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2025-01-10 15:02:00
宇宙飛行士は近くの渇いた月の前哨基地に必要な水の堆積物を探すためにクレーター底を調査します。クレジット: マイケル・キャロル
1848年の寒い1月の朝、ジェームズ・マーシャルは北カリフォルニアで製材所の建設に忙しかった。サクラメントとサンフランシスコの近隣の町向けの木材を加工するためです。しかし、マーシャルは工場からの流出の中で、いくつかの輝く小石を垣間見ました。綿密に検査した結果、マーシャルは「彼らの丘」で金を発見したことに気づきました。彼の偶然の発見は、有名なカリフォルニア ゴールド ラッシュの始まりとなりました。
カリフォルニアのゴールドラッシュは、限られた地域に貴重な資源が豊富にあることを浮き彫りにしました。今、月の南極沖で新たな「ゴールドラッシュ」が起きています。それは金や銀ではなく、月への訪問者にとってもっと貴重なもの、つまり水を見つける競争です。
水が鍵です
世界の宇宙飛行国家は、貴重な天然資源を利用するために月の南極に集結することを計画しています。多くの人は協力への指針としてアルテミス協定を携えて来るだろう。国家の威信や「金儲け」のために来る人もいれば、人類の知識を増やすために来る人もいるだろう。しかし、それらすべてにとって、水が鍵となります。
水は便利です。呼吸用の酸素原子と燃料用の水素原子に分離できます。元に戻すと発電することもできます。そもそも割らなければそのまま飲めます。しかし、月の厳しい真空下では、水が存続できる唯一の形態は、岩や石の鉱物の中に閉じ込められるか（到達するのが難しい場所）、または岩のように硬い氷のいずれかです。アポロ宇宙飛行士が耐えたような月の日の暑さでは、水はほとんど耐えられません。
しかし、極では話は別です。
永続的な影の中に
宇宙時代以前は、月に水があるなんてありえないことだと思われていました。しかし、1961 年には、月極にある保護されたクレーターがコールド トラップを形成する可能性があると一部の研究者が推測していました。 –175°C (-285°F) の温度では、彗星や小惑星の衝突による水蒸気が集まり、いわゆる永久影領域 (PSR) に留まります。多くの衛星には深いクレーターや亀裂がありますが、ほとんどの衛星の床には太陽光が届き、そこに隠されている可能性のある揮発性物質を破壊します。地球の月は例外です。地球の自転は約 23.5 度傾いていますが、月の軸はほぼ垂直 (1.5 度) です。これは、月の極では太陽が地平線近くで回ることを意味します。これにより、最も深いクレーター底は永久に影に保たれ、まさに 1961 年の研究者たちが思い描いたような場所になります。
真空の宇宙にある水の氷の痕跡は、1991 年に月からではなく水星から発見されました。 JPL/カリフォルニア工科大学のチームは、ゴールドストーンにある70メートルの巨大なアンテナを使用して、惑星の表面に向けてレーダーを照射した。反射してきたレーダーは、この小さな世界の極に氷があることを示しており、その底には永久に影が残る深いクレーターがいくつかあった。
月軌道からの一連のより詳細な測定により、PSR の両極に大量の水の痕跡が発見されました。しかし、これらの空洞は暗闇の中で水の氷を隠していたのでしょうか？水に関する大きな疑問に対するさらなる答えが、月偵察探査機 (LRO) の手元に届き始めました。 NASA の洗練された月探査機は、クレーターの床や縁の多くから、隠れた水の氷の証拠となる水素が漏れていることを発見しました。 LRO は、星からの光と紫外線天空の光を使用して、クレーターの影になった領域を確認できるほどの感度を持っていました。南極付近で、機器は水の霜を検出しました。最後に、LCROSS ミッションはカベウス クレーターの縁に発射体を発射し、破片の噴煙を直接通過して水を発見しました。
マラパート山塊のなだらかな頂上が、この月偵察オービターの眺めの左下にそびえており、今後数十年で非常に混雑する可能性がある地域です。永遠の光の「こぶ」であるドーム型の頂上は、高さ約 5,000 m (16,400 フィート) にそびえ立っています。クレジット: Lunar Reconnaissance Orbiter 画像提供：NASA/GSFC/アリゾナ州立大学
需給
アルテミスムーンのミッション計画者が直面する考慮事項の 1 つは、宇宙飛行士が必要とする水の量と利用可能な水の量です。生命維持システムを補充するには、水を掘削するだけで十分かもしれません。しかし、十数人の住民がいる月面の活動基地を支援するには、大規模な採掘作業に相当する作業が必要になる可能性がある。最良の解決策は、豊富で濃縮された水の堆積物を見つけることであり、それらはこの地域のいくつかの小さなクレーターの底にある可能性があります。
これらの PSR には水のほかに、南部の「荒野」にはもう 1 つの利点があります。それは、電力用の太陽光が長時間照射されることです。月の傾きが緩やかなため、太陽はほぼ一年中極に見え続けます。 19世紀の天文学者ヴィルヘルム・ビール、ヨハン・フォン・マドラー、カミーユ・フラマリオンは、月の高地の一部が「永遠の光の峰」を構成していると提案した。
氷が存在する可能性が高く、太陽光発電による日照時間の割合が高いため、マラパート・クレーターと山塊を含むシャクルトン地域は、次の有人月面着陸の候補地となっている。隣接する南極エイトケン盆地とシャクルトン・クレーター付近は、これまでの月探査ミッションから最大の科学的成果をもたらす可能性がある。
シャクルトン・クレーター自体は、米国西部のグランドキャニオンよりも周囲の地面よりも3倍深く潜っており、その内部は探索するには危険すぎる可能性がある、と月地質学者のクライブ・ニール氏は言う。 「大きなPSRを狙うことが最初に行くところではありません」と彼は言います。 「我々が存在を知っているもっと小さいものを選んでください。シャクルトン・クレーターのような、良い水の可能性はあるかもしれないが、アンオブタニウムが存在するような状況にはならないだろう。 [2.8-mile] 30 度の傾斜を下る 4.5 キロのトレッキング [temperatures of] 40〜60K。」
探検家は、より浅くてアクセスしやすいクレーターで水を見つける必要があるかもしれません。
宇宙探査の時代が始まる前、カミーユ・フラマリオンのような天文学者は、月の「永遠の光の頂点」を、空に伸びるマッターホルンのような尖塔として想像していました。観測者らは、スペクトル光を散乱させた輝く領域があり、おそらく山頂の氷であると報告した。クレジット: マイケル・キャロル
どこでも水
月は他の場所にも水を隠します。アポロ宇宙飛行士が探検したルナの中緯度地域では、水は分子の薄い膜、つまり相互接続された微細な網の形で現れ、レゴリスの小さな粒子を覆っています。太陽風はレゴリス内の酸化物と相互作用して水を生成します。
嫦娥5号着陸船から返還された月のサンプルを研究している中国の研究者らは、数百万トンの水がガラス玉の中で月の地形全体に広がっている可能性があると結論づけた。この微細なビーズは衝突の過程で形成された可能性が高く、月に水が貯蔵される可能性のある別の形態を提供する。カベウス クレーターの水が豊富なレゴリスには、1.3 立方ヤード (1 立方メートル) ごとに約 8 オンス (240 ミリリットル) の水が含まれています。しかし、嫦娥、アポロ、その他のサンプルの水は薄く広がっている。カベウスで見つかったのと同じ8オンスの水を採取するには、より北方の遺跡の650倍から6,500倍の量のレゴリスが必要となる。
月の南極という科学的大成功には、そのような極限状態での作業という現実的な挑戦に値するものがあるが、地球の最も近い隣人の大規模な長期探査を成功させるには水が必要となる。
#私たちは月のゴールドラッシュの準備ができています