月で地震が発生するのはなぜ？ 月は熱を失い続けて収縮し、今はより高密度になるという変形を続けているから。

火山やプレート運動などは存在せず、地質学的には死んだ天体のように見える月。

でも、アポロ計画で設置された地震計のデータから、月でも地震（月震）が発生していることが知られています。

また、月面には断層地形が数多く存在していて、これらは月の内部が冷えることで月全体が収縮して生じたものだと考えられています。

こうした月の冷却と収縮が現在も続いていることを示す、新たな研究成果が相次いで発表されたんですねー


月では今も断層で地震が発生している

月が冷えて収縮すると、地殻の一部が他の部分の上に乗り上げる“衝上断層”と呼ばれる地形が現れることがあります。
こうした断層はしばしば、高さ数十キロ、幅数キロにわたる階段状の断層崖を形成しているんですねー

今回の研究を進めたのはスミソニアン協会地球惑星研究センターのチーム。
月震の震源をこれまでよりも正確に求めるため、アポロ12号から16号までのミッションで月面に設置された4台の地震計のデータを新たな手法で解析しています。
　　この4台の地震計は1969年から1977年までの間に、震源の浅い月震を計28回観測していて、
　　その規模はマグニチュード2から5の範囲にわたっている。

研究チームでは、これらの月震の震源位置を、NASAの月探査機“ルナー・リコナサンス・オービター”でこれまでに発見されている3500か所以上の断層崖の位置と比較。

“ルナー・リコナサンス・オービター”で撮影された断層崖の例。 崖は階段状になっている（左向きの矢印）。 崖の上には岩塊が広がる平原や明るい色の土壌や砂が見られる領域が存在する（右向きの矢印）。

すると、28回の浅発地震のうち8回は、“ルナー・リコナサンス・オービター”の画像に写っている断層から30キロ以内の位置で発生していることが分かります。

そう、このことは浅発月震が断層と関係していることをうかがわせる強い証拠になるんですねー
月が今も徐々に冷えて縮み続けているので、こうした断層が今も活動していて月震を引き起こしているという証拠が初めて得られたことになります。

さらに、この8回の地震のうち6回は月が地球から最も遠い場所“遠地点”付近にある時期に発生。
遠地点では、月が地球から受ける潮汐力に由来する応力が最も強くなるので、断層が動く現象が起こりやすいのかもしれません。

月の断層が今も活動しているという証拠は他にもあります。

“ルナー・リコナサンス・オービター”が撮影した画像には、断層崖の斜面やその近くに比較的明るい色の領域があり、そこに地滑りや岩塊が写っていることがあります。

月面の物質は太陽風や宇宙線によって風化を受け、しだいに暗い色になっていきます。
なので、明るい色の領域は最近新たに表面に露出した場所ということになります。

ごく最近に月震が起こって表面の物質が地滑りを起こしたとすれば、こうした地形ができるはずです。

また、しばしば撮影されているのが、断層崖の近くで岩塊が転がり落ちた跡。
これも断層で発生した月震によって岩が谷底へ転がったものと考えられています。

月面にはたくさんの微小隕石が衝突し続けているので、こうした転石の跡は地質学的な時間スケールを見ると比較的短期間で消えてしまうはず…
それでも、こうした地形が残っているということは、断層で今も月震が起こっているという証拠になるんですねー

50年近く前のアポロ計画のデータと“ルナー・リコナサンス・オービター”のデータとを組み合わせることで、新しい発見があり月についての理解が深まったといえますね。


若いリンクルリッジを月の海で発見

衝上断層による断層崖と同じく、月が冷えて収縮することで生じる地形があります。
その地形は曲がりくねった尾根と浅い地溝からなり“リンクルリッジ”と呼ばれています。

“リンクルリッジ”は長いものでは400キロに及び、高さは300キロを超えることも…
これまで月の高地でしか発見されていなかったので、海には存在しないと考えられてきた地形なんですねー

この研究でNASAのジェット推進研究所のチームが着目したのは、月の北極付近にある“氷の海”と呼ばれる領域。
この領域を詳細に調べるために用いたのは、“ルナー・リコナサンス・オービター”が撮影した1万2000枚以上もある画像でした。

そして発見したのが、“リンクルリッジ”のような地殻変動に由来する地形が、氷の海に数千か所も存在すること。
この数は、月の高地に地殻変動地形が存在する割合とほぼ同じでした。

“ルナー・リコナサンス・オービター”の画像から“氷の海”で新たに見つかったリンクルリッジの例。

こうした地形の年代はクレーターを利用することで推定できます。
　　スミソニアン協会地球惑星研究センターの研究チームが、
　　転石の痕跡の年代推定で使ったのと同じ手法。

月面には絶えず微小な隕石が衝突しているので、衝突で飛散した物質が周囲に降り積もる“インパクト・ガーデニング”という過程によって次第に地形が変わっていきます。

クレーターなどの凹んだ地形は時代とともに飛散物質によって埋められ、サッカー場くらいのサイズのクレーターは10億年程度で埋まるそうです。

そして、研究チームは“ルナー・リコナサンス・オービター”の画像から、まだ埋まっていない小さなクレーターを横切るようにしてリンクルリッジが出来ている例を見つけます。

このことから、“氷の海”に見られるリンクルリッジは10億年前よりも新しい時代に作られ、推定ではこの中に4000万年前より新しいものもあるようです。

この地形は地質学的には比較的新しいものになります。
ただ、これまでの研究では、“月の海”は数十億年前に形成され、12億年前には冷却に伴う収縮は止まったと考えられてきました。

では、どうして新しい地形が作られたののでしょうか？

月は数十億年にわたって熱を失い続けることで収縮し、今はより高密度になるという変形を続けています。
そう、この変形により断層が活動し月震が引き起こされ、新しい地形が作られているんですねー


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　　アポロ14号によって月から持ち帰えられたのは地球最古の岩石かもしれない
　　　　

アポロ14号によって月から持ち帰えられたのは地球最古の岩石かもしれない

約50年前にアポロ14号の宇宙飛行士が地球に持ち帰った月の石。
分析してみると地球ではよく見つかる物質が見つかったんですねー

この石は月面で見つかることは非常に珍しいもの。
なので、40億年前の天体衝突によって地球から飛び出し、月に到達したものかもしれないそうです。


酸素のある環境で結晶化した物質

48年前のこと、アポロ14号の月探査で岩石のサンプルが地球に持ち帰られました。

1971年2月に月面で作業を行うアポロ14号の宇宙飛行士。

今回の研究で分かってきたのは、この岩石が元々は地球で作られたものである可能性でした。

スウェーデン自然史博物館の研究チームによる分析で見つかったのは、質量2グラムの岩石の破片中に石英や長石、ジルコニウムといった物質。
これらはいずれも地球ではよく見つかるもの。
でも、月面で見つかることは非常に珍しい物質なんですねー

化学分析から示されたのは、この破片が地球のような酸素のある環境で結晶化したものだということ。
月の奥深くのマントルで形成された可能性もあるのですが、地球で作られたと考える方がシンプルですね。

今回、分析用のサンプルが採取された月の石。 矢印の先が地球で形成されたと考えられる珪長岩。

なぜ月にあったのか？

研究チームが考えるシナリオは次のようなものです。

まず、40億年前から41億年前に、岩石が地球の表面から約20キロの深さのところで結晶化。
その後、小惑星や彗星のような天体の衝突によって地表が掘り起こされ、岩石が地球から飛び出し月に到達します。

当時の月は今よりも地球に近いところにあり、その距離は現在（約38万キロ）の3分の1しかありませんでした。

月に到達した地球由来の岩石は、月への天体衝突によって部分的に融け、月の地下へと埋められることになります。

そして、長い年月を経た後、今から約2600万年前にこの岩石が埋まっているあたりに小惑星が衝突し、直径340メートルのコーンクレーターを形成。

画像中の一番左にある“ALSEP”は月面上における各種実験装置群、 その右が着陸船“アンタレス”の下降段。 さらに右上のコーンクレーターまで、宇宙飛行士が歩いた跡が細い筋になっている。

48年前の1月31日に月面に着陸したアポロ14号の探査で“月の石”のサンプルを採取したのが、まさにこのコーンクレーターだったんですねー
コーンクレーターが選ばれたのは月の地下に眠る物質が露出していて、貴重なサンプルが採取できると考えられたからでした。

“冥王代”と呼ばれる、今から40億～46億年前（地球誕生から5～6億年間）の地球で、この岩石が誕生したという考えは理にかなっているのですが、議論の余地も大きいんですねー

もし、正しいということになれば、月で同様の岩石がもっと見つかるはず。
今後の探査や研究が楽しみですね。


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　　月の内部に水が存在する新たな証拠
　　　　

月の内部に水が存在する新たな証拠

月にかなりの量の水が存在する。 っという可能性が見つかりました。

手がかりとなったのはアポロ計画による月のサンプル分析と、
インドの探査機“チャンドラヤーン1号”のデータ。

月面に広範囲に広がる火山性堆積物の中に初めて水が検出されそうですよ。


ガラス粒子内の水

月の内部の水や揮発性物質の大部分は、すでに失われていると長年考えられてきました。

でも、2008年にブラウン大学の研究チームが検出したのは、
アポロ15号と17号によって地球に持ち帰られた火山性のガラス粒子内に水の存在を示す痕跡でした。
状況が変わってきたんですねー

2011年にはガラス粒子内の小さな結晶の形成が詳しく調べられ、
地球上の玄武岩の一部に含まれる量と同程度の水が、
ガラス粒子に含まれていることが明らかになります。

このことは、月のマントルの少なくとも一部には、
地球と同じくらいの水が含まれていることを示すものでした。

ただ、アポロ計画で持ち帰られたサンプルが月内部の全体的な状態を示しているのか、
それとも、乾いたマントル内の一部に異常に水の豊富な領域があることを示しているのか、
っという重要な問題を残していました。
　　月に水があるのは小惑星が運んできたからです？
　　　　


水は月面上に広がって分布している？

今回はハワイ大学の研究チームが、月のサンプルの計測結果と、
月面上の火砕流堆積物が存在する領域の温度に関する詳細なデータとを合わせて、
どんな鉱物や化合物が存在し、火山堆積物の含水量がどの程度かについて調べています。
　　探査データとして用いられたのはインドの月周回探査機“チャンドラヤーン”のもの。

すると、アポロ15号、17号が含水ガラス粒子のサンプルを採取した場所に存在する火砕流堆積物を含め、ほぼ全ての火砕流堆積物に水が存在する証拠が得られたんですねー

水を豊富に含む堆積物の分布が問題になっていましたが、
研究の結果により月面上に広がって分布していることが分かりました。

そう、アポロ計画で持ち帰られたサンプルが例外ではないことになり、
月の火砕流堆積物全般に水が含まれていることに…
同じことはマントルにも当てはまる可能性もあるんですねー

水の存在を示した月面図。色のついた領域（とくに赤や黄のところ）は、周囲よりも水が多く存在する。

月は、地球に火星サイズの天体が衝突して生じた残骸から形成されたと考えられています。

でも、その際に発生した熱のため水の形成に必要な水素が無くなってしまい、
月の内部は乾燥しているはずでした。

なので、月内部の水の起源は謎のまま…
可能性としては、水が衝突の熱に耐えられたのか、
月が完全に固まる前に小惑星や彗星によって水がもたらされたことが考えられます。
　　月の砂に含まれる水は、太陽風で作られていた
　　　　


将来の月探査に影響を与える成果

火山性の粒子自体に含まれる水の重量は100グラム当たり5グラムほどで、
とても多いというわけではありません。

でも、堆積物は大量に存在するので、そこから水を得ることは可能なようです。

これまでの研究で、月の両極にある太陽光が当たらない領域にも水の氷の存在が示唆されています。

ただ、火砕流堆積物はもっとアクセスしやすい場所にあるので、
将来の有人月探査で必要になる大量の水を地球から運ばずに済みそうです。

これは月探査計画において大きな前進になりますね。


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　　地球から流出した酸素が月にまで届いている？
　　　　

地球から流出した酸素が月にまで届いている？

月周回衛星“かぐや”による観測から、
太陽活動によって地球の重力圏から流出した酸素が、
月に到達していることが直接確かめられました。

このことは、月表土の複雑な組成を理解する上で、
画期的な知見になるそうです。


プラズマがシート状に存在する領域

太陽風や宇宙線から私たちを守ってくれる存在。
それが地球の周囲にある磁場“地球磁場”です。

地球磁場は、太陽と反対方向（夜側）では彗星の尾のように引き伸ばされ、
吹き出しのような形をした空間“磁気圏”を作ります。

そして、その“磁気圏”の中央部には、
熱いプラズマがシート状に存在している領域があります。

太陽、地球磁気圏、月の位置関係の概念図。

今回の研究では、
月周回衛星“かぐや”が取得した月面上空100キロのプラズマデータを解析。

すると、月と“かぐや”がプラズマシートを横切る場合にのみ、
高エネルギーの酸素イオンが現れることを発見したんですねー


“かぐや”がとらえた酸素イオン

今回の研究の元になったデータを取得した“かぐや”は、
2007年9月に打ち上げられ、2009年6月まで観測を続けた日本の大型月探査衛星です。

日本初の大型月探査機“かぐや”

これまでに地球の極域から、
酸素イオンが宇宙空間へ漏れ出ていることは知られていました。

でも、“地球風”として38万キロ離れた月面まで、
酸素イオンが運ばれていることが、観測的に明らかになったのは世界初のこと。

検出された酸素イオンは、
1-10keV（キロ電子ボルト）という高いエネルギーを持っていて、
これほどのエネルギーがあれば、
酸素イオンは金属粒子の深さ数十nmまで貫通することができるようです。

今回の研究結果は、
長年謎だった月表面の複雑な酸素同位体組成を理解する上で、
非常に重要な成果になります。

植物による光合成で生成された酸素、
つまり地球の生命活動によって作られた酸素が、
月にまで運ばれている…

地球の生命活動が、遠く離れた月に直接影響を与えているんですねー

月と地球は力学的だけでなく、
化学的にも影響を及ぼしあっているんですね。


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月を作ったのは“巨大衝突（ジャイアントインパクト）”ではなかった。これで地球と成分が似すぎる矛盾に説明が付きそう！

約45億年前に地球の衛星として誕生した月は、どうやって形成されたのでしょうか？

有力な仮説は、地球に火星くらいの大きさの天体“テイア”が斜めに衝突し、バラバラになった“テイア”と地球の一部がまとまって月になったという“ジャイアントインパクト説”です。

ただ、この説は地球の一部と“テイア”から形成されたはずの月が、地球と成分が似すぎているという問題を抱えているんですねー

今回発表された研究は、1回の大規模衝突ではなく、原始地球に小さな天体が次々衝突したいうもの。
この仮説だと、地球と月の成分が似すぎているという矛盾に説明がつくそうです。

1回の大規模衝突“ジャイアントインパクト説”の矛盾

月の起源をめぐっては、これまで「地球に火星サイズの天体“テイア”が衝突したことにより形成された」という、巨大衝突説“ジャイアントインパクト説”が定説になっていました。

ただ、ジャイアントインパクト説は大きな矛盾を抱えているんですねー

それは、ジャイアントインパクト説が事実なら、月の成分の5分の1は地球の物質で、残る5分の4が衝突した天体の物質ということになるからです。

でも実際にはそうならず…　地球と月の成分構成はほぼ同一になっていて、これはジャイアントインパクト説の支持者たちを長く困惑させてきた矛盾点でした。

でも、1回の大規模衝突ではなく、小さな衝突が繰り返されたと考えれば、この矛盾について説明がつくんですねー

地球に微惑星が20回衝突して月が形成された

この説の方が、月の形成をより自然に説明できそうです。

今回の研究では、火星より小さい“微惑星”と呼ばれる天体と原始地球との衝突をコンピューターシミュレーションで再現（約1000パターンのシミュレーションがおこなわれた）。

すると、微惑星が衝突するごとに原始地球の周囲に残骸の環が形成され、その後それらが合体して“小衛星”が形成されることが分かりました。

こうした小衛星の数々が集まって最終的に月を形成。
現在の月のサイズになるまでに数百万年もかかったそうです。

月と地球の成分が似ているのは、複数の衝突の方が単独の衝突よりも多くの物質を地球からえぐり出すため。
このため小衛星の成分構成は地球に近くなったということです。

月の形成にはこうした衝突が約20回必要になるようです。

まぁー ジャイアントインパクト説にも、「衝突時にはテイアだけでなく地球もほとんどが蒸発するほどだった」という新設が出てきているので、すぐには結論は出なさそうですよ。


こちらの記事もどうぞ　⇒　天体の衝突で地球はほぼ蒸発… そして月ができたようです。