月はどんどん小さくなっています。レーズンくらいの大きさに縮むのでしょうか？

制作：中国科学普及協会

著者: デノボ

プロデューサー: 中国科学博覧会

毎年中秋節になると、私たちは空を見上げて、まるで変わることなく静かに私たちを見守っているかのような大きな丸い満月を眺めます。

しかし、実は月は何億年もかけてゆっくりと縮小してきたことをご存知ないかもしれません。

2010年にはすでに、NASAが月探査機LRO（Lunar Reconnaissance Orbiter）の画像を分析した結果、月の内部が徐々に冷えるにつれて、月面に多くの逆断層が現れ、それが月の収縮の証拠であることがわかった。

それでも、月がしわしわのレーズンのような形に縮むことを心配する必要はありません。研究によれば、過去数億年の間に、約 3,474 キロメートルの月の全体的な直径は、約 50 メートルしか縮んでいないことが分かっています。

月はレーズンのように小さくなった

（画像出典：著者のAIにより生成）

月の構造

月はなぜ小さくなっているのでしょうか？まずは月の構造から始めましょう。

月の構造は、主に地殻、マントル、核の3つの層に分けられます。月の地殻は厚さが数十キロメートルあり、主に酸化物を多く含む岩石で構成されています。月の表面は、隕石の衝突によって形成された破片と塵でできた、厚さの異なる月の土の層で覆われています。

月の構造

(画像出典: Wikipedia)

月の地殻の下にはマントルがあり、その厚さは約 1,000 キロメートルで、主に低密度で高粘性のケイ酸塩鉱物で構成されています。

核は月の最も深い部分に位置し、外核と内核に分かれています。外核は主に鉄と硫黄からなる部分的に溶けた液体金属であると考えられており、一方内核は固体の鉄です。月の核は比較的小さく、全体の体積の 3% 未満を占めています。一方、地球では核は全体の体積の約 17% を占めています。

月

（写真提供：著者撮影）

月震は月でも起こる

月の核は小さく、熱活動も限られているため、地球のようなプレート運動や火山活動は月の表面では起きませんが、地震のような現象も月で起きることがあります。

国内外で地震のニュースをよく耳にします。地震は、地殻内の応力の蓄積と突然の解放によって引き起こされる自然現象です。地殻内の岩石層は、プレート運動によって徐々にエネルギーを蓄積し、その支持限界を超えると、突然破壊または移動し、大量のエネルギーを放出します。このエネルギーは地震波として伝わり、地面を揺らします。

地震は通常、沈み込み帯、トランスフォーム断層、拡大海嶺などのプレート境界で発生し、そこでは岩層の動きが最も激しくなります。地震の強さと影響は、放出されるエネルギーの規模と震源の深さによって決まります。

月にも地震は起こります。

（写真提供：著者撮影）

月でも地震は起こりますか？はい、月震は月で起こる地震です。これらは地球上の地震に似ていますが、原因と特徴が異なります。

これまでに数百の深月震が記録されており、1969年から1977年にかけては28の浅月震が記録されています。深月震は地球の重力による潮汐力によって引き起こされ、月面の深さ500～700キロメートルで発生し、多くの場合は集団で発生します。

浅い月震は通常、月の表面から20〜30キロメートル下で発生し、月の内部構造の応力の解放によって引き起こされます。深い月震ほど一般的ではありませんが、浅い月震は規模が大きく、実体波のマグニチュードは 5.5 を超え、応力降下は 100 MPa を超えます。つまり、月震によって放出されるエネルギーは非常に大きいということです。月震活動の他の原因としては、隕石の衝突や月着陸船の着陸などが挙げられます。熱月震の一種もあり、これは昼夜の温度変化によって引き起こされる月の表面物質の熱膨張と収縮に関連しています。

月の冷却と収縮は月震の主な原因の一つであり、特に月の中心核が徐々に冷えると、月の地殻が収縮して断層が形成されます。このプロセスにより、リヒタースケールで5を超える強度の浅い月震が引き起こされ、長期間続くことになります。地震と異なり、月震は長く続きます。月の表面は比較的乾燥していて硬く、振動する音叉に似ているため、浅い月震は数時間、あるいは午後中ずっと続くこともあります。

月が縮んだら、レーズンのようなしわが寄るでしょうか？

月が徐々に縮小していることに関して、科学者たちはNASAの月探査機とアポロ計画の地震データから、月の冷却によって月面に何千もの逆断層が形成されたことを発見した。

逆断層は、岩石層が圧縮され、古い層が断層面に沿って新しい層の上に押し上げられることで発生する地質学上の断層の一種です。このタイプの断層は通常、水平またはほぼ水平の応力環境で形成され、断層面の傾斜角は小さくなります (通常 30 度未満)。逆断層の特徴は、水平方向の圧縮によって岩石層が大きく変位し、地殻が短くなり厚くなることです。

月の裏側高地のナップ断層のデジタルモデル

（画像出典：文書4）

逆断層はレーズンのしわに例えると分かりやすいですが、その形成方法や挙動は大きく異なります。レーズンのしわは水分の損失が原因で、外皮の体積が減って縮み、しわが寄った皮になります。

押し込み断層とは、地質学的または天体の岩石層が圧迫され、水平方向に押された結果、岩石層の大規模な圧迫と変位が生じ、より大きな断層面が形成されることです。これらの断層は、階段に似た小さな崖のような特徴として現れることが多いです。逆断層の形成は、月の内部からの熱が徐々に消散し、収縮の過程で月の地殻に断層が形成されることによって起こります。このプロセスには、月の地殻のしわやひび割れも伴います。

月の南極付近のナップ断層

（画像出典：文書3）

これらの断層と月の収縮は浅い月震と関連しており、研究により、月での浅い月震は長時間、場合によっては数時間続く可能性があることがわかっています。月の表面は比較的乾燥していて密度が高いため、月震による振動が断層沿いの地滑りを引き起こす可能性があり、特に月の南極で顕著です。この地域はNASAのアルテミス計画の着陸候補地の一つでもあるため、地震活動は将来の月探査や基地建設に潜在的なリスクをもたらす可能性がある。

今年、惑星科学ジャーナルに発表された新しい論文の中で、研究チームは月の南極地域にある一連の断層と、50年以上前にアポロの地震計によって記録された最も強い月震の1つとの関連を指摘した。研究者らはまた、南極地域の表面安定性をモデル化し、一部の地域が特に地滑りや地震に対して脆弱であることを発見した。これらの領域の一部は永久影の中にあり、水氷資源を含む可能性があり、将来の探査の重要なターゲットとなります。月震による地滑りは月面の安定性に影響を及ぼし、将来の探査ミッションのリスクを増大させる可能性がある。 。

月の南極における月震の分布

（画像出典：文書3）

結論

月の収縮プロセスは非常にゆっくりとしており、主に月の表面の亀裂やしわとして現れます。このような変化は非常に小さいため、地球上で見る満月の美しさにはほとんど影響しません。そのため、毎年中秋節になると、私たちは心の安らぎをもって丸い月を鑑賞し、月がもたらす静けさと平和を体験することができます。

参考文献:

1.Goins、Neal Rodney、AM Dainty、MN Toksöz。 「月の地震学：月の内部構造」地球物理学研究ジャーナル：固体地球86.B6（1981）：5061-5074。

2. Nunn、Ceri、他「月の地震学：データと計測機器のレビュー」宇宙科学レビュー216.5（2020）：89。

3. Watters,TR、他「月の南極地域のテクトニクスと地震活動」惑星科学ジャーナル5.1（2024）：22。

4. Watters, Thomas R.、他「月の浅い地震活動と若い逆断層」ネイチャージオサイエンス12.6（2019）：411-417。