月には私たちが考えていたよりもずっと最近まで火山が存在していた可能性がある

現在、月は埃っぽく、クレーターだらけで、ほとんど活動していないが、地質学上の興味深い歴史を持っている。一般的に受け入れられている説は、月は原始惑星と地球の壊滅的な衝突によって形成され、数千年の間マグマの海に覆われていたというものだ。その海は最終的に冷えて月の地殻となったが、火山活動は数百万年にわたって続いた。

火山活動が正確にどのくらいの期間続いたかは、ある意味謎に包まれている。しかし、9月5日にサイエンス誌に発表された新しい論文は、これまでの証拠が示唆していたよりもずっと長く続いたことを示唆している。この研究では、2020年12月に月面に着陸した嫦娥5号ミッションによって収集された火山ガラスのビーズを調査し、それらが約1億2000万年前に形成されたことを発見した。この研究は、このような研究がいかに骨の折れる作業であるかを示している。3000個の小さなガラスビーズに対して一連のテストを実施し、それらの間のわずかな違いを探して、どれが火山活動によって生成されたかを特定する必要があった。

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ガラスの形成は複雑な現象だが、ここでの重要なメカニズムは、物質が融点を超えて加熱され、その後、規則的な原子構造を欠いた非晶質固体に凝固するときに生成されるという点である。火山のマグマは確かに月の表土を溶かすのに十分な熱を供給できるため、ガラスは火山活動の明らかな兆候となり得る。しかし、火山活動はそのような温度を生成できる唯一のプロセスではない。月面に衝突する隕石などの物体も温度を生成する可能性があるため、嫦娥5号のガラスビーズから月の火山活動に関する情報を引き出すために、研究者はまず、これらのビーズのうちどれが（もしあれば）火山熱によって生成されたのかを特定する必要があった。

最初のステップは、ビーズ中の酸化マグネシウム (MgO) のレベルと、MgO と酸化アルミニウム (Al ₂ O ₃ ) の比率を調べることでした。アポロ 16 号のミッションで採取されたサンプルを調べた結果、火山ガラスは MgO のレベルが比較的高く、MgO と Al ₂ O ₃の比率も比較的高いことが判明しました。これらの基準を満たしたビーズはわずか 13 個でした。

しかし、論文では、この方法が絶対確実ではないとも指摘している。「アポロのサンプルで以前に特定された衝突ガラスの約3％も、火山起源と一致する比率を持っています。」次に、著者らはガラスのニッケル（Ni）含有量の調査に移った。衝突によって生成されたガラスは、「衝突物質の組み込みにより」Niのレベルが比較的高いが、Ni火山ガラスのレベルはMgOのレベルと相関している。

過剰な Ni レベルを持つビーズが除去されると、研究者らはさらなるテストを実施し、今度はガラス内の硫黄同位体の組成を調べました。テストが終わると、最初のサンプル約 3,000 個のうち、直径 1 ミリメートル未満の小さなガラス片が 3 個だけ残りました。

それでも、この3つのビーズは、月の火山活動の歴史に関する私たちの理解をひっくり返すかもしれない。研究者たちはウラン鉛年代測定と呼ばれる方法でそれらの年代を測定したところ、およそ1億2千万年前のものであることが判明した。これは、1億2千万年前には月で火山が活動していたことを示唆している。これまでの証拠（嫦娥5号の物質に関する他の研究を含む）では、月での火山活動が約20億年前まで続いたことしか確認されていないことを考えると、この結果は答えとなるだけでなく、多くの疑問も生み出している。

論文では、ガラスビーズを生成した火山活動は「放射性加熱によって局所的な熱異常が発生し、それが月のマントルの部分的な溶融を引き起こした」可能性があると理論づけている。しかし、最終的には「月がこれほど遅い段階で火山活動を維持できた理由は不明」だと結論づけている。私たちの最も近い隣人は、まだしばらくその秘密の一部を保持したままでいるようだ。