月の岩は隠された月の歴史を明らかにします

その使命、そしてそれ以前の2020年の長thang’e-5ロボットミッションは、1970年代以来の月の岩を地球に戻す最初のものです。彼らは一緒になって、科学者がアポロ時代のミッションから学んだことに基づいており、月がどのように形成されたか、そしてなぜそれが今日のように見えるのかについての謎を解き明かし、太陽系の歴史についての手がかりを提供しています。

しかし、なぜ月の向こう側（常に地球から離れている半分が近くとは根本的に異なる理由など、大きなパズルが残っています。そして、月の火山が以前考えられていたよりもはるかに最近活動していたかもしれないという驚くべき発見の背後にあるものは何ですか？ 「月を見るほど、私たちは発見しました。そして、私たちがどれほど知っていないかを理解すればするほど」と、ルナー探査を専門とするノートルダム大学の地質学者であるClive R. Neal氏は言います。

NASAが1972年以来初めて2027年に宇宙飛行士を月の表面に送り返すことを計画しているため、地質学者はそこにある岩と、それらのサンプルが明らかにできる科学的秘密に興奮しています。基地、または地球上の家に戻る再生可能エネルギーのため。

起源の物語

1970年代にアポロミッションとソビエト連邦のルナミッションによって月から持ち帰られたサンプルは、月の歴史についてかなり片付けました。月のサンプルは地球の岩と強い類似点を共有していたため、これは、Theiaと呼ばれる火星サイズのオブジェクトが約45億年前にプロト地球と衝突したときに月が形成されたという考えに重みを追加しました。

衝撃からの破片は地球の周りの軌道に投げ込まれ、最終的に月に合体しました。初期の頃、月は完全に溶けていました。マグマの海が数億年にわたって冷却されると、月は下に地殻とマントルを形成しました。溶岩の巨大なプールはクレーターに衝突し、月の低地、またはマリア（「海」のラテン語）に落ち着きましたが、高地と火山のドームがそれらの上に迫りました。最終的に、火山は消えました。

プレートテクトニクスや天気がなければ、月の寒い枯れた表面を変えるために残された唯一のものはmet石でした。多くのアポロ時代のサンプルは、約39億年前に衝撃の熱と圧力から形成されたことがわかっており、それらは後期の重砲撃と呼ばれる宇宙岩による激しいパンメリングの短い結果であることを示唆しています。

しかし、1970年代以降の研究により、この写真が洗練または変更されました。高解像度の軌道画像は、たとえば39億年をはるかに古いように見える多くの大きな衝撃クレーターを明らかにしています。そして、地球上で見つかったmet石は、大きな衝撃の間に月のさまざまな地域から追い出されたと考えられており、膨大な範囲の年齢にまたがっていることがわかっています。

このすべての作業は、小惑星の砲撃が1つの劇的なスパイクで発生しなかったのではなく、おそらく42億から34億年前に続く長期間にわたって起こることを示唆しています。このシナリオでは、39億年に及ぶアポロのサンプルは、すべてがアポロ時代の着陸サイトを含む非常に広いエリアに岩を吐き出した1つの大きな影響だけから来た可能性があります。

月：死んでいるか生きている

より大きな謎は月の火山活動を取り囲んでいます。 「私が学校で学んだ標準的なことは、月が何十億年もの間地質学的に死んでいたということでした」と、ヒューストンのNASAのジョンソン宇宙センターの惑星科学者であるサミュエル・ローレンスは言います。

長年の理論は、月のような小さな体が比較的速く宇宙への熱を失ったはずだということでした。そして、極寒の消火した月は、広範囲にわたる火山活動を持つべきではありません。アポロ時代のサンプルは、この火山活動のほとんどが30億年前またはそれ以前に停止し、理論を支持することを示唆しました。しかし、過去20年間の研究により、その見解が覆されています。

2014年、ローレンスと同僚は、ダークプレーンズの真ん中にある不規則な地形のいくつかのパッチ、またはNASAの月の偵察オービターによって発見された雌馬のいくつかのパッチは、1億年未満まで続いた火山活動の結果であると仮定しました。 「それはまったく驚くべきことです」と、カリフォルニア大学デイビス校のコスモケミスト清Zhu Yin氏は言います。

最新のサンプルリターンミッションは、最近の火山活動に関するより具体的な証拠を追加しました。 2020年、Chang’e-5ロボットミッションはOceanus Procellarum（The Ocean of Storms）に上陸しました。これは、クレーターが蓄積したことを考えると地質学的に若く見えたため、一部に選ばれました。案の定、その使命によって持ち帰られた火山岩は、月から史上最年少である20億年前であることが判明しました。 「それは大きなニュースでした」と、NASAのアポロミッションに取り組んだブラウン大学の惑星地球科学者ジム校長は言います。

これに加えて、研究者がChang’e-5土壌サンプルで見つかった何千ものガラスビーズをトロールしたとき、そのほとんどは影響によって作成されたと考えられているため、火山性であり、1億2,000万年前の3つを特定しました。この発見は昨年公開されたものであり、まだ検証する必要がありますが、そのような最近の日付が続く場合は、今日でも月が深いマグマを生産できるかもしれないことを示唆しています、とYin氏は言います。

これはすべて、月が誰もが思っていたほど速く冷却されていない可能性があることを示しています。また、若い火山活動の一部が地下の放射性元素を駆動した可能性もあり、マグマを形成するのに十分な熱を生成し、月の特定のパッチで一般的であることが知られています。これは、たとえば、1億2000万年前の火山ガラスビーズを説明できます。しかし、すべての初期の火山活動がこのように説明できるわけではありません。Chang’e-6によって持ち帰られた約28億年前の火山岩とともに、Chang’e-5の火山岩は、Source Rocksから来ました。 ない これらの要素が濃縮されています。

「答えよりも多くの質問を投げかけます」とニールは言います。 「それは私のような人々にとっての仕事の安全です。私たちは今、新しい質問があります。」

先の月の探査

これらの謎を解くことは、未開拓の多くの人で挑戦的です。約850ポンドの月の岩と土壌が地球に持ち帰られていますが、それはすべてほんの一握りのサイトからのものです。

Chang’e-6は、衛星の最大で最も深い、最も古い衝撃クレーターである南極 – 鉄骨盆地から取られた月の向こうから最初のサンプルを持ち帰ることにより、この写真を拡大しました。研究者は、これらのサンプルを使用して、ファーサイドが近い側と劇的に異なる理由を判断し始めたいと考えています。未回答のままである質問は、遠方に層が厚く、近い側と比較して古代の溶岩の海から牝馬がほとんどない理由です。

2027年に予定されているNASAのArtemis IIIミッション（それは変化する可能性がありますが）は、月の南極の近くに宇宙飛行士を着陸させることで、より多くの新境地を破ることを目指しています。 150〜180ポンドのサンプルのボナンザ。

このサイトは、月の水に関するより多くの情報とともに、新鮮な地質学的洞察を提供する必要があります。 2018年、眼窩マッピングデータを分析している科学者は、極に水氷があることを確認しましたが、誰もまだ知らない形で。 「それは表面に霜ですか？表面の下にある個別のパッチですか？鉱物粒に吸収されていますか？セメントのようなレゴリスに焼き付けられていますか？」 NASAのジュリアングロスは、Artemis Scienceチームの月のサンプル収集とキュレーションの計画の開発を支援していると言います。 「私たちは知りません。」

アルテミスの宇宙飛行士が見つけたものは、中国と米国が主導する進行中のプロジェクトに、南極の水の恩恵を受けることができる月に恒久的な基地を確立するように通知することができます。 「それはあなたが呼吸できるものであり、それはあなたが飲むことができるものであり、それはロケット燃料です」とローレンスは言います。

月の採石場

水氷に加えて、月の他の潜在的に採掘可能な資源、特にヘリウム-3が注目されています。ヘリウムのこの安定した同位体は、地球よりも月の方がはるかに豊富であり、核融合に理想的な燃料になる可能性があります（物理学者がそのプロセスを機能させることができれば）。月をマイニングしようとする商業企業は、2030年代にヘリウム3を地球に戻すことを計画しているシアトルに本拠を置くインタールーンを含むポップアップが登場しました。しかし、ロジスティクス、経済学、法的懸念を考慮して、月の採掘が現実になるとき、それは未解決の問題です、とローレンスは言います。

一部の人々は、手付かずの月をむしろ採掘するという考えを感じていますが、地球上の採掘には副次的な利点がある可能性がある、とニールは言います。極地温度は-230°C（-380°F）であるため、月の採掘は液体なしで行う必要があります。液体を含まない採掘に必要な技術を開発することで、廃水と地球上の採掘による排気液に関する環境への懸念を軽減することができます。 「この惑星での採掘にどのように革命をもたらすことができるかを考えてみてください」と彼は言います。

しかし、第一に、研究者は、月、その歴史、その地質学、そしてリソースを抽出する可能性について、そしてそれを抽出する可能性について単にもっと知る必要があります。 「一度あなたが地面にいると、あなたは、ああ…これは何ですか？」グロスは言う。彼女は、宇宙飛行士が大量に家に持ち帰ることを望んでいます。 「彼らが戻るほど、私たちはやることができます。」

この記事は、もともと、科学的知識をすべての人がアクセスできるようにすることに特化した非営利の出版物であるKnowable Magazineに掲載されました。 Knowable Magazineのニュースレターにサインアップしてください。