月はかつてマグマの海に覆われていた：新たなデータがその説を裏付ける

約 45 億年前、テイアと呼ばれる火星サイズの原始惑星に、大変な出来事がありました。その軌道は、別のより大きな原始惑星との衝突コースに設定され、2 つの惑星は衝突してテイアをほぼ消滅させるほどの力を発揮しました。公平に言えば、もう 1 つの原始惑星も、それほど良い結果は得られませんでした。衝突の力で、その大量の物質が宇宙に吹き飛ばされたのです。この物質の一部は、再び地表に降り注ぎ、残りはテイアの残骸と混ざり合い、最終的に 1 つの衛星、つまり月になりました。

このシナリオは、月がどのように形成されたかについての私たちの理解を最もよく表している。8月21日にネイチャー誌に掲載された新しい論文は、この理論を裏付ける新たな証拠を提供しているが、衝突をシミュレートするために私たちが構築したモデルの細部に関する疑問も提起している。この論文は、チャンドラヤーン3号ミッションによって収集されたデータに基づいている。このミッションのプラギャン探査車は、月の高緯度地域から初めてレゴリスのサンプルを収集した。

論文の筆頭著者であるサントシュ・ヴァダワレ氏がポピュラーサイエンス誌に説明しているように、この理論の重要な側面の1つは「月のマグマオーシャン仮説」である。大災害的な衝突によって放出されたエネルギーは「月の外側数百キロを溶かしただろう」。これは、新しく形成された月が完全にマグマで覆われていたことを意味する。地球全体がマグマオーシャンであり、非常に高温で深いため、冷えて岩石に固まるまで少なくとも数千万年かかった。

月の表面が何百万年も液体だったとしたら、比較的軽い鉱物が表面に浮かび、重い鉱物が下に沈んだと予想されます。（油と水の混合物が最終的に分離し、油が水の上に浮かぶ様子を想像してください。）地質学的に言えば、月の表面は主に斜長岩と呼ばれる鉱物で構成されていると予想されます。「月のマグマオーシャン仮説の重要な予測は、主に斜長岩質の地殻が存在することです。」とヴァダワレは言います。

この予測は、アポロ計画によって初めて検証され、そのサンプルから月の表面は確かに大部分が斜長岩であることがわかった。それ以来、他のいくつかの計画が赤道および中緯度地域からサンプルを採取してきたが、チャンドラヤーン3号が到着するまで、極に近い地域は未調査のままだった。

「高緯度地域は、その古さゆえに衝突クレーターが多く形成されています」とヴァダワレ氏は説明する。「そのため、十分な広さの安全な着陸地帯を特定することが難しく、おそらくこれが、ほとんどの[初期の]着陸が比較的安全な海の地域で行われた理由でしょう。しかし、極に近い場所に着陸することの重要性はかなり前から知られており、高緯度への着陸の試みは増加しています。」

ヴァダワレ氏によると、チャンドラヤーン 3 号は、このような地域への着陸としては初めて完全に成功したという。この成功により、近くの土壌のサンプルを採取する探査機の配備が可能になり、研究者は土壌の組成を調べ、低地の土壌と比較することができた。ヴァダワレ氏は、地形の組成はほぼ予想通りだったと語る。「この地域の表土は主に…赤道高地の地域に似ています。これは、月のマグマオーシャン仮説をさらに裏付けるものです。」

しかし、1 つの驚きは、比較的重いマグネシウムベースの鉱物であるカンラン石が比較的大量に存在したことです。この鉱物の発見自体は特筆すべきことではないとヴァダワレは説明します。「LMO のごく初期のモデルでは、純粋な斜長岩でできた地殻が示唆されていましたが、モデルをさらに進化させると、地殻にはカンラン石や輝石などのマグネシウムと鉄を含む鉱物がいくらか含まれていることが示唆されます。」このような重い鉱物は、大きな隕石の衝突によって地表下から噴出する可能性もあります。そして、チャンドラヤーン 3 号の着陸地点は、南極エイトケン盆地の近くにあるのです。エイトケン盆地は、月で最大、最古、最深の衝突クレーターである巨大な盆地です。

つまり、カンラン石の存在自体が予想外だったのではなく、カンラン石の存在量、特に輝石と呼ばれる別の重いマグネシウムベースの鉱物に対するカンラン石の割合が意外だったのだ。他のサンプルにはカンラン石よりも輝石が多く含まれていたが、プラギャンが採取したサンプルには輝石よりもカンラン石が多かった。論文には「これは新しい発見であり、（帰還したサンプルや月の隕石の保管庫から）他の月の高地の土壌とは矛盾している」と記されている。

なぜか？まだ誰も知らない。しかし、これはおそらく非常に重要な発見だ。月がどのように形成されたかというモデルをさらに精緻化できる可能性があるからだ。「カンラン石が輝石​​よりわずかに多いという説明は、さまざまな LMO モデルに制約を与える可能性があるので、非常に重要な発見だ」とヴァダワレ氏は言う。しかし、彼は結論に飛びつくことに対して警告する。「より具体的な詳細は、さらなるモデル化に基づいてのみ導き出せる」