生命の存在を明らかにする火星サンプルの可能性
現在、JAXAでは火星の衛星フォボスからのサンプルリターン計画であるMMXが進行している（写真：metamorworks／PIXTA）
NASAの火星探査機・パーサヴィアランスが採取した、生命の痕跡が保存されている可能性があるサンプルが、いつ地球に戻ってくるのか、いま世界が注目している。
『新版 宇宙に命はあるのか』より一部抜粋・再構成のうえ、火星サンプルリターンの仕組み、サンプルが示し得る地球外生命体の存在、そして人類の起源が明らかになる可能性についてお届けする。
火星サンプルはどのように地球に持ち帰れるのか？
サンプルリターンといえば、日本の小惑星探査機「はやぶさ」を思い出す人も多いだろう。初代はやぶさが持ち帰った小惑星の砂は月以外の世界から人類が史上初めて持ち帰ったサンプルだった。
はやぶさの功績はどんなに強調してもしすぎることはない。NASA内でもHayabusaの名は非常によく知られている。
はやぶさの成功に続いて、2020年にはやぶさ2が小惑星リュウグウの、2023年にはNASAの探査機オサイリス・レックスが小惑星ベンヌのサンプルを持ち帰った。
現在、JAXAでは火星の衛星フォボスからのサンプルリターン計画であるMMXが進行している。
一方、NASAは欧州宇宙機関（ESA）と共同で火星本体の岩を地球に持ち帰る火星サンプルリターン計画を進めている。この火星サンプルリターン計画で、人類はついに本格的な地球外生命探査に乗り出した。火星に川が流れ湖に注いでいた約40億年前の命の痕跡を探すのだ。
火星サンプルリターンの構想は何十年も前から何度もNASA内で持ち上がっては予算不足で潰えてきた。それがついに現実の計画となったのは、ちょうど僕がNASAジェット推進研究所に加わった2013年頃からだった。その内容はこの10年でいろいろと変わったし、これからも変わるかもしれないが、計画はこうだ。
3つのミッション
はやぶさは1台の探査機で地球・小惑星間を往復するミッションだった。火星は重力が大きいため、単一ミッションで行うには巨大な探査機が必要になってしまう。そこで、3つのミッションに分けて行う。
最初のミッションが2021年2月に火星に着陸した火星ローバー「パーサヴィアランス」である（写真� 法�
写真� ＿仞吋蹇璽弌次Ε僉璽汽凜�アランスと、火星ヘリコプター・インジェニュイティ （C）NASA/JPL-Caltech/MSSS
その任務はサンプルを集めることだ。ドリルで岩をくり抜き、試験管のようなサンプルチューブに密封する。現時点で23本のサンプルを収集しており、もう15本分の空のチューブがある。23本のサンプルのうち、現在ローバーが持っているのは14本。9本は1年ほど前にスリー・フォークスと呼ばれる場所に置いてきた。
大事なサンプルを置きっぱなしにして大丈夫かと思われるかもしれないが、それを盗むような輩はいなさそうだし（いたら面白いが）、雨も降らず、大気が薄いため風に持ち去られる心配もない。一方のパーサヴィアランスはこの先も走行を続け、科学的に重要なサンプルを収集していく。
さて、2番目のミッションはESAによるサンプルリターン・オービターだ。はやぶさのようにイオンエンジンを搭載し、2029年に予定される火星到着後は周回軌道で待機する。
最後のミッションはサンプル・リトリーバル・ランダーと呼ばれる着陸機だ。その背中にはマーズ・アセント・ビークルと呼ばれるロケットと、サンプル・リカバリー・ヘリコプターと呼ばれる小型ヘリコプターが2機搭載されている（＊）。
＊火星サンプルリターン計画の構成の変更が議論されており、2機のヘリコプターはキャンセルされる可能性がある。
着陸は2030年かそれ以降なのだが、この時にまだパーサヴィアランスが元気であれば、サンプル・リトリーバル・ランダーが着陸した場所まで自走して持っている29本のサンプルチューブを手渡しする（写真�⊂綯福法�
写真�◆＿仞吋汽鵐廛襯螢拭璽鷏弉� （C）NASA/ESA/JPL-Caltech/GSFC/MSFC
もしパーサヴィアランスが走行不可能になっていたら、サンプル・リカバリー・ヘリコプターがスリー・フォークスまで飛んでいき、あらかじめ置いてきた9本のサンプルを取ってくる。そう、パーサヴィアランスが地表に置き去りにした9本のサンプルは、もしものためのリスクヘッジなのである。
サンプルチューブはロケットの先端のカプセルに収納され、火星軌道へと打ち上げられる。史上初めての火星からのロケット打ち上げだ。この打ち上げ方式がなかなか大胆だ（写真��中段）。
着陸機が背中のロケットをぶん投げ、空中でエンジンに点火するのである。この一見クレイジーな方法を取るのには、もちろん理由がある。着陸機の上でエンジンを点火すると、その噴射で着陸機が動いたり破損したりしてロケットの発射時に思わぬ力が加わってしまう可能性がある。ぶん投げて空中発射すれば、そのようなリスクを防げるのだ。
そして火星軌道を漂うカプセルを待機していたサンプルリターン・オービターがキャッチし、イオンエンジンを稼働させて火星軌道を離脱、そして地球へと向かう。
地球到着3日前、再突入カプセルがオービターから分離される（写真��下段）。そして地球の大気圏へ突入し、アメリカの砂漠に着陸する。現在のところ、地球への帰還は2033年以降に予定されている。
火星に命はあるのか？
地球に戻ってくるサンプルの総量は数百グラム。それを届けるため、ローバー、ランダー、ヘリコプター、ロケット、オービターの5台の宇宙機が、火星から地球までの壮大なリレーを繰り広げるのだ。そして人類がはじめて手にする火星の岩のサンプルから、いったい何が見つかるのだろうか。
たとえバイオシグネチャーが検出されなくても、数限りない科学的成果が得られることは間違いない。だがもし、そこに動かぬ生命の証拠が発見されたら……。
想像してみよう。約40億年前、地球の海に最初の生命が誕生してまもない頃、火星の湖の底にも命が生まれた。それはどのような形をしていたのだろうか。どのような仕組みで生きていたのだろうか。どのように進化したのだろうか。そして、その後の運命はどうなったのだろうか。
火星の過去の生命が発見されれば、地球の生命の起源についても多くのことがわかるかもしれない。地球は地質学的に「生きて」いるから40億年前の記録はほとんど消し去られている。いかにして最初の命が誕生したのか、そしてそれはどのようなものだったのか、ほとんど何もわかっていない。
生命誕生の記録は、火星のほうがよく保存されている可能性がある。つまり、2030年代に地球に届く数百グラムの火星の石の中に、「我々はどこからきたのか」という深淵な問いへの答えの断片が記されているかもしれないのである。
（小野 雅裕 ： NASAジェット推進研究所（Jet Propulsion Laboratory）技術者）
