠を提供する。 サイエンティフィック・アメリカン 誌（2005年11月号）「生命は別の世界から来たのか？」「ダークデューンスポット」に関する音声インタビュー
