火星の南半球を探査するマーズ・エクスプレスのイメージ図。PHOTOGRAPH COURTESY OF DAVIDE COERO BORGA/ESA/INAF

科学者たちは何十年も前から、火星には水があると考えてきた。峡谷のように河川によって形成される地形だけでなく、実際に川が流れたような跡もあり、こうしたことがかつての水の存在を示唆していた。また、これまでに土壌に水蒸気が含まれていることが明らかになっているほか、氷も見つかっている。しかし、液体の水を探すことは困難だった。

イタリア宇宙局は今回、南極にある分厚い氷の層の下に液体の水で満たされた湖がある証拠を発見したことを明らかにした。欧州宇宙機関（ESA）の無人探査機「マーズ・エクスプレス」に搭載された電波高度計「MARSIS（Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding）」からの電波が、火星の氷底湖をとらえたのだ。

研究チームを率いるいイタリア国立宇宙物理学研究所（INAF）のロベルト・オロセイは、「MARSISはこうした発見を目指して火星に送られたもので、まさにその目的を果たしたのです」と言う。米科学誌『サイエンス』に掲載された論文を読むと、火星の地質学的特徴についてもっと知りたいと思わずにはいられない。そして何よりも、生命は存在するのだろうか。

MARSISは周回軌道から火星の地表面に向かって周波数の低い電波を照射し、反射波を分析することで地中に何があるかを推測する。概念的には、火星の両極域を調査するうえで、これ以上にシンプルな手段は存在しない。知りたい場所に電波を当てて、反射波を待てばいいのだ。

アウストラレ高原の観測を行うマーズ・エクスプレスのイメージ図。熱放射撮像カメラからのデータを元に彩色されている区域で、観測データが得られた。電波高度計の反射波はその強さによって色分けされており、青い部分が最も強い。ここには液体の水があると考えられている。PHOTOGRAPH COURTESY OF DAVIDE COERO BORGA/USGS ASTROGEOLOGY SCIENCE CENTER/ARIZONA STATE UNIVERSITY/ESA/INAF

ただ、実際にはそう簡単な話ではない。オロセイのチームは火星の南極にあるアウストラレ高原の調査を進めていたが、MARSISがこの地域の上空にいられる時間は比較的短い。つまり、限られた量のデータしか得られないのだ。

レーダー観測で火星の氷の下に何があるのかを調べるには、大量の解析データが必要となる。2012年5月にMARSISのソフトウェアがアップグレードされ、より多くのデータを取得できるようになったため、イタリアのチームは本格的な調査を始めた。

3年半にわたり合計29回の観測が行われ、ついにアウストラレ高原の全体像を解明するうえで十分な量のデータが集まった。データを丹念に付き合わせていくと、すぐに気になることがあった。直径12マイル（19.3km）程度の大きさにわたって、反射波が非常に強い層があったのだ。

オロセイに言わせると「明らかに通常とは異なる」この部分は、氷床の下1マイル（1.6km）程度に位置する。深さは数フィートほどだと考えられている。

氷は岩石などの地表より電磁波を強く反射するが、それにしても特異な反射波だった。固体状の物質としては強すぎる。

地球の氷底湖（南極やグリーンランドのものが有名だ）での実験によると、水は岩や堆積物より電波を強く反射する。そして、アウストラレ高原で得られたレーダー測定値のデータは、地球の氷底湖のそれにかなり近いという。

研究チームは強い反射波の理由について、ほかの可能性も検討した。例えば、氷床の上か下に凍った二酸化炭素（CO2）の層がある場合、こうした強い反射が起きることがある。しかし、最終的には液体の水が存在する確率が高いという結論が出た。

米航空宇宙局（NASA）ジェット推進研究所の火星プログラム部門の主任研究員リチャード・ズレックは、「絶対に正しいとは言い切れませんが、液体の水以外でこうした反射波が返ってくるものは思い付きません」と話す。ズレックは今回の研究には携わっていない。彼は液体の水しか考えられないのは自分に想像力が欠如しているためかもしれないが…と前置きしたうえで、「データが少ないということもあります」と続ける。

火星の常識が覆される？

観測データがもっとあれば、別の可能性に気づくかもしれない。だが、同時にさらに多くの疑問も生じるだろう。

もちろん、現状で疑問の数が足りないというわけではない。例えば、なぜ極端な低温という環境でも液体の水が存在するのだろう。オロセイたちは、鍵となるのはマグネシウムやカルシウム、ナトリウムといった火星の岩石に含まれる無機物だと考えている。これらが溶け出すことで、水の氷点が下がっているのだ。

それでは、今後も火星の観測を続けていくことで、氷床の下にさらに多くの湖が見つかるのだろうか。オロセイはこれについて、次のように説明する。

「今回の発見が火星に残された唯一の液体の水だとすれば、わたしたちは自然の気まぐれを目にしていることになります。過去に存在した水がわずかに残っている、熱水の噴出孔がある、地殻で何か温度的な異変が起こっているといったことが考えられます。ただ、もしほかにも氷底湖が見つかるようであれば、火星についてのこれまでの常識が覆されることになります」

湖がたくさんあるなら、液体の水が存在するための環境条件はそれほど厳しくないはずだ。その条件が火星の歴史を通じて整っていたなら、氷底湖は火星が生まれたばかりで、まだ平均気温も高く水がたくさん存在した頃の環境の一部を伝えていることになる。つまり、数十億年という時間軸でのタイムカプセルだ。

生命存在の3つの必須条件

そして最大の疑問は、その水のなかに生命は存在しうるのか、という点だ。モンタナ州立大学で氷河期の研究をするジョン・プリスクは「もちろんその可能性はあります」と言う。

プリスクは生物地球化学の専門家で氷の中の微生物についても詳しく、南極の氷の下にある湖で初めて微生物を発見したチームを率いたことでも知られる。「生命が存在するには3つの必須条件があります。まずは液体の水。次に活動エネルギー源となるミネラルが摂取できる状態であることで、これは火星では確認されています。そして生命の種です」

液体の水とミネラルについては、今回見つかった湖なら条件が揃っている。ただ、いわゆる「生命の誕生」についてはどうだろう。「生命の根源がどこからやってきたのかを人類が知る日が来るのか、わたしにはわかりません」と、プリスクは言う。それでも、地球には命の種があったのだから、火星にも確率はあるのではないだろうか。

少し先走りすぎたかもしれない。オロセイは「火星でも生命が進化していたという想像は楽しいのですが、だとすれば、その生命体が現在の火星に生存しているはずです」と話す。そして、氷の下の湖は火星で生命が見つかる可能性が最も高い場所だ。

しかし、まずはほかにもこうした湖があるかを探すところから始めよう。将来的には、氷に穴を開けるためのドリルを備えた宇宙船を火星に向けて打ち上げる日がやってくるかもしれない。

「火星には水など存在しないと思われていたわけですから、大きな進歩です。ただ、今後にどう繋げていくが今回の発見の意味を左右することになるでしょう」