形成 | 中山シナモンスパイスグループ

地球の月は破壊から生まれました。

月の形成に関するいくつかの理論が優勢を争っていますが、ほぼすべての理論に共通点があります。約 45 億年前の太陽系形成の頃、おそらく火星ほどの大きさの単一の物体、あるいは一連の物体が存在したということです。 ― 若い地球に衝突し、月を作るのに十分な量の溶けて蒸発した破片を宇宙に飛ばしました。

初期の太陽系は混沌とした恐ろしい場所だったでしょう。太陽の形成時に残った破片が合体して星の周りに円盤を作り、塵の斑点から小さな惑星までさまざまな大きさの塊を作りました。重力によってこれらの物体が引き寄せられ、互いに衝突し、激しい衝突によって消滅したり、新たなより大きな物体が誕生したりする可能性があります。それらが組み合わさった物体が、今日私たちが知っている惑星、衛星、小惑星、その他の太陽系の物体を構成しています。

1960 年代後半から 1970 年代前半にかけてのアポロ計画による月訪問は、月の起源についての私たちの理解に革命をもたらしました。月は航行中に地球の重力に捕らえられた物体であるとか、月は地球と並んで同じ破片から形成されたというこれまでの概念は、アポロ計画によってデータと842ポンド（382キログラム）の月が持ち帰られた後、支持されなくなった。 1960 年代後半から 1970 年代前半にかけてサンプルが地球に送られました。アポロの証拠はすべて、月が大きな衝突によって形成されたことを示していました。岩石サンプルの年齢は、月が太陽系の形成が始まってから約 6,000 万年後に形成されたことを示していました。サンプルの種類と組成から、月はその形成中に溶け、数千万年から数億年の間、マグマの深海で覆われていたことが示された。この環境は、強烈なエネルギーの衝突の余波で生じるものである。。月の岩石には、加熱されると蒸発する元素が少量しか含まれていないことが判明し、月が高エネルギーの衝突によって形成され、それらの元素が逃げた可能性があることがさらに示唆された。

おそらく最も重要なことは、岩石サンプルが、月がかつて地球の一部であったことを示したことです。月のマントルからの玄武岩質岩は、地球のマントルからの玄武岩質岩と驚くほどの類似点を持っています。標本に封入されていた酸素同位体やその他の元素は、地球の岩石のものと非常に正確に一致しており、その類似点が偶然であるとは思えません。

隕石は別の証拠を構成します。アポロ宇宙飛行士によって収集されたサンプルは、月上のわずか数か所の場所から採取されていますが、月の隕石（月への衝突によって宇宙に飛ばされ、最終的に地球に到達する石）は、月のいたるところから採取されたサンプルであり、同様の物語を物語っています。月の歴史。小惑星由来の隕石は、月の形成のタイムラインを確認するためにも使用されています。月を形成する巨大な衝突による破片が衝突した形跡を示すものもある。

最後に、より最近の研究では、溶融した月の生成をもたらした高エネルギー衝突の証拠が追加されています。月から反射する光を分析すると、月の表面の鉱物構成が詳細にわかり、マグマから結晶化してマグマの頂上に浮かぶ火成岩である斜長石が広く存在していることがわかります。月の表面全体に斜長石が存在することは、月がかつては数百キロメートルから数千キロメートルまでの非常に深いマグマの海で覆われていたに違いないことを裏付けています。

地球と月は両方とも古代の衝突によって誕生しましたが、そして地球は間違いなく簡単に手の届くところにありますが、月を研究することは、数十億年前に何が起こったのかを理解する最良のチャンスを与えてくれます。プレートテクトニクスから浸食に至る地球の活発な地質学的プロセスにより、形成の証拠が消去されます。衝突などの出来事は別として、月の表面の多くは非常に遅い時間スケールで変化します。犯罪現場の刑事のように、科学者は月面に保存された手がかりを使って、月の歴史をつなぎ合わせます。ジャイアント・インパクト理論の改善や新しい理論は、今日私たちが月について観察していることを説明する必要があるでしょう。

奇妙なことの1つは、地球と比較して月の鉄含有量が低いことです。地球の鉄を豊富に含む核はその質量の約 30 パーセントを占めますが、月の核は総質量の約 1.6 ～ 1.8 パーセントにすぎません。考えられる説明の1つは、月を形成した地球との衝突のエネルギーによって軽い物質が蒸発して宇宙に放出され、極度の高温でのみ蒸発する鉄などの重い元素が残されて地球の核に沈んだというものである。

月の形成に関する実行可能な理論は、地球との関係で月が現在どこにあるか、またその軌道の速度と傾きも説明する必要があります。アポロ計画中に月に設置された表面反射体は、月が年間約 1.5 インチの速度で地球から遠ざかることを示しています。これは、月が最初に私たちの惑星のより近くで形成されたこと、したがって初期の地球の自転速度が今日よりもはるかに高かったことを示しています。月の形成理論をテストおよび分析するために科学者によって作成されたコンピューターモデルは、2 つの天体間の典型的な重力相互作用と組み合わせて、大規模な衝突が月と地球の既存の軌道と回転を数十億年にわたってどのように生成するかを示す必要があります。（現在でも、地球と月の間の距離と地球上の 1 日の長さは、地球の潮汐の影響により伸び続けています。）

最後に、月の表側と裏側の間には奇妙な不一致が存在します。違いは次のとおりです。地殻の厚さ ― 月の表側では 43 マイル (70 キロメートル) であるのに対し、月の裏側では 93 マイル (150 キロメートル) です。手前側の放射性元素の集中など、対照的な地質構成。そして、裏側では火山活動が相対的に欠如しているのに比べて、裏側では火山活動の豊富な歴史があります。これらの違いが、月の形成、つまり月がどのように冷えたか、火山活動がどのように起こったか、宇宙からの物体がどのように衝突したかなどとどの程度密接に関係しているのかは、科学者たちが今日も取り組んでいる問題である。

アルテミス計画による人類の月への帰還により、科学者たちは単一の形成シナリオに焦点を絞るのに役立つ新しい情報が大量に得られることを期待しています。その間、科学者たちは既存のサンプルや現在入手しているその他の情報（月周回衛星からの情報や惑星形成に関する知識体系など）の研究を続け、衝突がどのように起こったのか、そしてどのように衝突が起こったのかを理解するのに役立つコンピューターモデルを構築している。その結果、今日私たちが見ているような月と地球ができたかもしれません。モデルは、衝突するオブジェクトの強度、コンポーネント間の摩擦、コンポーネントの密度、さまざまな温度と圧力下での材料の挙動などの要因を考慮します。今日の高度なコンピューターモデルは、このような変数に基づいて、非常に具体的な結果を多数提供できます。

たとえば、科学者が月に蒸発しやすい特定の元素が少ない理由を解明したいとき、モデルを使用して、月の形成のさまざまな時期に元素が失われたり枯渇した場合に月の組成がどのように見えるかを確認します。おそらく、月が形成された環境や月の表面での初期の噴火により、それらの元素の一部が除去される一時的な大気が形成されたか、あるいは太陽の熱や明るく静止した光との相互作用を通じて放出されたのかもしれません。溶けた地球。

これらの複雑なモデルでも、デブリを宇宙に弾き飛ばす巨大物体間の大規模衝突におけるすべての原子をシミュレートすることはできません。しかし、天文学者は、原始月の核の近くにある高温の物質のように、衝突時の位置に応じて特性が異なる粒子を使用することで、より大きなデブリのグループを表すことができます。天文学者はモデルの特性を変更して異なる結果を生み出すことができ、小さな変更でも異なるシナリオがどのように生成されるかを示しています。証拠が続々と入ってくるため、最終的な目標は、月について私たちが知っているすべてを説明する包括的なモデルです。

最後のアポロ月ミッションは 1972 年でした。科学者たちは、アポロミッションで得られた月のサンプルとデータを調査し、その後の月ミッションで返された情報と組み合わせ、結論を導き出し、新たな疑問を形成するのに数十年を費やしてきました。彼らは、未解決の謎のいくつかを解決するために、今後のアルテミスミッション中に何をターゲットにすべきかを知っています。

アポロ計画はすべて月の赤道付近に着陸し、持ち帰られたサンプルのほとんどは火山地域からのものです。月の科学者たちは、月の裏側や極に近い地域など、さまざまな場所から新しいサンプルを入手して、さまざまな進化を遂げたであろう領域の月の組成を調べ、月がどのように変化したかについてのより多くの証拠を明らかにしたいと考えています。形成されました。彼らは、月の表面を掘削して、月の地質学的歴史のさらなる層を明らかにするコアサンプルを取得することを望んでいます。これは、岩石に書かれ、今のところほとんど私たちから隠されている記録です。

これらの新しい発見は、月の形成モデルにおける多くの未知の要素を絞り込むのに役立ちます。もし一例だけ挙げると、火山活動の期間中に大量の硫黄が失われたことが新しい証拠によって示されているのであれば、その硫黄の損失は月形成の初期段階で考慮される必要はない。手がかりゲームのように、月の形成の謎を解読することは消去法であり、特定の期間に起こった特定の出来事を除外し、残りがほとんどなくなるまで可能性を絞り込みます。

しかし科学者たちは、新たな発見、異なる状況を描く発見の可能性にも警戒している。月の過去を知る最大の手がかりは、今も月面の周囲や地下に散らばっており、発掘されるのを待っている可能性があります。

ライター: トレイシー・ヴォーゲルサイエンス・アドバイザー: プラバル・サクセナ、サラ・バレンシア、ビル・ボトケ