塩化ナトリウムを渡せ：科学者らがエウロパに存在する可能性のある新しいタイプの塩の結晶を生成
アラン・ボイル著
地球外生命探査の主要ターゲットは、塩分を多く含む氷に覆われた木星の衛星エウロパです。しかし、そこには一体どんな塩があるのでしょうか？研究者たちは、その条件を満たす可能性のある新しい種類の塩の結晶を作成したと発表しました。この発見により、氷の下に生命体を発見できる可能性が高まるかもしれません。
この塩の結晶は珍しいものであると同時に、ありふれたものでもある。これは実際には食卓塩（化学式はNaClで、塩化ナトリウムとしても知られる）だが、水分子と結合して地球上に自然には存在しない水和物を形成している。
地球上の塩化ナトリウム水和物は、1つの塩分子と2つの水分子が水素結合して構成されています。一方、研究室で生成された水和物は、2つのNaCl分子と17個の水分子、または1つのNaCl分子と13個の水分子で構成されています。（3つ目の「超水和物」の構造は解明できませんでした。）
これは、エウロパやその他の氷に覆われた惑星（木星の他の2つの衛星カリストとガニメデ、そして土星の衛星エンケラドゥスとタイタンを含む）を研究する科学者にとって、希望の光となるニュースです。スペクトル観測によると、エウロパの表層氷には塩化ナトリウムなどの塩が含まれていることが示されていますが、観測された濃度は地球に広く存在する塩化ナトリウム水和物とは一致していません。
「他の説明としては、水と塩の比率が高い別の種類の塩素化塩が関係しているという説もあります」と、ワシントン大学の惑星科学者で、米国科学アカデミー紀要（PNAS）に掲載された論文の筆頭著者であるバティスト・ジュルノー氏は、GeekWireへのメールで述べた。「問題は、なぜ塩化ナトリウムではなく、それらの塩が形成されるのかを説明する化学モデルが存在しないことです。」
謎めいたのは、地球上では極度の圧力下でのみ、新しい形態の塩化ナトリウム水和物が形成されるという点です。研究室では、少量の塩水を砂粒大のダイヤモンド2個の間に挟み、最大で標準大気圧の2万5000倍の圧力をかけました。透明なダイヤモンドの粒が押し込まれるにつれて、研究者たちは顕微鏡で水和物の結晶が形成される様子を観察しました。
「このような新しい構造が見つかるとは、まったく予想していませんでした」とジュルノー氏は語った。
研究室で結晶が生成された低温高圧の環境は、厚さ数マイルの氷の層が深さ数十マイルの隠れた海を圧迫していると考えられているエウロパでは一般的である可能性がある。
「海の組成は、地球外生命の出現と持続に起こり得る有機化学反応の種類とプロセスを直接的に左右します」とジュルノー氏は述べた。「地球の海と同様に、塩化ナトリウムが主要な成分であることを知ることは、宇宙生物学者が別の海洋惑星における生命の特徴を最もよく理解し、ひいては発見するのに役立つでしょう。例えば、水とアンモニアの海で出現する生命は、塩水の海で出現する生命とは大きく異なる可能性があります。」
ジュルノー氏は、気温が十分に下がり、圧力が十分に高ければ、新たに発見されたタイプのハイドレートが南極の氷に覆われた湖で形成される可能性があると述べた。そして一般的に言えば、ハイドレートの働きをより深く理解することで、バッテリー貯蔵技術から気候科学に至るまで、さまざまな分野の発展につながる可能性がある。
しかし、大きな疑問は、この特異な塩化ナトリウムハイドレートが地球外惑星に本当に存在するのかどうかだ。この疑問は、4月に打ち上げ予定の欧州宇宙機関（ESA）の木星氷衛星探査ミッション、あるいは来年打ち上げられるNASAのエウロパ・クリッパー・ミッションによって、エウロパに関して解明される可能性がある。NASAのドラゴンフライ・ミッションは2026年にタイタンを目指しており、土星のスモッグに覆われた衛星の氷のサンプルを採取できる可能性がある。一方、ジュルノー氏らは、このハイドレートのより大規模なサンプル採取と、それらについてより深く理解する計画だ。
「近年の高圧低温技術の発達によって初めて、水に富む惑星の海や内部を探査することが可能になりました」と彼は述べた。「これは、氷惑星の表面や内部で形成される鉱物について、私たちが現在いかに知識が乏しいかを浮き彫りにしています。今は刺激的な時代です。1800年代と1900年代に地球の鉱物学で行われたことを、私たちが実際にそこへ向かう今、氷惑星のためにも再び行う必要があるのです。」
PNAS論文「氷の月条件で安定な、超水和塩化ナトリウム水和物の同定について」のジュルノー氏の共著者には、ワシントン大学のJ・マイケル・ブラウン氏とジェイソン・オット氏が含まれます。他の研究機関からの共著者は、アンナ・パコモワ氏、イネス・コリングス氏、シルヴァン・プティジラール氏、ティツィアナ・ボッファ・バララン氏、スティーブン・ヴァンス氏、ステラ・シャリトン氏、ヴィタリ・プラカペンカ氏、ドンヤン・ファン氏、コンスタンチン・グラジリン氏、ガストン・ガルバリノ氏、ダヴィデ・コンボニ氏、マイケル・ハンフランド氏です。
