月の裏側には表側よりもクレーターが多い。それは隕石の衝突から地球を守るのに役立つからでしょうか?この仮説には全く根拠がない

私たちが一年を通して見る月は同じ顔をしています。その理由はご存知ですか？月の裏側はどのように見えるでしょうか？私たちは皆それを見ることができます、それは時代を超えて決して変わっていません。月はいつも同じ顔を世間に見せているので不思議だと言われています。歌詞には月の表情が静かに変わっていくとありますが、月の表情はずっと変わっていないようです。それで、なぜでしょうか?実際のところ、その理由は複雑ではありません。それは地球と月が潮汐的に固定されているからです。宇宙にある物体が別の特定の物体の周りを回転する場合、その物体が 1 回転するのにかかる時間は、他の天体の周りを回転するのにかかる時間とまったく同じです。このようにして、別の特定のオブジェクトは常にオブジェクトの同じ側を見ることになります。言い換えると、オブジェクトは回転します。

地球-月系では、月は常に地球の周りを回っています。月はおよそ28日ごとに地球の周りを一周しており、月が地球の周りを一周する時間はちょうど28日です。このように、地球からは月の片面しか見えません。つまり、月には片面しかないと言えます。地球の潮汐ロックは非常に一般的な天文学的現象です。これは惑星とその衛星の間でよく発生しますが、宇宙の他の天体の間で発生することもあります。古代人が見た月が今日私たちが見る月と同じであるのは、まさに潮汐ロックのおかげであり、地理的な位置の変化によって変化することはありません。つまり、地球の南半球、北半球、東半球、西半球で私たちが見る月は、実際には同じなのです。

そこで疑問なのは、月の裏側がどのような様子なのかをどうすれば知ることができるのかということです。

月の裏側を見るのは容易なことではありません。それを見るためには、その後ろまで飛んでいかなければなりません。 1959年、人類はソ連の月探査衛星に乗って初めて月の裏側まで飛行し、写真を撮影してその美しさを目にする機会を得ました。諺にあるように、実際に見なければ分からない、驚かされるでしょう。写真に写っている月の裏側は、私たちが見慣れている月の表側とはまったく異なります。最も顕著なのは、大小のクレーターで覆われており、大きな灰色の領域がなく、明るさも大きいことです。その後、米国のアポロ計画や我が国の嫦娥月探査プロジェクトの実施により、数十機の月探査衛星が月を周回し、大量の写真を撮影し、月面の地形の高さ、重力場、表面温度、鉱物組成などを測定し、月の全体像を十分に把握できるようになりました。我が国の月面探査車「嫦娥4号」は月面の裏側に直接着陸し、3年以上にわたって探査活動を行い、大量の科学的データを取得しました。

写真はTuchong.comより

これらの検出データは、月の裏側と表側の主な違いには次の側面があることを示しています。

一つは表面の高低差が大きいことです。月の平均半径を使用して円を描くと、前面のほとんどの領域の地形はこの円よりも低くなりますが、背面の地形線はこの円よりも高くなります。 2つ目は色です。表面全体の色は暗いです。暗い色の広い領域は月の海と呼ばれ、裏側は全体的に明るい色になっています。第三に、両側の岩石の種類と鉱物の組成が異なります。裏面は基本的に色が薄く、表面の灰色の部分は暗い玄武岩で構成されています。 4番目に、両側の衝突クレーターの数や密度は非常に異なります。背面の衝突クレーターの数は、前面の衝突クレーターの数よりも明らかに多く、特に前面の月面海域では、衝突クレーターの数が一般的に少ないです。第五に、表側と裏側では火山活動に大きな違いがあります。正面の玄武岩はすべて火山の噴火によって形成されました。月面の火山岩のほとんどは表面にありますが、裏面にあるものはごくわずかです。 6番目に、月の地殻の厚さは両面で大きく異なります。月の地殻は月の最外層であり、地球の地殻と同じです。そのため、表側の月は裏側の月よりも明らかに薄くなっています。上記の 6 つの点は、前面と背面の最も明白で実証された違いです。

では、なぜこれほど大きな違いがあるのでしょうか?この疑問に答えるために、世界中の科学者たちが長い間研究を続けてきました。以下に簡単な要約を示します。

月の表と裏の違いの理由は、月の形成段階にまで遡ることができます。現在、一般的に受け入れられている見解は、月は45億年前に地球が火星サイズの天体に衝突され、発生した破片が再集合して形成されたというものである。当初、月の温度は非常に高く、月全体を覆っている深さ数百キロメートルのマグマ岩が存在していた可能性があります。月が冷えるにつれて、これらの高温のマグマは冷え始め、さまざまな鉱物が結晶化し始めました。すると、清浄な領域にある密度の高い鉱物は沈み、密度の低い鉱物は浮上し、最終的に月の地殻が形成されることになります。この時点では、地球と月の系は固定されていた可能性があり、その結果、両側の重力が異なり、現在見られる月の厚さが異なっていたと考えられます。

しかし、誰もがこの見解に同意するわけではない。月への大規模な衝突により、両側の火山活動の強さの違いなど、月の通常の構造が乱されたと考える人もいます。これは、両側の月の厚さの違いにも関係しています。そのため、月の表側は月の障害物を突破しやすく、大量の火山岩が形成される一方、裏側の月は厚みがあり、内部深くにマグマがあっても噴火することができないため、火山は非常に少ないのです。

頻繁に議論される他の 2 つの話題は、月の裏側にさらに多くの衝突クレーターがあるかどうかです。それは、月が地球への多くの衝突を防いできたからでしょうか、それとも、月が地球をいくつかの衝突から守ってきたからでしょうか?実際のところ、この見解には根拠がありません。月の前面への影響は、裏面への影響よりも必ずしも小さいわけではありません。同じ時期に形成された地質単位では、衝突クレーターの密度に明らかな違いはありません。若い火山岩で覆われている地域と海を横切る地域のみ、クレーターの数が少ないようです。これは、初期の衝突イベントを経験していないためです。第二に、月には大きな衝突盆地が多く存在し、それらは裏側よりも表側にあります。第三に、両者の大きさと地球・月系の相対運動特性から判断すると、月の直径は3,400キロメートル強で地球の約4分の1に過ぎないのに対し、地球と月の平均距離は38万キロメートル以上あるため、隕石はあらゆる方向から飛んでくる可能性がある。この観点から見ると、両者が互いを守ることは困難、あるいは果たす役割は非常に小さいと言えます。

最後に、月の表側に比べて裏側については私たちが知っていることがはるかに少ないということを指摘しておくべきでしょう。また、中国の嫦娥6号月探査プロジェクトが、月の裏側からできるだけ早くサンプルを持ち帰り、月の裏側のさらなる秘密を解き明かすことを期待しています。

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

査読者：Zuo Wei（中国科学院国立天文台研究員）

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