嫦娥4号：新しい画像で月の裏側が赤く見える理由

中国国家宇宙局（CNSA）による月の裏側への着陸成功を受け、月面の裏側の表面から撮影された史上初の画像が公開された。着陸機「嫦娥4号」と探査車「玉嶼2号」は、2013年に月面表側に配備された「嫦娥3号」と初代探査車「玉嶼」に続くものである。

しかし、写真をよく見れば、月の裏側が赤いと思えても無理はありません。未処理の画像ではそのように見えますが、灰色に見える他の月の写真とは異なります。では、一体何が起こっているのでしょうか?

宇宙船のカメラは、人間の目と同じように色を認識しないことがよくあります。たとえば、赤、緑、青の要素は通常、別々に記録されます。最新の画像もそうであり、カメラの色検出器の各セットの異なる感度を考慮して色補正は適用されていません。

下の最初の写真は、そのような「生の」画像の一例です。赤、緑、青のチャンネルのヒストグラムを添えて、それぞれの明るさがどのように分布しているかを示しています。生のバージョンでは、使用されている検出器が青や緑よりも赤に敏感だったため、月の表面は赤く見えます。したがって、実際には表面は 3 色すべてでほぼ同等の明るさですが、緑と青の検出器は赤の検出器よりも光に対する感度が低くなるように設定されています。これが、緑と青のヒストグラムがスケールの範囲の明るい端まで伸びていない理由です。

画像をもっと合理的に見えるように調整するのは簡単です。次の画像では、緑と青のチャンネルを引き伸ばして、各ヒストグラムの明るい端がより一致するようにしただけです。

もっと進んで、表面をさらに青くすることもできました。実際、Twitter では最善のアプローチについて活発な議論が行われています。確かに、私のアプローチよりも技術的に優れたアプローチはありますが、調整されていない色は誤解を招くものであることには全員が同意しています。

色の調整

では、月の色をどうやって確かめることができるのでしょうか。アポロ宇宙飛行士がカラー写真を撮影したとき (当時は、今日のようにデジタル画像ではなく、カラーフィルムを使った写真撮影でした)、既知の色の斑点を含む色補正ターゲットを視野内に置きました。これにより、現像と印刷中に色のバランスを正しく取ることができました。アポロ 17 号のジャック シュミットが、灰色の表面に「オレンジ色の土」を見つけたとき、それが本物のオレンジ色であることは、補正ストリップの色と比較することで確認できました。

CNSA が、上の写真の前景にある嫦娥 4 号着陸機の傾斜路に色校正ストリップを追加しなかったのは残念です。2003 年に着陸に成功したものの通信に失敗した英国の火星着陸機 Beagle2 は、ダミアン・ハーストのアートワークの形をした色校正ターゲットを搭載していたことで有名です。NASA の火星探査車 Curiosity も色校正ターゲットを搭載しています。

しかし、嫦娥4号着陸船と玉兔2号探査車からの画像は主にナビゲーション目的であり、色彩が正確であることはほとんど重要ではありません。

地球外表面の岩石や鉱物がさまざまな色の光をどの程度反射するかを測定することは、科学上有用なことであり、玉兔2号探査車には、まさにこの測定を行うために設計された「可視および近赤外線分光計」が搭載されており、表面の組成についてさらに詳しく知ることができる。

月の平均的な表面は、暗い灰色のわずかに赤みがかった色であることはすでに知られていますが、水星ほど赤くはなく、鉄鉱物（本質的には錆）の酸化の結果として表面が本当に赤い火星よりもはるかに赤くありません。

色彩知覚

月の表面がさまざまな色の光をどのように反射するかを知ることは、月面の風景を正しく見せるための 1 つの側面にすぎません。2015 年に話題になったドレスの色の錯覚を覚えているかもしれません。これは、黒と青だと信じた人もいれば、白と金だと信じた人もいたドレスの画像でした。

これは、色の知覚が主観的であり、文脈によっても異なることを示しています。たとえば、この記事の画像の色がどのように見えるかは、それを読んでいるデバイスの特性によっても異なります。

しかし、測定結果から、月には色の変化がほとんどないことが分かっており、月に行ったことのある宇宙飛行士は皆、月は基本的にくすんだ灰色だと言うだろう（オレンジ色の土の層が発見されたときの興奮も、部分的にはこれが理由だ）。おそらく2020年代に中国人宇宙飛行士が初めて月面を歩くとき、彼らも同じことを経験する可能性が高いだろう。

デビッド・ロザリーはオープン大学の惑星地球科学教授です。この記事はもともと The Conversation に掲載されました。