「たんぽぽ計画」に関して良く聞かれる質問とその応え

Q:　たんぽぽ計画とはどんな計画ですか。
A:　この計画は国際宇宙ステーション上で微生物や宇宙塵、有機物を採集しようという計画です。同時に微生物や有機物を宇宙空間に曝露してそこで、微生物がどの程度生存できるか、有機物がどのように変成していくかを調べたいと思っています。
Q: 計画はどのような段階ですか。
A: 計画は国際宇宙ステーションの第二期利用計画で実施する計画の募集に提案されました。曝露部では４つか５つの実験を共同で行う実験が計画されていますが、「たんぽぽ計画」その共同実験候補の一つとして選定されました。その後、共同で行う実験とは別に実験を行う準備が進み、2015年にたんぽぽ計画の装置が打上られました。
Q: 宇宙に微生物はいるのでしょうか。
A: これまでに高度58kmで微生物が見つかっています。宇宙ステーションが周回している高度400kmに微生物がいてもおかしくありません。この実験は微生物がいるかどうかを確かめる実験です。
Q:　微生物は生きているのですか。
A: 高度400kmは真空ですので、微生物が増えることはまずありません。生きているとすれば、いわば冬眠している状態でしょう。
Q: 地球外の微生物を採集するのですか。
A: 太陽系全体に比べれば地球のすぐそば400kmでの採集ですから、地球由来の微生物を捕る可能性が高いとおもいます。将来は地球外の微生物も採集できるような実験をしたいと思っています。
Q: 地球外の病原菌を地球上に持ってくる可能性はありませんか。
A: 地球上には毎年数万トンの宇宙塵が地球外からやってきています。それらは、ほとんど燃え尽きないで地上に到達します。従ってもし、地球外から病原菌がやってくるのなら、既にやって来ていることになります。
Q: ということは地球外から微生物がやってくることは全くないということですか。
A:　それはわかりません。地球外から微生物がやってきても、地球上のすべての場所は既に地球の生物で満たされているので、そこでは増えることができないということでしょう。生物はそれぞれの住みかにあわせて進化します。もとの住みかに適応した生物にとって、地球上が良い住みかとは限らないということかもしれません。
Q: 微生物採集はかってにやって良いのですか。
A: いいえ、こうした実験は国際的会議の取り決めに従う事になります。国際的会議（COSPAR）の取り決めに従って、「たんぽぽ計画」も実施します。こうした安全性について、日本の宇宙航空研究開発機構(JAXA)とアメリカ航空宇宙局（NASA）の審査を受けた上で実験を実施しています。
Q: どうやって微生物を採集するのですか。
A: エアロゲルという極低密度の物質に衝突させて採集します。真空の宇宙空間では高速で地球を周回しているもの以外は地球に落ちてしまいます。微生物がいるとすれば、高速でとんでいるはずです。高速でぶつかる微生物がエアロゲルで採集できることを地上実験で確かめました。
Q: 私も実験に参加できますか。
A: たんぽぽ計画は2015年に装置を打ち上げて、その後１年から数年後にサンプルが戻る予定です。いまも大学院生に研究を手伝ってもらっています。あなたも大学院生になれば参加できる方法があります。また、同様の実験計画を今後準備していく予定です。
Q:「たんぽぽ計画」は何を調べるのが目的ですか？
A: たんぽぽ計画は、「生命（微生物）が地球から脱出して他の天体（火星や木星など）に到達できるかどうか？
」という点を調べます。同時に、「生命の起原以前に有機物が宇宙から地球にやってきた可能性がどれくらいあるのか」を調べます。さらに「エアロゲルという材料が実際に宇宙で使えること」を確かめます。
Q: エアロゲルでどのように微粒子を捕まえるのですか？
A: エアロゲルを使った捕集装置は、粒子がゲルに飛び込んでくるのを待つだけの、パッシブ（受動的）な装置です。宇宙空間を超高速度で飛び込んでくる粒子が、例えば金属板などに当たると一瞬で昇華してしまい粒子は捕獲できません。ところが、エアロゲルは密度が大変低い（0.03-0.01g/cm3）ので、粒子の衝突エネルギーはトラックを掘り進むことに多く使われます。そのため、粒子に比較的ダメージを与えずに捕獲することができるのです。それでも、多少は摩擦熱などで粒子に影響を与えます。そこで、地上で模擬実験を行い、粒子がどのくらいの熱的ダメージを受けるかなどについて、事前に充分把握する研究を行いました。
Q: 「たんぽぽ計画」の装置はどのように回収するのですか？
A：「たんぽぽ計画」の装置は、エアロゲルを収納した表が網状のアルミ容器（捕集パネル）と曝露パネルの二つ（たんぽぽ装置http://www.ls.toyaku.ac.jp/%7Elcb-7/tanpopo/instrument.html）です。たんぽぽ装置はExHAMとよばれる固定装置の表面に取り付けられます。ExHAMを、国際宇宙ステーションのロボットアームを用いて2015年５月に国際宇宙ステーションの一部に固定し、曝露実験が進行中です。2016年6月に１回目の回収が行われました。回収は実験開始4年経過後ぐらいまでに何回か行う予定です。
Q: 採集装置はどうやって、地球上へ持って帰りますか？
A：「たんぽぽ計画」の採集装置は、アメリカのスペースX社の地球帰還用宇宙カプセルで地上に持ち帰る計画です。「たんぽぽ装置」のパネルは回収用の袋に入れて持ち帰ることになります。
Q: 回収してから、微生物や有機物はどのように分析しますか？
A: 分析は初期分析とその後の本分析にわかれます。先ず、エアロゲルの概観の観察と撮影をおこない、トラックの数と形状を観察します。「トラック」というのは、エアロゲル中を掘り進む粒子によって形成される、貫入孔のことです。トラックの形状と衝突方向から宇宙塵を含むのか、地球由来微粒子なのか、微生物を含む可能性があるのかを判定します。その判定結果に基づいて、それぞれを有機物分析担当や微生物分析担当機関に送付することになります。微粒子の半数は後日の再分析に備えて保存する予定です。
Q: トラックの解析は、どのようにおこないますか、また何がわかるのですか？
A: まず「トラック」というのは、エアロゲル中を掘り進む粒子によって形成される、貫入孔のことです。粒子の突入速度や粒子の物性により、細長型や紡錘型など様々な形状をとります。試料が地球に帰ってきたら最初にトラック全体の画像を撮影し、記録します。それぞれのトラックの長さや太さ、入り口の孔の大きさを測ります。それからトラックの体積や、先端に捕獲されている粒子の大きさなども測ります。実験で得られたデータベースと比較すると、およそどんな組成の粒子がどのくらいの速度で捕獲されたか、推測することができます。
Q: どのように、微生物を見つけますか？
A: DNAを染める色素で微粒子を染色し、DNAがあるかどうかを顕微鏡観察します。ついで、遺伝子増幅法（PCR）で遺伝子を増幅します。遺伝子が増幅すれば、まず間違いなく生物です。ついで、増えた遺伝子を調べます。遺伝子の系統樹を作成すると、どのような生物かもわかります。これまで知られている系統樹の中に入れば地球由来であることもわかります
Q: 有機化合物の分析をどのように行い、そこから何がわかるのですか？
A: 地球の生物は、有機化合物（炭素と水素を含む化学物質）でできています。生命の起原は不明の点が多いのですが、もし地球上で生命が誕生したとすれば、生命が誕生する前の地球には有機化合物が蓄積したはずです。有機化合物は、原始地球上で火山のエネルギーや雷のエネルギーなどによって合成されたという学説があります。一方で、有機化合物は宇宙から降ってきたという学説もあります。「たんぽぽ計画」では、宇宙から地球に降ってきている有機化合物の種類と量を調べる計画です。どんな種類の有機化合物がどれだけ宇宙から降ってきているのかがわかると、宇宙から降ってきた有機化合物で最初の生物が誕生できたのかどうかがわかるようになります。宇宙から降ってきた有機化合物から地球の生物が生まれたのだとすると、他の星にも同じように有機化合物が蓄積したはずです、したがって地球以外の星にも地球の生物に似た生物が存在する可能性がでてきます。「たんぽぽ計画」で採取を予定している宇宙塵は、数十ミクロンの微粒子です。このような非常に小さな微粒子の中に含まれている有機化合物を分析するためには、顕微鏡レベルの観察手法が用いられます。
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 有機化合物の分析手法（質量分析）の詳しい説明へ
Q: 有機化合物を宇宙空間へ曝露する実験はなんのために、どのようにおこなうのですか？
A: 有機化合物は、あまり安定な物質ではありません。宇宙塵が、宇宙空間を長い時間かけて飛んでいる間に、紫外線や宇宙線などにより、有機化合物が変化することが考えられます。もし、有機物が変成してしまうと、地球上に有機化合物が蓄積することができなくなってしまいます。そこで、宇宙空間で有機化合物がどのような変化を受けるのか、逆にどのような状態にあると変化を受けずにいられるのかを調べる目的で有機化合物の暴露実験を行います。
有機物変成実験のさらに詳しい説明へ
Q: 分析手法に赤外分光、ラマン分光、では何がわかりますか？
A: 赤外分光法は、試料に赤外線を照射し、試料を透過あるいは反射させ、どの波長の赤外線が試料に吸収されるかを調べる方法です。吸収される波長は、どのような原子がどのように結合しているかによって変わってくるので、試料にどのような結合を持つ分子が含まれているのかわかります。ラマン分光法は赤外線の代わりに可視光のレーザーを照射し、試料の表面で散乱された光の波長がもともと照射したレーザー光の波長からどの程度ずれたかを調べる方法です。この波長のずれは赤外分光法と同じように原子同士の結合状態を反映します。赤外分光法とラマン分光法は互いに補い合う関係にあり、一方の方法でわからない情報をもう一方の方法で得ることが出来ます。このような方法を用いることによって、エアロゲルで採集した微粒子にどのような構造を持つ有機物や鉱物が入っているかを調べることが出来ます。
Q: 他のISS実験へ何か迷惑をかける可能性はありますか？
A：「たんぽぽ」は動く装置ではないので、他の装置を傷つける可能性は低いのですが、曝露実験の材料である「有機物」や「微生物」が、真空中で飛び散り、他の装置を汚す可能性があります。そこで、事前に地上の真空装置により模擬的な宇宙環境を作り、これらの材料からどのようなガスが発生するか、四重極質量分析器で測定しました。その結果、ガスは発生せず、他の装置を汚す危険もないことを確認しました。