希少な月の「土」：月の土の並外れた価値を探る

嫦娥6号が月の裏側から珍しい「特産品」を持ち帰り、凱旋帰国！人類が月の裏側からサンプルを持ち帰ったのは今回が初めてだ。土の一粒一粒に月の奥深くからの秘密と宝が詰まっています。なぜ世界の主要宇宙大国は月から少量の土壌を採取することを目指しているのでしょうか?この灰色の土の価値は何でしょうか?

1.月の土1グラムの起源

1960年代から70年代にかけて、第二次世界大戦後、急速に超大国へと発展した米国とソ連は、地球から38万キロ離れた唯一の衛星である月の覇権を競うことに狙いを定めた。この惑星に着陸するための一連のハイテク技術が発明され、月探査の工学的実践に使用されました。今日、私たちはかつて月面着陸に使用された、その時代の「傑作」とも言える大型の宇宙船を数多く目にしています。この月への競争で、米国は合計382キログラムの月の土と岩石を持ち帰りました。 1972年のアポロ17号ミッションでは、宇宙飛行士は一度に110.5キログラムの月のサンプルを持ち帰りました。

アメリカの宇宙飛行士が月面探査車を運転して月面でサンプルを採取する賑やかな光景に比べると、2台の「バスタブ型」ロボットを使って精密なサンプルを採取したソ連のほうが、はるかに「丁寧」に見えた。ソ連は、サンプル採取と帰還を完全に自動化に頼り、人類の「月帰還サンプル」ファミリーに合計301グラムの月の土を提供した。今日に至るまで、地球外天体を独自に探査する能力は、依然として世界の技術大国の至宝とみなされている。息を呑むようなロケットの打ち上げが次々と行われ、人類の英知を結集した各種探知機器が外界へ送り出される。

1978年5月、当時第39代アメリカ合衆国大統領だったジミー・カーターは、当時の両国間の障壁を打ち破るべく、国家安全保障問題担当大統領補佐官ブレジンスキーを中国に派遣した。ブッシュ大統領は、月へ持ち込まれたとされる五星紅旗を贈呈したほか、アポロ17号の宇宙飛行士が採取した1グラムの月の石も中国政府に贈呈した。この貴重なサンプルは後に2つに分けられ、そのうち0.5グラムは北京天文館によって科学普及のために収集され、残りの0.5グラムは中国の天体化学者、院士欧陽子源による科学研究に使用され、中国の月の土壌研究の始まりとなった。

2.月の土壌の起源

（これは中国国立博物館で撮影された月の標本No.001です。撮影は新華社通信の金良奎記者です）

ご存知のとおり、月は地球の衛星として、宇宙の小天体の脅威から地球を守るために欠かせない役割を果たしています。月の表面は凹凸があり、隕石の衝突によって多くのクレーターが形成されています。月のサンプルに関する実験室研究の結果と、月を周回する探査機からのリモートセンシングデータの解釈によると、現在、月の表面の土壌の平均厚さは4〜5メートルです。このような厚さを形成するには、主に 2 つの原因があると研究者は推測しています。

緩い粘土土壌仮説真空状態ではダスト粒子の表面に酸化膜が存在しないため、接触時のダスト粒子の粘度を考慮する必要があります。月の表面の土は緩い構造をしています。月の土壌は、上層の重力と隕石の頻繁な衝突の影響により、深くなるにつれて密度が高くなります。

月の土壌は大きな鉱物で構成されており、月の地形は隕石の衝突によって形成されました。隕石の衝突時に、大量の破片層が形成されました。この物質層の厚さは、クレーターの縁の近くでは10〜100メートル、クレーター間の領域では1メートルに達します。この場合、月の表土は、頻繁な隕石の衝突によって生成された、緩い多孔質の物質で構成されています。

月の表面は、地球で起こるような風化や水による浸食の影響を受けません。月の表面を保護するための濃い大気がないため、月の表面の物質は太陽放射に完全にさらされています。高エネルギー宇宙放射線や太陽風粒子の継続的な影響、月面の昼夜の大きな温度差などの要因により、月面の岩石の破砕が加速している。月の地殻の地質学的活動に伴い、数十億年の進化を経て、月の表面は厚い塵で覆われ、月の土壌が形成されました。

地球上のほとんどの「土」は微生物と水が豊富であるのに対し、月の土は乾燥していて粉状です。アポロシリーズの探査ミッション、月探査ミッション、嫦娥月探査計画から得られたデータ分析結果によると、月の土壌と月の岩石の化学組成は、主にシリコン、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、鉄、マンガン、ニッケルを含む14の元素の酸化物です。月の土壌の密度は1立方センチメートルあたり約1.5グラムです。月の土壌に含まれる鉱物の破片は、主に、オリビン、斜長石、輝石、イルメナイト、スピネル、玄武岩、斜長石、ペリドタイト、閃長岩、角礫岩の破片、溶融岩、マイクロブレシア、衝撃ガラス、火成岩の破片ガラスなどです。見てください!一見単純に見える月の土壌は、化学組成、岩石の種類、鉱物組成が非常に複雑です。

3.月面探査における月の塵の影響

月の塵は月の土壌の主成分です。月の塵は一般的に直径が10ミクロン程度ですが、このように小さく粗い塵は、宇宙飛行士や深宇宙探査機器の電源や機械部品に長期的かつ不可逆的な影響を及ぼす可能性があります。月塵の粘着力と粘性により、宇宙飛行士は着用している宇宙服の関節を動かすのが困難になる場合があります。大量の静電気を帯びた月の塵が付着したために、月面車の電源とロボットアームの接続が故障する可能性がある。月を周回する探査機の太陽電池パネルは、長期間にわたる大量の月塵との衝突や摩擦により、その出力に大きな影響を受けることになる。

月の塵は、微視的レベルだけでなく、巨視的レベルでも人類の月探査のペースに影響を与えます。それだけでなく、月の塵は月の物理学や地質学の研究において「トレーサー」として重要な役割を果たしています。月面上の月の塵は広範囲かつ多層的に分布しているため、研究者はこれらの特性を利用して、月の静電場分布、月の局所磁場特性、月の大気の密度と分布など、「目に見えない」月の物理場モデルを構築することができます。

4.月面基地の建設

人類は地球外の世界の謎を解明するために多大な努力をしてきました。光学天体望遠鏡、電波望遠鏡、その他の望遠鏡を建造し、さまざまな波長で宇宙の様子を覗くことで、私たちの周りの宇宙は立体的で鮮明になりつつあります。さまざまな探査機の打ち上げにより、太陽系の惑星やその衛星の謎が徐々に明らかになりつつあります。これらの惑星では、人間の干渉を受けずに、より明確に、より多くの探究的な実験や観測を行うことができ、周囲の宇宙についてより正確な理解が得られるようになります。地球の唯一の衛星である月から地球を眺めると、私たちの青い故郷である宇宙周辺の環境と大気を継続的に監視することができます。

地球は生命のゆりかごとして、地球上の生命を守り育むだけでなく、私たちに遠くへ行く機会も与えてくれます。 23年間の建設と運用を経て、人類は国際宇宙ステーションを利用して低軌道で生活し、働く能力を完全に習得しました。月と火星は、我々のインフラ能力を発揮できる新たな大陸となった。宇宙放射線、食糧自給率、生理学的限界など、地球外天体での人類の生存を阻む一連の問題を完全に解決する前に、ロボットを使用して研究のための科学的データをさらに収集し続け、地球外における生存についてさらに学ぶ必要があります。おそらく私たちは、月面宇宙ステーションの建設を通じて、この来たる世界を「間近」の視点から観察し続けることになるでしょう。月面の現地の材料を使って建築資材や科学機器を製造するために、研究者や技術者が協力して、前例のない月の土壌の研究を行っています。目標は、3Dプリント技術を使用して月の土壌を有人月面基地の建築資材に変え、地球から月まで建築資材を輸送するという重労働と高額な労力をなくすことです。

一見目立たない灰色の月の土は、風（太陽から）や雨（隕石から）から私たちを守るだけでなく、クリーンなエネルギーや水さえも提供してくれます。大量の月の地球全体のスペクトルデータと月のサンプルの分析により、月の土壌にはヘリウム3やその他の将来利用可能なエネルギー源が豊富に含まれていることがわかりました。もちろん、現在の人類の知識に基づくと、これらの資源を現場で抽出したり効率的に利用するための技術を完全に習得するには、しばらく時間がかかるでしょう。