"100ナノメートルの火星ダスト：パーサヴィアランスが見つけた粒子が初の火星宇宙服を決めるかもしれない"

NASAの火星探査車パーサヴィアランスは、火星でこれまでいかなる観測機器も分解できなかったものを発見した。約100ナノメートルという、人の髪の毛のおよそ500分の1の細かさのダスト粒子である。この測定結果は10月27日に米国科学アカデミー紀要に発表され、10月28日にロイターが報じた。塵についての脚注のように聞こえるが、実は、別の惑星に初めて足を踏み入れる人々にとっての設計上の制約そのものである。

これまで、火星のダストは約3マイクロメートルまでしか分解できなかった。パーサヴィアランス搭載のX線装置PIXLは、探査車に搭載された宇宙服候補素材の小さな布片に付着したダストを調べ、従来の下限を下回る2つのより細かい区分を記録した。2.5マイクロメートル未満の微細粒子と、約100ナノメートルの超微細粒子である。布片は1辺約20ミリメートルで、人工繊維のベクトランや保護コーティングのテフロンが含まれている。将来の乗組員の宇宙服や居住施設は、このダストをただ通過するだけでなく、共存しなければならないからこそ、こうした素材が選ばれたのだ。

大きさが重要なのは、微小な粒子が体内で何を引き起こしうるかによる。筆頭著者でワシントン大学セントルイス校の惑星科学者スコット・ヴァンボンメル氏はロイターに対し、粒子が小さいからといって自動的により危険になるわけではないが、より小さい粒子は人体のより深部まで到達する可能性が高く、体外への排出も難しいと述べた。これほど小さな粒子は肺に到達し、血流に入り、重要な臓器を損傷する可能性がある。化学組成も懸念材料である。火星ダストにはシリカ、鉄化合物、過塩素酸塩などの塩素化合物が含まれており、地球上で十分な量に達すればいずれも有害であることが知られている。暴露が害になるかどうかを決めるのは、量と期間だとヴァンボンメル氏は強調した。

素材試験は、より微妙な教訓をもたらした。ヴァンボンメル氏によれば、ダストが宇宙服素材を損傷した証拠はなく、素材によってダストとの相互作用が異なるだけだった。ベクトランは大きな粒子を保持する傾向があり、特に織り目の裏側に多かった。一方テフロンは付着するダストの総量は少なかったが、付着したダストはより細かく、研究チームはこれを静電気的性質の違いと結びつけている。宇宙服を清掃できるか、シールが保たれるか、エアロックから持ち込まれたダストが居住施設の問題になるか洗濯の問題で済むかを決めるのは、まさにこうした細部である。

火星ダストは月のダストではない。そのため、アポロ計画の経験はある程度までしか参考にならない。月のダストは主に微小隕石を含む衝突によって生じ、大気も風もないため摩耗せず、粒子は鋭く角ばったままである。月のダストに関する懸念の多くはその形状にある。火星ダストは主に細粒の玄武岩に由来し、活発な風の環境で丸みを帯び、衝突によって徐々に小さく砕かれ、全球に混合される。火星では、主な懸念は鋭さではなく化学組成と粒子径である。

こうしたことはすべて、火星が人類にとって危険すぎるという意味ではない。ヴァンボンメル氏はそのことを明言した。ダストは、放射線や地球からの距離と同じように、設計で対処すべき危険である。NASAはすでに、居住施設の外側から宇宙服に入るためのドッキング装置であるスーツポートや、二重室エアロックなど、ダストを生活空間から締め出すための構想を検討している。新しい測定結果が定めたのは、そうした設計が実際に機能しなければならない規模である。3マイクロメートルのダストに対応できるフィルター、シール、清掃方法が、30分の1の大きさのダストに対応できることはまだ示されていない。

これが問題の正直な姿である。私たちは何十年もの間、初の火星歩行をロケットと勇気の勝利として想像してきたし、実際それは両方であるだろう。しかし、その乗組員の日常生活を最も形作るものは、はるかに写真映えしないものかもしれない。目に見えないほど小さなダストの粒が宇宙服に付着し、エアロックの扉の前で待っている。ジェゼロ・クレーターで古代微生物の生命の痕跡を探すために送られたロボット、パーサヴィアランスは、結果として、私たち自身がそこに立つことと、その間に横たわる障害物の正確な大きさを測った。次の段階は、別の探査車がさらに小さなダストを見つけることではない。まず地球上で、宇宙服と居住施設が100ナノメートルのダストを、本来あるべき場所、すなわち外側に留めておけることを証明することである。