嫦娥5号の月の土壌が大きな謎を解明！

中国の科学者たちは、嫦娥5号の月の土壌の研究に基づいて、新たな月の熱進化モデルを提唱し、学界を悩ませてきた大きな謎、つまり20億年前の月でなぜ火山活動が続いていたのかを明らかにした。

これは、さまざまな時期の月のマグマと熱の進化の概略図です（2022年10月20日に描画）。画像提供：中国科学院地質地球物理研究所

中国科学院地質地球物理研究所の研究員である陳毅氏は、月は約45億年前に形成され、その質量は地球のわずか1％程度であると紹介した。これほど小さな天体の場合、理論上は急速に冷却され、火山活動が早期に停止し、「死んだ」惑星になるはずである。

嫦娥5号から月の土壌サンプルが持ち帰られたことで、新たな月研究ブームが巻き起こった。 2021年10月、中国の科学者らはネイチャー誌に3本の論文を発表し、月の火山活動は20億年前まで続いていた可能性があることを明らかにし、月のマグマ活動と熱進化の歴史に関する人類の理解を新たにした。

専門家によると、月の玄武岩は、火山から噴出した月のマントル（地球のマントルに相当）が部分的に溶けてできたマグマが、月の表面で冷えて結晶化した岩石です。国際的な学者たちは、継続的に冷却している月のマントルが部分的に溶融する理由について、2つの仮説を提唱している。1つは、放射性元素が熱を発生し、月のマントルが温まるというものである。もう一つの仮説は、水分含有量が多いと月のマントルの融点が下がるというものです。

しかし、中国の科学者による嫦娥5号の玄武岩に関する研究により、月のマントル源領域は放射性発熱元素に富んでおらず、非常に「乾燥している」ことが明らかになり、上記2つの仮説は否定された。そのため、月の火山活動がなぜこれほど長く続いたのかは、新たな月の研究では未解決の謎となっている。

中国科学院地質地球物理学研究所走査型電子顕微鏡・電子プローブ実験室のエンジニア、袁江燕氏が、嫦娥5号の月の土壌の組成を分析している（2022年10月14日撮影）。画像提供：中国科学院地質地球物理研究所

この問題を解決するために、陳毅氏は科学研究チームを率いて嫦娥5号の代表的な玄武岩片27個を選択し、最新の走査型電子顕微鏡のエネルギースペクトル定量走査技術を使用して、岩石片全体の主成分を分析しました。一連の岩石学および熱力学シミュレーション計算と組み合わせることで、研究チームは嫦娥5号玄武岩の初期のマグマ組成を復元し、それをアポロのサンプルの初期のマグマと比較して、起源の深さと温度を推測することに成功した。

研究では、アポロのサンプルと比較して、若い嫦娥5号玄武岩の初期マグマにはカルシウムとチタンが多く含まれていることが判明しました。これは、嫦娥5号玄武岩の月マントル源領域に、より多くのカルシウムとチタンを豊富に含む物質が追加されたことを示しています。この物質はまさに月のマグマの海が後期に結晶化した産物であり、溶融性という性質を持っています。これを添加すると、月のマントルの融点が大幅に下がり、月のマントルが部分的に溶けて若い月の玄武岩が形成されます。さらにシミュレーションの結果、10億年以上の継続的な冷却を経ても、月の内部温度は摂氏約80度しか下がっていないことがわかった。

陳毅氏は、この研究は、月の内部はゆっくりと冷え続けているものの、月のマグマオーシャン末期に結晶化した可融性成分が月の深部マントルに継続的に追加され、それが月のマントルに「カルシウムとチタンを補充」するだけでなく、月のマントルの融点を下げ、それによって月の内部環境の緩やかな冷却を克服し、長期にわたる継続的な月の火山活動を引き起こしていることを示していると述べた。

この研究結果はアメリカの科学誌「サイエンス・アドバンス」の最新号に掲載された。

出典：新華社通信

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