月の南極には巨大で神秘的なものが隠されている

アポロ11号から50年が経ちましたが、月に関する私たちの知識は依然として驚くほど乏しいです。文字通り、私たちは知るべきことの表面をほんの少しかじっただけです。Geophysical Research Lettersに最近発表された論文では、月面最大のクレーターの数百マイル下に巨大な（本当に巨大な）物質の塊が発見されたことが概説されています。そして科学者たちは、それが何なのか、そしてそれがどのようにしてそこにたどり着いたのか、困惑しています。

「最初は本当に信じられませんでした」と、パデュー大学の地球物理学者で、この新しい研究の共著者である H. ジェイ メロッシュは言う。「他の月の盆地でも質量異常があることは知られていました」と、アポロ計画に先立つ 1968 年の月周回探査ミッションで初めて発見された盆地のように。「しかし、南極エイトケン盆地でそのような質量異常があることは知られていませんでした」

南極エイトケン盆地には、太陽系で最大のクレーターが存在します。幅 1,200 マイル以上、深さ数マイル、約 40 億年前にできたと考えられているこのクレーターは、月の裏側にあります。そのため、月を眺めてもこのクレーターは一度も見たことがありません。クレーターの下にある未知の塊は、地下 370 マイル以上にあると考えられており、ハワイ島の約 5 倍の大きさです。

月の表面の下に何があるのか​​を直接見ることはできず、実際に調べる方法もありませんが、重力のおかげでそこに潜んでいることはわかっています。宇宙空間を移動する惑星や衛星は、均一な重力場を及ぼすわけではありません。重力は、物体全体の質量の分布に基づいて変動します。

月の重力場は、衛星を月面上に飛ばすことで測定できます。質量が大きいほど引力が強くなり、宇宙船は月面に向かって加速します。逆に、衛星が質量の軽い領域を飛ぶと、高度が上がります。すべての飛行データをまとめると、月の重力場の地図が作成され、どの部分に他の部分よりも質量が多いかがわかります。

これは、地球に面している月の表側では非常に簡単に行えますが、裏側を通過するものと通信することは歴史的に不可能でした。NASA は、重力回復および内部実験室ミッション (GRAIL) でこの状況を改善しました。NASA は 2011 年と 2012 年に 2 機の月周回衛星を送り、月を周回する 2 機の宇宙船間の距離の変化を測定することで、1 年かけて重力場と地質データを収集しました。これは当時としては信じられないほど高精度な調査でした。

新しい研究の著者の何人かは GRAIL チームの一員であり、研究中に測定された重力異常を詳しく調べることに興味を持っていました。そのうちの何人かは、重力異常が南極エイトケン盆地から来ていることを示すデータを特に研究していました。それらの測定値を月探査機ルナー・リコネッサンス・オービターによって取得された月の地形データと組み合わせたとき、チームは地表の奥深くに何か奇妙なものが横たわっていることを知りました。

当時わかっていたことによると、この地域はアイソスタシー、つまり重力平衡状態にあると考えられていた。「私たちは、この地域で何らかの重力異常が起こる可能性は低いと考えていました。しかし、分析ではこの重力過剰が示され続けました。」また、データは、それが地表近くにあるはずはなく、地下深くにあるはずであり、盆地を半マイル以上も沈めるほど重いことも示していた。

初期の説では、この異常現象は高密度の結晶でできていると考えられていたが、これらの結晶が実際にどのように形成されたかを説明する良い方法はなかった。「誰もそれには特に納得していませんでした」とメロシュ氏は言う。「それは本当に、場当たり的な解釈なのです。」

研究者たちが支持する主な説明は、その塊は、はるか昔に月に衝突し、そもそもクレーターを作った発射体の核から出た金属（おそらく鉄ニッケル）でできているというものだ。研究者たちは、この解釈はちょっと空想的すぎるように思えるため、採用することに少し抵抗があったが、メロシュ氏は、この説は時とともに強固になってきたと考えている。

全体的に、この物体の発見は、月の地質をより詳細に理解しようとする私たちの継続的な試みに支障をきたす。現在、月の内部はまだマントル対流を促進できるほど暖かいと示唆するモデルがいくつかある。その熱によって月の内部が動き回る。地球上でのこのプロセスについて私たちが知っていることを月に適用すると、この異常な塊は月の核の奥深くに沈み、融合したはずだということになる。しかし、明らかにそれは宙に浮いたままなので、科学者たちは現在、それらのモデルが正確かどうか、あるいは何か他のことが起こっているのかどうか解明しようとして行き詰まっている。

「このような高密度の異常は沈んで月の核と結合するはずだった」とメロシュ氏は言う。それがまだ存在しているという事実は、月がこれまで考えられていたよりも硬く冷たいことを物語っているのかもしれない。メロシュ氏は、より溶融した月ではなく、より固体の月を考慮に入れたモデルに改訂する必要があるかもしれないと示唆している。

しかし、こうした計算を書き直して実行するのはかなりの労力を要し、この謎をすぐに解明できるかどうかは明らかではない。GRAIL が達成したよりも優れた重力場評価が得られる可能性は低いが、「私たちにできることは、それが何であれ、地震学的にその場所を特定することであり、これは大いに議論されながらもまだ実装されていない地震観測網のもう 1 つの理由となるでしょう」とメロッシュは言う。彼が言及している提案は、月の周りに新しい地震計を設置して、地震活動に関するデータを収集するというものだ。そのデータは、南極エイトケン盆地の下にある塊が何でできているかなど、月の内部をより詳細に理解するために使用できる。「そうすれば、月についてもっと多くのことを学ぶことができるでしょう」