月の南極は地球の南極とどう違うのでしょうか?インドは本当に月の南極で水の氷を見つけることができるのでしょうか？

2023年8月23日、インドのチャンドラヤーン3号ミッションは着陸船と月面探査車を無事に月面に送り届け、世界で4番目に月面への軟着陸に成功した国となった。月探査への国際的な取り組みがさらに強化されるにつれ、人類の月に対する理解も急速に深まるでしょう。一部のメディアは、インドが月の南極への着陸に成功した最初の国であり、月の南極には大量の水の氷がある可能性があると報じた。インドは水の氷を発見し、大きな科学的進歩を達成できるでしょうか?

この質問に答えるには、まず月の南極の大きさがどれくらいかを明らかにする必要があります。チャンドラヤーン3号は本当に月の南極に着陸したのでしょうか？

月の極地の定義については、地球を参考にすることができます。地球は太陽の周りを楕円軌道で回っているため、それ自身の傾いた軸の周りも回転しています。地球が自転すると、軸は垂線に対して 23°26' の傾斜角を形成します。したがって、地球が公転しているとき、2 つの極のうちの 1 つが太陽に面し、一日中続く期間が 6 か月連続して存在し、これを極日と呼びます。もう一方の極は太陽から離れて真っ暗になり、これを極夜と呼びます。極昼と極夜は北極圏特有の自然現象で、北極圏の北緯 66°34' より北、南極圏の南緯 66°34' より南の地域で発生します。したがって、地球の極圏は北緯 66 度と南緯 66 度より上の領域を指します。

月の模式図（Tuchong.com より）

月はどうですか？月が地球の周りを回る時、月は地球と一緒に太陽の周りも回っていることが知られています。しかし、月の自転軸と公転軸の間の角度はわずか 1.54 度であり、これは地球の重力によって生じる角度です。角度が小さいため、月の極で極昼と極夜が発生する領域は非常に小さく、おおよそ北緯 86 度と南緯 86 度と極の間になります。それでは、インドのチャンドラヤーン3号着陸地点の経度と緯度を見てみましょう。南緯69度以上70度未満です。明らかに、それはまだ典型的な月の極圏からは程遠いです。

では、なぜメディアはインドが月の南極に着陸した最初の国だと言うのでしょうか?これは、月の中高緯度における太陽光の角度が非常に小さく、月の表面が凸凹していて大小の衝突クレーターで覆われているため、クレーターの縁とクレーターの底の高低差が非常に大きく、数百メートルから数千メートルに達するためです。地形の障害により、低角度の太陽光はピットの底の低地まで届かず、これらの地域は極夜のように永久に影になる地域になります。それらの突出した高地は常に照らされており、極昼の地域となります。その結果、極昼と極夜が発生するエリアははるかに広くなり、南北緯 86 度未満の大きな地形差がある中緯度および高緯度のエリアも含まれるようになります。特に重要なのは、これらの影の部分の温度が年間を通じて非常に低く、マイナス 100 度以下であるため、コールド トラップ効果が形成されることです。水分子などの揮発性物質が入ると、そこで凍結されて長期間保存され、採掘・利用できる月の資源となります。

このため、インドのチャンドラヤーン3号の着陸地点は月の南極地域と見られ、注目を集めている。

そうなると、チャンドラヤーン3号の着陸地点には水氷があるのでしょうか？このミッションで水氷の存在を確認できるでしょうか?実際、着陸地点は永久影領域から遠く離れており、チャンドラヤーン3号は水氷の検出を目的としていない。

チャンドラヤーン3号の着陸船「ヴィクラム」の重量は約1,500キログラムで、そのうち月面車の重量はわずか26キログラムで、これは我が国の月面車「玉兔」の5分の1の質量である。着陸船も月面探査車も熱保存装置を備えていないため、月面での作業時間は「月の日」の半分、つまり地球の14日程度しか持続できません。このような短い時間では、月面探査車は遠くの影の領域に到達して水氷を検出することはできず、近くの月面の形態と構成を検出することしかできません。

人類が月の水氷資源の現地探査を行うまでには、もう少し待たなければならないことが分かる。中国や米国を含む複数の探査ミッションでも、月の極地の水氷が重要な探査対象として特定されている。近い将来、人類は月の水氷の検出において大きな進歩を遂げるだろうと私たちは信じています。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

著者: シャオロン

レビュー: 左衛

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司