月は（わずかに）濡れているとNASAが確認。さて、どうなる？

月はチーズでできているわけではありませんが、ほんの少しだけ湿っています。

研究者らが飛行望遠鏡を使って月面に水分子の新たな兆候を発見した。月曜のネイチャー・アストロノミー誌に発表された結果によると、似たような分子ではない。地中深くやクレーターの底に埋もれた氷でもない。太陽の当たる月面に散りばめられた本物のH2O分子の存在が初めて確認されたのだ。月は水の中に浮かんでいるわけではない。NASAの推定によると、サハラ砂漠の湿度は月面の約100倍だ。しかし、今回の確認は過去の研究を補強するもので、惑星科学者にとっては謎を解き明かし、月探査に渇望する人々の希望を高めている。

「本日、初めて、月の太陽光が当たる表面に水が存在することが確認されたことを発表します」とNASAの天体物理学部門長ポール・ヘルツ氏は月曜日の記者会見で述べた。「この発見は、水が月の両極の冷たく影になっている場所に限らず、月の表面全体に分布している可能性があることを明らかにしています。」

新たな成果は、NASA が月でさまざまな形や地域で水を発見してきた 10 年にわたる伝統の延長である。月の南極は主要な H2O ホットスポットである。宇宙機関が 2009 年に 5,000 ポンドの LCROSS 衛星を南の月のクレーターに衝突させたとき、水蒸気の副産物が結果として生じた噴煙に浸透した。そして 2018 年には、インド宇宙研究機関のチャンドラヤーン 1 号宇宙船からの画像の新しい分析により、クレーターの永久に暗い深部に氷が点在していることが判明した。

科学者たちはまた、水分子が月の表面をより広範囲に覆っている可能性が高いと考えていた。というのも、2009年に3機の宇宙船がいずれも水素（H2OのHを構成する原子）の痕跡を観測したからだ。しかし、水素は水を保証するものではない。水素単体（カップルではなく）が酸素と結合してヒドロキシル（OH）を形成する可能性がある。これは地球に住む私たちには排水管洗浄剤の有効成分としてよく知られている。

「排水管洗浄機が月にあったら、排水管洗浄機と水の違いは分からないだろう」と、NASAのポスドク研究員でこの研究の主執筆者、ケーシー・ホニボール氏は記者会見で語った。

ホニボール氏は大学院時代、地球から20万マイル以上離れた惑星で、水素原子1個と2個の見分け方を悩みながら過ごした。そして、水分子の存在を決定づける6.1マイクロメートルの波長を持つ赤外線を月でスキャンすることにたどり着いた。

しかし、調査の実施は困難を極める。宇宙に設置された望遠鏡では、その特定の色の赤外線を観測できないし、地球の水分を多く含んだ大気圏に埋もれた地上の施設は、海底から地球外の水のかすかな痕跡を探す観測所と同じくらい役に立たない。ホニボール氏は気球の打ち上げを検討したが、それには建造に時間がかかる。最終的に、彼女は完璧な装置がすでに存在していることに気づいた。SOFIA、赤外線天文学成層圏観測所だ。

ソフィアの望遠鏡は、改造されたボーイング474の開いたドアを通して、地球の大気の水分の99.9％より上空を飛びながら観測する。この天文台は通常、遠くの銀河を観測するが、ホニボール氏は初めてソフィアの観測員を説得して、機器を月に向けて振り回した。

「本質的にはテストだったが、私たちの期待をはるかに上回る結果となった」と、SOFIAミッションのプロジェクト科学者であるナシーム・ラングワラ氏は記者会見で語った。

南半球のクラビウスと呼ばれるクレーター付近の月の細い帯を調査したソフィアは、水の存在を示す明らかな兆候を捉えた。その赤外線の輝きから、ホニボール氏と共同研究者は、月の表面には約 0.01 ～ 0.04 パーセントの水分が含まれていると推定した。これは、意欲的な探検家がゴミ箱 1 個分の月の塵から 12 オンス ボトル 1 本分の水を絞り出すのに十分な量である。

この確認は、惑星科学者にとって一つの疑問に答えると同時に、もう一つの疑問を提起する。強い太陽光は個々の水分子を分解するはずなのに、この H2O はどうやって生き残っているのか？ ホニボールのチームは、おそらくそれらは月の塵のかけらの間に隠れているのではないかと推測している。あるいは、微小隕石の衝突時に作られたガラスビーズの中に安全に閉じ込められているのかもしれない。これらの隕石は月面に散らばり、月の塵を鉛筆の先ほどの大きさの黒い点に溶かしている。その際に、隕石は水素と酸素を融合させて水にしたり、独自の水分子を持ち込んだりする可能性がある。

この研究は、空気のない天体としては多くのことが起きている、空に大きく広がる世界について研究者がまだ学ぶべきことがたくさんあることを強調している。表面に水が見つかり、それを地球から観測する方法が見つかったことで、月の歴史を解明する新たな窓が開かれた。例えばホニボール氏は次に、SOFIA を使って、はるか昔に活動を停止した火山の近くで分子がより厚くなっているかどうかを調べたいと考えている。火山は、形成後に地球の中心核から水を放出した可能性がある。

この発見は、月探査の将来を考えているミッション計画者の想像力をかき立てた。タンカクテルを混ぜたりシャワーを浴びたりするのに欠かせない資源であるだけでなく、酸素やロケット燃料を作るのにも水は欠かせない資源であり、宇宙探査の原動力となるだろう。さらに、NASA が地球からすべての水を運ばなくても済むようになれば、そのミッションはより長期かつ遠くまで拡大する可能性がある。

5年以内に月面に着陸する可能性があるアルテミス計画の最初の乗組員は、月の水を採掘する技術を持っていないだろう。しかし長期的には、月のH2Oの位置と形態が、宇宙飛行士が月面でどこにどのように足場を築くかを決定する可能性がある。SOFIAの水分子が土の中に自由に留まっている場合、それを採取することは、ほこりをかき混ぜて浮かび上がる蒸気を集めるのと同じくらいローテクなことかもしれない。しかし、それがガラスビーズの中に閉じ込められている場合、宇宙飛行士はそれを取り出すのにはるかに苦労しなければならない。クレーター内の氷の板は処理しやすいかもしれないが、急峻な壁を降りて氷の塊を切り分けるには、より多くの機器が必要になる。

いずれにせよ、NASA の計画担当者は、クレーター登攀用具や月の塵を処理する機械、あるいはその他の技術を開発するかどうかを考える前に、水がどこにあるのか、どれだけあるのか、そしてどれだけ安定しているのかを知る必要がある。

「より到達しやすい水を見つけることは、私たちにとって本当に重要です」とNASAの主任探査科学者ジェイコブ・ブリーチャー氏は語った。「それには、より到達しやすい水のある小さなクレーターを見つけることも含まれます。あるいは、このSOFIAの結果が示すように、これらのクレーターの外側で水を見つけることもできます。」

そのために、NASAは、土壌や地表下の水を探知する揮発性物質調査極地探査ローバー（VIPER）と呼ばれるゴルフカートサイズの乗り物を含む、水を中心とした一連のミッションを計画している。VIPERは約2年以内に着陸できる可能性がある。

それまでの間、ホニボール氏と同僚たちは、SOFIA の水脈探知能力のテストの成功をさらに発展させるつもりだ。彼らは来春に 2 時間の観測時間を確保し、72 時間の月観測を要請した。それは、月の表側全体を地図に描き、H2O 分子が最も濃く存在する場所を調べるには十分な時間だ。

「まだ返事は来ていないが、祈っている」とホニボール氏は語った。