くっつきにくいはずのテフロンに、いちばん細かい火星の塵が残っていた。探査車に積んだ宇宙服の見本で測った粒の大きさ

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火星を走る探査車パーサヴィアランスには、宇宙服の生地の切れ端が積んである。1枚は2センチ角ほど。そこに4年以上かけて降り積もった塵を調べたところ、肺の奥まで届く大きさの細かい粒が、火星の上で初めて直接測られた。小さいものは100ナノメートル台、髪の毛の太さのおよそ700分の1だった。ワシントン大学セントルイスの Scott VanBommel らの35人のチームが、2026年10月に米国科学アカデミー紀要（PNAS）に発表した。

月で懲りた「砂ぼこり」の問題

人が地球の外で活動するとき、塵はずっと厄介な相手だった。アポロ計画では、月の砂がヘルメットのバイザーに傷をつけ、宇宙服の外側の層をすり減らし、気密のための継ぎ目を傷めた。着陸船に戻ると、服に付いた粒が船内の空気に混じり、花粉症に似た症状を訴えた飛行士もいた。月に滞在したのは長くても3日ほどで、それでもこれだけのことが起きた。

火星の滞在はずっと長くなる。しかも火星では砂嵐が地域ごとに、ときには星全体を覆う規模で起き、塵が何度も大気に巻き上げられる。これまでの探査で塵の成分はかなり分かってきたが、粒の大きさとして測れていたのは3マイクロメートル（1000分の3ミリ）ほどまでだった。それより細かい粒が実際にどれくらいあり、何にくっつくのかは、火星の上では確かめられていなかった。

この塵の毒性と、人の健康のために吸ってよい量の上限をどう決めるかについては、火星の砂ぼこりは有毒、それでも専門家が「対処できる」と言う理由で取り上げた。今回の研究は、その議論の土台になる「粒の大きさ」を、現地で測ったものだ。

宇宙服の切れ端は、もともと別の目的で積まれていた

パーサヴィアランスの腕の先には、SHERLOC（シャーロック）という、岩に含まれる有機物などを調べる装置が付いている。装置の設定を合わせるための「校正用の見本」の板があり、その下の段に、宇宙服の素材が5種類並んでいる。ヘルメットのバイザーに使うポリカーボネート、手袋の手のひらに使う切れにくい繊維ベクトラン、宇宙服によく使われる多層の生地、そして2種類のテフロン。宇宙服の素材が火星に送られたのはこれが初めてで、紫外線や放射線の強い地表でどれだけ傷むかを見るのが本来の目的だった。

くっつきにくいはずのテフロンに、いちばん細かい火星の塵が残っていた。探査車に積んだ宇宙服の見本で測った粒の大きさ

上の画像は想像図で、実際の見本の写真は出典に挙げた NASA のページで見られる。

今回の研究は、この見本に積もった塵のほうに目を向けた。使ったのは、同じ腕の先にあるもう一つの装置、PIXL（ピクセル）だ。X線を当てて、はね返ってくる蛍光X線から元素の種類と量を調べる。PIXL にも自分用の校正の見本があり、テフロンの板と、玄武岩質のガラスの板が付いている。

ここで役に立ったのがテフロンの性質だった。テフロンは炭素とフッ素でできていて、PIXL が測れる元素を含まない。だから、テフロンの上で何かの元素の信号が出れば、それは上に乗った塵から来ている。チームは、VanBommel が考えた方法で、こうした信号から粒の大きさを見積もり、PIXL のテフロンと玄武岩ガラス、SHERLOC のテフロンとベクトランの4つの面に付いた塵を比べた。

汚れにくいはずのテフロンに、いちばん細かい粒が残っていた

まず見えたのは、ほっとする結果だった。見本は火星の1,645日（1日は地球より40分ほど長い）を過ごしても、目に見える傷みはほとんどなかった。火星の塵の粒は、長いあいだ風に運ばれてぶつかり合ううちに角が取れ、川原の小石のように丸くなっている。月の砂のように尖ったガラス片ではないので、ものを削る力は月より弱いと考えられる。

ところが、粒の大きさを面ごとに見ると、話が変わってくる。PIXL のテフロンの板と SHERLOC のベクトランでは、付いていた粒は平均2マイクロメートルほどだった。一方、PIXL の玄武岩ガラスと SHERLOC のテフロンでは、100〜300ナノメートルほどの粒まで見つかった。論文の要旨では、いちばん小さいもので100〜200ナノメートルと書いている。

SHERLOC の見本のテフロンは、NASA が「塵をはじく、くっつきにくい性質を持つ」と紹介してきた素材だ。その面に、測れたなかでいちばん細かい粒が付いていた。チームは、どの大きさの粒がどの面にくっつくかを決めているのは静電気だとみている。粒は空中でぶつかり合ううちに電気を帯び、素材ごとに引き寄せる粒の大きさが違ってくる。テフロンのような有機の高分子は、宇宙服のいちばん外側の層によく使われる素材で、その種類が細かい粒を集めやすいことになる。

しかも、細かい粒ほど落ちなかった。探査車は何年も走り、岩に穴を開けてきたが、その振動でも最も細かい粒は見本から離れなかった。VanBommel は NASA の発表の中で、大きな塊はそのうち振り落とされるが、いちばん小さな粒は残り、人の生命維持の仕組みにとって手ごわいのはそちらだ、という趣旨のことを話している。

肺の奥まで届く大きさが意味すること

地球では、大気中の2.5マイクロメートル以下の粒子、いわゆる PM2.5 が健康への影響と結びつけられている。鼻や喉で止まらず、肺の奥まで入りうる大きさだからだ。100ナノメートル前後の「超微粒子」については、鼻から嗅覚の神経を伝って脳に届くことを示した研究もある。今回火星で測った粒は、まさにこの大きさの範囲に入っている。

成分も調べられた。粒は鉄と硫黄が多く、これまでの探査で測られた火星の塵と同じ傾向だった。そのうえ PIXL は、リンが多いことと、硫酸カルシウムらしい信号も捉えた。火星の塵には、甲状腺の働きを乱すことが知られる過塩素酸塩や、細胞を傷つける反応性の鉄も含まれる。ただし、健康への影響はどれだけの量をどれだけの期間取り込むかで決まり、チームも、短いあいだ触れるだけで深刻な害になるとは限らないとしている。

飛行士が火星の空気を直接吸うことはない。問題は、外から戻るたびに服に付いた粒が基地の中に持ち込まれることだ。大きな塊ははたけば落ちるが、静電気で張り付いた細かい粒は残りやすい。論文と NASA の発表は、素材によって塵の付き方が違うことが、宇宙服や基地の外装の素材やコーティングを選ぶ手がかりになるとしている。基地の外壁に宇宙服を取り付けておき、中から直接乗り込む「スーツポート」や、部屋を2つ重ねたエアロックのように、塵を中に入れにくい設計も挙げている。

探査車が測った数字を、人のための基準に

火星にとても細かい塵があることは、長く予想されてきた。今回の研究は、その予想を火星の上で、しかも宇宙服の実物の素材の上で確かめたことになる。もともと別の目的で積まれた見本と、校正用の板を使い回して得られた数字だ。

一方で、探査車の上で測れることには限りがある。論文は、地上の実験室で火星の塵の性質をもっと詳しく調べ、飛行士と装備の備えにつなげることが大事だと結んでいる。NASA は2025年3月に、電場で塵を払う装置を月面で試し、地上の真空の試験室では、手に持って使う静電気式の塵払いの道具も試している。火星に人が降りる前に、どの素材に、どの大きさの粒が、どれだけ残るのか。その答えの最初の一部が、2センチ角の生地の切れ端から出てきた。

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