新たな証拠により、月は地球の溶けた破片から形成されたことが示される

太陽系がまだ幼少期にあった約 45 億年前、火星サイズの惑星が原始地球に衝突し、私たちの生まれたばかりの地球を粉々に吹き飛ばしました。地球の岩石は溶けただけでなく、蒸発し、岩石に含まれる元素そのものが、沸騰した水が蒸気に変わるのと同じようにガスに変わりました。最終的に、元の地球の残骸は冷えて落ち着き、再び凝縮して固体の惑星を形成しました。その残りが月を形成しました。

これは、地球の月がどのようにして形成されたのかという数十年にわたる物語に新たな展開が加わったものであり、両世界の元素の新たな測定結果に基づいている。

我々の最初の友人である月は、夜空に浮かぶおなじみの天体以上のものである。月は潮の満ち引き​​を左右し、地球の自転を安定させ、地震にも寄与している可能性がある。また、地球以外では岩石惑星の形成を研究するのに最適な場所でもある。科学者たちは月がどのように形成されたのかまだわかっていない。その理由の1つは、月の化学組成とコンピューターが語る起源の物語を一致させることが難しいためだ。

1970年代、科学者たちは月は火星サイズの惑星との衝突によって形成されたと提唱した。地球の表面は液化し、一部は剥がれ落ちた。月はその残骸と衝突物体の残骸から合体したというシナリオは、巨大衝突仮説と呼ばれるようになった。しかし、アポロ計画後に地球に持ち帰った月の岩石の分析から、それはそれほど単純ではないことが示唆された。地球と月の岩石の元素同位体組成は同じである。つまり、地球と火星サイズの衝突物体も同じだったということだが、それは非常にありそうにない。

この類似性を説明するには、科学者は月が衝突体ではなく地球から主に作られているという方法を考え出す必要があったと、セントルイスのワシントン大学の地球化学者、クン・ワン氏は言う。同氏は、この春に開かれる月惑星科学会議で発表された新しいコンピューターモデルに興味をそそられた。このモデルでは、火星サイズの物体が地球に激突し、衝突体と地球のマントルが蒸発した。

「核はまだ固体かもしれないが、マントルと火星サイズの惑星自体はすべて蒸発した」とワン氏はポピュラーサイエンス誌に語った。「地球と火星サイズの惑星は衝突後、完全に蒸発するだろう。」

時間の経過とともに温度が下がり始めると、蒸気が凝縮し始め、液体の小衛星の滴が形成される。この物質は最終的に円盤に凝集し、土星の環のようなものになるだろうと、サウスウエスト研究所の惑星科学者ロビン・カナップ氏は言う。最終的に月はこの物質から形成され、残りの大部分は地球に落下した。

ワン氏は本日、ネイチャー ジオサイエンス誌に月の岩石に関する新たな分析結果を発表し、この考えを裏付けるものだと述べている。鍵となるのはカリウムで、これは地球と月の岩石の両方に豊富に含まれる揮発性元素である。ワン氏と共著者のスタイン ヤコブセン氏は、アポロ計画で採取された月の塵を調べ、カリウム同位体を数えた。元素 K には 3 つの安定同位体があるが、十分な精度で数えられるほど豊富にあるのはカリウム 39 とカリウム 41 の 2 つだけだとワン氏は言う。同氏は月の塵で試す前に、地球の岩石を研究して測定を微調整し、1 年を費やした。

彼は、月のサンプルにはより重いカリウムの痕跡があることを発見した。ワン氏は、これは月が地球の岩石の蒸発から形成されたという考えを裏付けるものだと語る。つまり、より重い物質が最初に凝縮して月が形成されたのだ。同位体データは、月を形成した地球を揺るがす出来事の際の物理的条件を明らかにする、一種の「古気候バロメーター」のように使用できるとワン氏は語る。

キャナップ氏は、この結果は月の形成に関する新たな理論や改善された理論を推進する重要な証拠となるだろうと述べている。

「データはモデルを上回っており、当然のことです。これからは、この新しいデータを説明できるかどうかを議論する重荷が、ディスクと衝突のモデルを作成している私たちにかかってくるでしょう」と彼女は言う。