ついに月面の水の詳細な地図が完成

水は地球上の生命にとって重要であり、人類が太陽系を旅する上でも重要となるでしょう。宇宙船に積んで運ぶには重い資源なので、可能であれば目的地で調達するのが最善です。ありがたいことに、月にはすでに水が存在しており、天文学者たちはそれが正確にどこにあるかをより詳しく観察することができました。

空中観測衛星SOFIA（2022年9月に最終飛行を完了）による新たな観測により、月の南極付近の水分子の詳細な地図が作成された。この結果は最近『Planetary Science Journal 』に受理され、先週の月惑星科学年次会議で発表されたもので、地質学と将来の人類探査の両方にとって重要な疑問「月のどこに水があるか」に答えている。

「（水が）どこにあるのか、どれくらいあるのか、どうやってそこにあるのか、基本的なことはよくわかっていません」と、今回の研究には関わっていないコロラド大学の惑星科学者ポール・ヘイン氏は言う。

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NASA の 2010 年の LCROSS ミッションは、レーダーがクレーターの底など、太陽光が届かない場所に凍った水が蓄えられていることを明らかにして、初めて月の南端への関心を呼び起こしました。インドのチャンドラヤーン探査機による一連の追跡観測により、月に水が存在するというさらなる証拠が加わりましたが、問題がありました。天文学者が水分子 (H ₂ O) と特定したものは、水酸基 (OH) と呼ばれる水素と酸素の異なる配列である可能性があるのです。しかし、SOFIA にはより広範囲の分子シグネチャを探索する能力があり、水酸基と間違われる可能性のあるものではなく、水の確実な兆候をスキャンできるのです。

「SOFIA によるこれらの観測は、太陽に照らされた月面の水分子の正確な地図を作成するという点で重要です」と、この新しい研究の共著者である NASA の月科学者ケイシー・ホニボールは述べています。氷の領域の正確な地図は、惑星科学者が月面上の水の移動方法を区別し、生命を育む化合物がそもそもどのようにしてそこにたどり着いたかを知るのに役立ちます。

「日陰の場所では地表温度が低いため、水が多く見られます」とSOFIA所長で論文の主執筆者であるウィリアム・T・リーチ氏は言う。これは地球上で、太陽から離れたスキー場の方が雪が多く残るのと似ている。

研究者たちは、月の水の起源を説明するために、主に2つのシナリオを検討している。月に衝突した彗星から水が蒸発したか、はるか昔にできた火山性鉱物に閉じ込められた水である。SOFIAのデータはまだ、その発生源を絞り込むのに役立っていない。「これらは観察結果であり、きちんとした説明が付いていない」とリーチ氏は付け加える。

彼のチームはまだ観測された水の起源を解明している最中だが、それが発見されれば、将来の人類の宇宙探査にとって大きな恩恵となるかもしれない。月の南極に水が存在するという確固たる主張は、「人類とロボットによる月探査の次の段階として、なぜ私たちがこれらの地域をこれほど熱心に狙っているのか」を物語っていると、このプロジェクトには関わっていないカリフォルニア大学ロサンゼルス校の惑星科学者タイラー・ホルバート氏は言う。

残念ながら、SOFIA は月の水の地図作成を続けることはできません。改造されたボーイング 747 と望遠鏡は現在、アリゾナ州ツーソンのピマ航空宇宙博物館に退役しています。「これらの成果が、近い将来に開発される別の空中観測所への道を開くことを期待しています」とホルバート氏は言います。

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プロジェクトは予定より早く終了したが、SOFIA は最後の飛行で、他の天体ターゲットとともに、月を多数観測することに成功した。実際、SOFIA は膨大なデータを生み出したため、科学者たちは今もそのすべてを整理している。SOFIA の発見は「今後何年も続くだろう」とホニボール氏は述べ、 _H2Oに関する疑問に取り組む将来のミッションに向けてチームを準備させる可能性がある。主な例としては、今年後半に打ち上げられるカリフォルニア工科大学の月探査機トレイルブレイザー、NASA の水探査機 VIPER (揮発性物質調査極地探査ローバー)、そしてもちろん、2025 年にも人類を衛星の南側に着陸させることを目指す米国のアルテミス計画などがある。

今後予定されているこれらのプロジェクトは、月の土壌サンプルを地球に持ち帰るという魅力的な展望も約束している。これは、アポロ計画以来（少なくとも米国人にとっては）実現していないことだ。「研究室では、たった一粒の土でさえ、月面の物質の歴史と進化についての物語を解き明かす独自の世界のようだ」とリーチ氏は言う。月の氷のサンプルを実際に実験で扱うことで、月面の水がどのような形をとるのかを最終的に解明できるかもしれない。

それまで、惑星科学者たちはSOFIAの月面地図を調べ続け、できる限りの情報をすべて絞り出すことになるだろう。