月に関する6つの大きな謎は未だ解明されていない

土曜日は、人類が地球外の世界に足を踏み入れた歴史上初の出来事となったアポロ11号の月面着陸から50周年を迎える。しかし、地球唯一の天然衛星は半世紀経った今でも私たちにとって非常に馴染みのない場所であり、その歴史と地質は未だに謎に包まれている。その主な理由は、1972年以来、月面を訪れていないためだ。

NASA とそのパートナーが、今度は永久滞在を視野に入れ、月への帰還に向けた新たな取り組みを強化することで、今後 10 年間でこれらすべてが変化する見込みです。データの収集方法や分析方法の革新により、長年の疑問のいくつかはすぐに答えが出るかもしれません。ここでは、いまだ解明されていない月に関する最大の科学的謎を 6 つ紹介します。

月の起源

「月がどのように形成され、それが地球とどう関係しているかという根本的な疑問は、実は未知数の中でも最も重要なものです」とメリーランド州グリーンベルトにあるNASAゴダード宇宙飛行センターの研究科学者であり、月探査機「ルナ・リコネッサンス・オービター」のプロジェクト科学者でもあるノア・ペトロ氏は言う。「他のすべてはその後に続くのです。」

その謎を初めて解明してくれたのは、アポロ 11 号のおかげです。このミッションでは 50 ポンド相当の月の岩石を持ち帰り、月がどのように形成され進化したかを知ることに重点を置いた数十年にわたる調査を開始しました。「アポロ 11 号から最初のサンプルを持ち帰ったことの重要性は、いくら強調しても足りません」とペトロ氏は言います。「それらのサンプルは、月に関する私たちの理解の土台となりました。」

科学者たちはそれらを使って、現存する最も強力なモデルを思いついた。それは、月は地球を周回するマグマの海（巨大な溶岩の塊）として始まったというものだ。これは数十年後、火星サイズの物体との巨大な衝突によって破片が軌道上に放出され、月は地球自体から生まれたという仮説につながった。岩石のさらなる研究により、月を形成した物質が地球も形成したことが明らかになり、この考えをさらに裏付けている。

これは月の起源に関する最も広く受け入れられている仮説だが、決して完璧ではない。巨大衝突によって月が作られたことを確かめる方法はまだなく、マグマの海が冷えて現在見られる乾燥した灰色の岩石になったという私たちの感覚もまだ非常に曖昧だ。約10年前、私たちは月に水があった証拠を発見したが、これは衝突仮説とは少し矛盾している。月の過去を解明するには、地球の歴史を解明するために私たちが行ってきたような地上での作業が必要だ。

月の水

月には水があります。それは単に星間 H ₂ O が少し散りばめられているということではありません。特に月の両極では、表面のすぐ下に大量の水氷が存在する可能性があります。この水は採取して新しい形の宇宙船燃料を生成したり、将来の月面コロニーの維持に役立てたりすることができます。

こんなにたくさんの水氷がどうやってそこにたどり着いたのか、まだ誰も本当のところは知らない。理論は、内部に埋め込まれた水を表面に向かって押し出したガス放出反応、宇宙から水を運んだ隕石の衝突や彗星の衝突、太陽風によって触媒された化学反応など多岐にわたる。「私たちには分からないのです」とペトロ氏は言う。「そして、私たちは間違いなくそれを知りたいのです」

月震

月では地震が頻繁に起きている。月震とも呼ばれる。アポロ時代の地震計が月面に設置され、1969年から1977年にかけてこれらの揺れが測定された。そのデータから、月は多くの人が想像する生命のない古びた岩石とはかけ離れた、活発な天体であることが判明した。

こうした地震を引き起こす現象は、熱膨張、地球の重力による潮汐力、隕石の衝突など、すでにいくつかわかっている。だが、データが限られているため、こうしたプロセスがどのように機能し、地震が正確にどのように発生するかは、完全にはわかっていない。さらに、明らかな原因のない浅い月震もあり、他の地震よりも最近発生しているようだ。ペトロ氏は、月の周りに設置された地球規模の地震観測網が、こうした地殻変動の背後にあるトリガーメカニズムの解明に大いに役立つだろうと示唆している。こうした観測網があれば、こうした出来事がいつ、どこで発生し、月の他の部分にどのような影響を与えているかを正確に特定できるだろう。現在使用している50年前のデータでは、十分な答えは得られないだろう。

潮汐ロック

これまで私たちが月の片面しか見たことがないのには理由があります。それは、月の片面だけが地球に面している、潮汐ロック状態だからです。太陽系の月では珍しいことではありませんが、これがいつ起こるのか、どのような条件がそれを促すのか、そしてどのように起こるのかは、まだはっきりとわかっていません。ペトロ氏は、この潮汐ロックの謎は、月の起源と、月の初期の歴史に何が起きていたのかという疑問を思い起こさせるものだと考えています。これは、40億年のパズルのもう1つのピースです。

この謎は月だけに限ったことではない。太陽系外で惑星や衛星が発見され続けるにつれ、どのような要因が潮汐ロックなどの現象を引き起こすのかを解明し、TRAPPIST-1太陽系外惑星のような潜在的に居住可能な世界が本当に生命にとって住みやすいのかどうかを判断することが重要になる。

南極エイトケン盆地異常

最近になって浮上した謎のひとつは、月の南極の真下、太陽系全体でこれまでに作られた最大の衝突クレーターの下に何か巨大なものが潜んでいるという発見に関係している。科学者たちはそれが何なのか全く分かっていないが、月の質量によって生じる重力に影響を及ぼすほどの大きさであることは間違いない。

有力な説では、これはかなり昔に表面に衝突した発射体から生じた何らかの重金属体であると示唆されているが、これは決して確実ではない。また、この塊が地下で何をしているのか理解するのは難しい。月の内部はある程度まだ活動していることはわかっている（例えば月震）。そして、この塊は熱によって移動するはずで、カーボナイトの中に閉じ込められたハン・ソロのようにそこに留まることはないはずだ。

「それは、私たちがまだ答えられない疑問を提起します」とペトロ氏は言う。「私は何年もの間、エイトケン盆地を調査し、サンプルを採取して直接調査するミッションをまとめようと取り組んできました。その年代を知るだけでも、素晴らしい出発点になるでしょう。」

月の火山

最近、月で火山が噴火するのを見ることはない。しかし、研究によると、月の火山は過去 1 億年以内に活動していたと示唆されており、宇宙規模で見れば、それは先週のことだったのと同じかもしれない。問題は、この活動が実際にどのようなものだったのか、そしてそれが月の地質にどのような影響を与えたのかを判断するには、月での火山活動について十分な知識がないことだ。さまざまな月の岩石や、衛星による画像に基づく観察は、この歴史を説明しようとするさまざまな試みに重みを与えている。一部の表面は他の表面よりも若いように見えるが、その理由はよくわからない。すべては、新鮮な月のサンプルが必要であるということに帰着する。

その影響は、月についてより詳しく知ることだけにとどまりません。ペトロ氏は、月の表面が実際にどれほど若いかを正確に評価できれば、その知識を使って、水星から MU69 まで、他の天体の表面の年齢を予測できると示唆しています。その結果、太陽系の歴史をより深く理解できるようになります。月は、私たちが知っているすべてのものの起源を解明するという大きな飛躍に向けた、ほんの小さな一歩にすぎません。