月の凍った二酸化炭素の塊が将来の宇宙旅行の燃料になるかもしれない

最近の研究の著者らによると、月の「宝の地図」は、探検家を月面の凍った資源へと導き、燃料やその他の必需品の主要原料を提供する可能性があるという。

研究者チームは、ルナー・リコネッサンス・オービターが10年以上にわたって収集した月面表面温度データを使用して、月面の「コールドトラップ」を地図に描き出した。これは、スーパーマーケットで手に入るドライアイスと同じ物質である固体二酸化炭素（CO2）が存在できるほど気温が低い場所だ。これらの貯蔵庫は、月面探検家のためのロケット燃料、食料、資材、酸素の製造に利用できる可能性がある。

アリゾナ州惑星科学研究所に勤務するハワイの惑星科学者で、この研究の主執筆者、ノーバート・ショルホファー氏は、専門家らが水が存在すると予想している場所であるため、コールドトラップは最近、月の説明で注目されていると語る。

これらのコールドトラップに CO2 の氷があるかどうかはまだ誰も確認できていないが、この研究は、氷が生き残れるほど日陰が多く、常に寒い地域があるという考えを裏付けている。月にも CO2 が存在するという直接的な証拠がある。2009 年、NASA の月面クレーター観測探査衛星 (LCROSS) は、ロケットの破片を意図的に月のクレーターに高速で投げ込み、宇宙まで届く物質の煙を発生させた。探査機はその後、その煙を分析し、CO2 と水分子を検出した。

この事実と寒冷地域の新しい地図を合わせると、「これらのコールドトラップには実際に二酸化炭素が含まれているはずだ」とショルホファー氏は言う。しかし次のステップは、ミッションを遂行して探査し、それを検証することだ。

宇宙にある水と二酸化炭素の氷は、ある一定の温度を超えると昇華し、固体から気体へと直接相が変わります。こうしたコールドトラップの中には、二酸化炭素の氷の昇華が極端に遅くなるところもあり、10億年ごとに最大で数センチの深さが失われる程度です。つまり、重要なのは、月は氷が消えるよりも早く氷を集めるので、月には氷が蓄積されるはずだということです。

南極地域だけでも、約 6,000 平方マイルの水氷トラップがある。しかし、CO2 が凍ったままでいるにはさらに低い温度が必要であり、そのような低温の地域を見つけるのは困難である。ショルホファー氏のチームは、南極周辺の影のクレーターで固体 CO2 が存在する可能性のある 79 平方マイルの氷トラップを発見したと、Geophysical Research Letters 誌に報告した。彼らはまた、当然のことのように聞こえる事実も発見した。そこにある氷は、月がわずかに熱くなる夏にはより速く溶けるはずだ。

月面で最も寒い場所の一部であるこれらの地域は、その不安定さを考慮すると、二酸化炭素が安定している可能性がある広大な地域である、とコロラド大学ボルダー校の惑星科学者で、特に月の極の氷に興味があり、今回の研究には参加していないポール・ヘイン氏は言う。

ヘイン氏によると、このトラップは「影の中の影」にあり、少なくとも10億年は太陽光を浴びていないという。科学者たちは、これらの領域が以前から存在していたことは知っていたが、その寒さや広さは知らなかった。

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この研究はコールドトラップの「宝の地図」を提供しているが、CO2に到達して抽出するのは別の話だと彼は言う。

ヘイン氏は、将来の着陸船や宇宙飛行士のミッションでは、軌道上からは小さすぎて見えなかった小さなコールドトラップが多数発見される可能性が高いと話す。炭素は月では希少だが、非常に有用な元素だ。最近のスペースXのロケットの燃料として選ばれているメタンは、二酸化炭素から作ることができると同氏は言う。

月の二酸化炭素がどこから来るのかは正確にはわからない。そのほとんどは、さまざまな種類の氷を豊富に含む彗星によって堆積したのだろうとショルホファー氏は述べ、炭素を豊富に含む隕石が月面に衝突すると、化学反応によって二酸化炭素が生成される可能性もあると付け加えた。月は「ガス放出」も起こしており、地中深くに閉じ込められた二酸化炭素がゆっくりと表面に出てくる可能性がある。

月には炭素がほとんど存在しないため、その探索は「地球の初期の石油探索のようなものだ」とショルホファー氏は言う。当時、人々は濃縮炭化水素を探していたが、「現在、我々は濃縮炭素を探している」。