地球の生命誕生を決定づけた「化学的条件」：ETHチューリッヒが解明した絶妙な酸素バランス

ETHチューリッヒの研究チームは、地球上で生命が誕生するための「アビオゲネシス（自然発生）」を可能にした、極めて限定的な化学的パラメータを特定しました。学術誌『ネイチャー・アストロノミー』に掲載されたこの研究は、生命の起源には単に水が存在し、適切な温度であるだけでは不十分であったことを示唆しています。約46億年前の惑星形成の初期段階において、地球のマントルに含まれる酸素濃度が正確に保たれていたことが、決定的な役割を果たしたのです。

NOMIS–ETHのフェローであるクレイグ・ウォルトン氏や、ETHチューリッヒ地球化学・岩石学研究所のマリア・シェーンベヒラー教授らを中心とする研究グループは、コンピュータ・シミュレーションを用いてこの謎に迫りました。彼らの分析によれば、DNAやRNA、細胞エネルギーに不可欠な「リン」や、タンパク質の構成要素である「窒素」といった生命維持に欠かせない元素がマントルに留まるかどうかは、核形成時の酸素レベルに極めて敏感に反応します。ウォルトン氏とシェーンベヒラー教授は、地球がまさに「化学的なゴルディロックス・ゾーン（中庸な領域）」で形成されたという結論を導き出しました。

シミュレーションの結果、もし酸素レベルがわずかに高ければ、窒素は宇宙空間へと散逸してしまい、逆に低すぎれば、リンは惑星の核（コア）の中に閉じ込められ、生物学的なプロセスに利用できなくなっていたことが判明しました。はやぶさ2やオサイリス・レックス（OSIRIS-Rex）のミッションで回収された試料の分析にも携わっているシェーンベヒラー教授は、これらの地球化学的条件の重要性を強調しています。この知見は、他の基準では居住可能に見える惑星、例えばこの狭い化学的範囲の外で形成されたと考えられる火星などの生命存在の可能性に、新たな疑問を投げかけるものです。

今回の研究成果は、アストロバイオロジー（宇宙生物学）の焦点を、従来の「液体の水の探索」から、より微細な「初期惑星の酸素化」という化学的フィルターへとシフトさせるものです。かつての生命誕生の理論では、自由酸素がほとんど存在しない還元的な大気が想定されていましたが、最新の研究は、核の集積（アクレッション）の瞬間に、正確にバランスの取れた中間的な酸素レベルが必要であったことを指し示しています。ウォルトン氏は、地球が生命を育む能力を持てたのは、一種の「化学的な幸運」の結果であると述べています。

この研究の結論は、地球外生命を探索する際、水の存在だけでなく、親星（主星）の化学組成にも注目すべきであることを示唆しています。なぜなら、親星の組成が形成される惑星の化学的性質に影響を与える可能性があるからです。これは、地球科学、化学、生物学を統合して生命の起源という根本的な問いに答えることを目的とした、ETHチューリッヒ主導の「NCCR Genesis」プロジェクトのような取り組みに新たな方向性を与えるものです。結局のところ、生命の誕生には単なる構成要素の存在だけでなく、それらがマントル内で利用可能な形で保持されるという、稀有な地球化学的偶然が必要なのです。