京都大学 宇宙ユニット ＆ 天文台
シンポジウム「宇宙にひろがる人類文明の未来2016」2016年2月7日（日） 11:15～11:40～11:50

エネルギー論からみた宇宙生命の可能性
広島大学 生物圏科学研究科／生物生産学部
長沼 毅

Willow Gabriel Bob Goldstein

C型小惑星Ryugu

リュウグウ

小惑星探査機はやぶさ 2JAXA 2015-10-05

4 x 3 x 1 km

チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星
67P/Churyumov–Gerasimenko
核全体の質量 1013 kg
着陸機「フィラエ」
2014-11-12
着陸

2.5 x 2.5 x 2 km
ESA/Rosetta/NAVCAMESAの彗星探査機「ロゼッタ」
この彗星の核に意外とたくさんの分子状酸素
O2

ESA/Rosetta/NAVCAM

Bieler et al. (2015-10-29)
Nature 526, 678–681
Abundant molecularoxygen in the coma of
comet 67P/Churyumov–Gerasimenko

では、この彗星のO2 はどこから来た？

http://blog.nerdette.org/?p=4041

木星の衛星エウロパの大気は O2 が主成分
地球大気の1兆分の1気圧と薄いけど

直径 3120 km
比重 3.01

土星の衛星レアの大気も O2 が主成分
105～106 分子／cm3

直径 1500 km
比重 1.24

Teolis et al. (2010)
Science 330
1813-1815

炭素Cベースの生命体を維持する酸化還元サイクル

還 酸
元 化
力 力

水の電気分解
光合成
光分解
放射線分解
機械的分解
熱分解etc.

火星

ゲータイト α-FeOOH
ヘマタイト α-Fe2O3

火星

赤さび
鉄酸化物

マグヘマイト γ-Fe2O3
マグネタイト Fe3O4 [FeIII(FeII,FeIII)O4]
チタノマグネタイト Fe2TiO4 [FeII(FeII,TiIV)O4]

火星着陸機フェニックス(2008)

火星における過塩素酸 ClO4- の検出Detection of perchlorate and soluble
chemistry on Martian soil at thePhoenix Lander site.

Hecht et al. (2009)
Science 325, 64-67

過塩素酸は…不安定で加熱および有機物との接触により爆発しやすく…主な用途は固体ロケットの推進剤中の酸化剤である。

Steve Jurvetson

過塩素酸を酸化剤につかう微生物 最近の論文の例
Physiological and genetic description of dissimilatory perchlorate
reduction by the novel marine bacterium Arcobacter sp. strain CAB

Carlström et al. (2013) mBio 4, e00217-13

カリフォルニアのバークレー・マリーナの海底泥から採取

過塩素酸を酸化剤につかう
微生物の多様性

50 μm

Diversity of bacteria, archaea andprotozoa in a perchlorate treatingbioreactor

Anupama et al. (2015-08)
Microbiol Res 177, 8-14

50 μm
10 μm

宇宙空間へ光分解
光合成
気体
H2O 液体固体

H2 + O2

酸化鉄
過塩素酸
メタン

火星

赤さび生命体メタン → 有機物 → 二酸化炭素CH4 ← CH2O ← CO2
直径 6800 km
地熱
表面温度 －50℃
放射線（－143～＋35℃）
O2 + H2
大気組成 CO2 95%
N2 2.7%
O2 0.13%木星の衛星エウロパの大気は O2 が主成分
地球大気の1兆分の1気圧と薄いけど

直径 3120 km
比重 3.01

エウロパ表面の硫酸塩？
進行方向の背面

汚れている 硫酸塩 SO4

進行方向の前面
汚れてない

https://astrobiology.nasa.gov/nai/reports/annual-reports/2012/jpl-icyworlds/detectability-of-life/

イオの火山噴出性イオウ Iogenic S がエウロパ背面に降り、放射線を浴びて硫酸 SO4 になった。エウロパの酸化剤。

氷殻の下に必ずや火山と内部海が！

氷でおおわれた表面

氷殻の下に火山酸化剤が内部海に入るには？
氷殻
O2、硫酸塩内部海プレート・テクトニクス のようなアイス・テクトニクス（氷殻の対流）が氷表面の酸化剤を内部海に運ぶIce

表面海 内部海

エウロパ

ガニメデ

カリスト

1＋14
タイタン（土）レア（土）エンケラドゥス（土）内部海を見たことあるのか？
冥王星

チタニア（天） オベロン（海）トリトン（海）

ケレス

エリス

セドナ

オルクス

ハッブル宇宙望遠鏡
2013年12月12日
エウロパ氷殻からの水蒸気噴出を報告（撮影は2012年）

Science 343, 171-174
Roth et al. (2013-12-12, 2014-01-10)
Transient water vapor at Europa’s south pole土星の衛星エンセラダス（エンケラドゥス）

水蒸気プルームPorco et al. (2006)
Science 311, 1393-1401
Cassini observes the active
south pole of Enceladus

Titan
タイタン
Enceladus
エンケラドゥス
（エンセラダス）

土星の衛星直径わずか500 km

土星の衛星
Enceladus
エンケラドゥス
（エンセラダス）土星探査機「カッシーニ」
2005年に発見して以来何度も「氷火山」の噴出を観察

土星の衛星 エンケラドゥス
火山・水・有機物の3点セットがある噴出物（プルーム）に探査機カッシーニが突入して質量分析した！

表面海 内部海

エウロパ

ガニメデ

カリスト

1＋14
タイタン（土）

冥王星

レア（土）

エンケラドゥス（土）チタニア（天） オベロン（海）トリトン（海）

ケレス

エリス

セドナ

オルクス

冥王星
直径 2370 km

冥王星
ザ・ハート あるいは ビッグ・ハート
ニューホライゾンズ
冥王星に最接近2015年7月14日

SwRI astronomer & New Horizons team member

Alex Parker

このハート形の領域はとても平らこの「ハート型」の平坦な地形は、氷がいったん融けて流れたことを意味する？
岩石の内部に熱源があるのか？
232Th,235U, 238U, etc.
熱源 – 潮汐加熱ではない– 岩石内の放射性同位元素

地底旅行（1864）
152年前のSF名作

ジュール・ヴェルヌ（1828-1905）

audax viator
アウダックス ヴィアトール
大胆な旅人
これにちなんだ名前がある地下の微生物につけられた
岩石中の40K, 232Th,235U, 238U などの放射能のエネルギーで生きるDesulforudis audaxviator
デスルフォルディス・アウダックスヴィアトール

岩石中の40K, 232Th,235U, 238U などの放射能のエネルギーで生きる
南アフリカの金鉱山の地下2800メートル（水温60℃）の地下水に住んでいる

Chivian et al. (2008) Science 322, 275–278
Environmental genomics reveals
a single-species ecosystem
deep within the Earth
3 μm

炭素Cベースの生命体を維持する酸化還元サイクル

還 酸
元 化
力 力

水の電気分解
光合成
光分解
放射線分解
機械的分解
熱分解
etc.

炭素Cベースの生命体を維持する酸化還元サイクル

還 酸
元 化
力 力

水の電気分解
光合成
光分解
放射線分解
機械的分解
熱分解
etc.

冥王星は表面が氷に覆われた「氷天体」
氷の下には「内部海」があるかもしれない
放射能のエネルギーで生きる生物がいるかもしれない

放射性同位元素電池
RTGを搭載した
木星探査機「ガリレオ」
土星探査機「カッシーニ」
⇓

238Pu

238Pu火星に住む練習－米国ユタ州の砂漠

238Pu

火星に住む練習 2017年 3月～4月
一緒に行く人 募集中・・・日本火星協会

238Pu