ゆりかごの中の月？嫦娥5号が月の地殻の初期形成の秘密を「持ち帰る」

著者 李伝福

2024年7月27日、中国地質大学（北京）の王水爾教授率いる研究チームと国内の協力者らが実施した画期的な研究により、月の初期の歴史に対する理解に新たな視点がもたらされました。

嫦娥5号ミッションによって持ち帰られた月の土壌サンプルの詳細な分析を通じて、科学者たちは斜長石の岩石片の中にマグネシアン岩石群に似た初期溶融物を発見した。この発見は、月の斜長石の親マグマとマグネシアン岩石群が同時に形成されたことを示す直接的な岩石学的証拠を提供します。研究結果は「Communications Earth and Environment」誌に掲載され、月の初期進化における重要な関連性を明らかにした。

月の形成は、約45億年前の巨大衝突にまで遡ることができます。古典的なマグマオーシャンモデルによれば、初期の月の地殻の形成と進化は主に 2 つの段階を経ました。第一段階では、マグマの海が冷えるにつれて、斜長石が徐々に浮上して凝集し、原始的な月の地殻を形成しました。その後、マグマの海が固まった後、月のマントルは反転して再び溶け、マグネシウムのマントルが生成され、月の地殻の形状が変化しました。

年代学的研究によると、灰長石とマグネシアンの岩石群の形成時期はほぼ同じであることが示されており、これは月の地殻の形成と再形成が継続的な進化のプロセスである可能性を示唆していますが、このプロセスの具体的なメカニズムは常に未解決の謎となっています。

この最新の研究では、研究チームは嫦娥5号の月の土壌サンプルの溶融物について地球化学および熱力学のシミュレーション計算を行った。この結果は、このマグマ群の親マグマは、従来信じられていたオリビンに富む下部マントルの減圧溶融ではなく、斜長石を含む斜方輝石に富む上部マントルの溶融から生じた可能性があることを示している。この発見に基づいて、研究者たちは、月の地殻の形成は継続的なプロセスであったという新たな見解を提唱した。

月のマグマの海が冷える過程で、斜長石の月地殻が形成されました。重力の不安定性により、高密度のイルメナイト結晶層が月の上部マントルの小規模な原位置反転を引き起こしました。この転覆により、月の上部マントルの斜方輝石層が上昇して斜長石と混ざり合い、マグネシアン元素の供給源領域が形成されました。時間の経過とともに、イルメナイト結晶の継続的な沈下と蓄積により、最終的に大規模なマントルの反転が引き起こされ、オリビンを豊富に含む下部マントルが減圧溶融し、比較的若いマグネシアン スイートの親マグマが形成されました。

この研究は、月の初期の進化についての新たな理解をもたらすだけでなく、月のマントルの溶融が月の元々の地殻の形成と月の地殻の再形成を結びつける橋であることを示しています。これらの発見は、月の地質学的歴史の理解と、月と他の天体の比較惑星研究にとって大きな意義を持ちます。月のサンプルのさらなる研究と分析により、月の形成と進化に関するさらなる秘密が明らかになり、将来の人類による月の探査と利用のための科学的根拠が提供されることを期待しています。

この研究を通じて、私たちは科学的探究の力を改めて実感しました。こうしたたゆまぬ努力と革新的な科学的手法のおかげで、私たちは時間と空間の限界を超越し、宇宙の謎を探求することができるのです。私たちに最も近い天体の隣人である月の研究は、地球外の世界に対する理解を深めるだけでなく、太陽系の初期の歴史を研究するための貴重なデータも提供します。科学技術の進歩と検出技術の継続的な発展により、月の謎の一端が明らかになり、宇宙に対する人類の理解の限界がさらに広がるようなさらなる発見が将来期待されます。