月はいびつな雲に包まれていた

彗星が引き起こす不思議な現象が明らかに

2015.06.18
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アポロ計画の宇宙飛行士たちは、月の地平線上に謎の光を目撃した。写真は米国の月探査機クレメンタインが撮影。(PHOTOGRAPH BY NASA)
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 月は常にいびつな形の塵の雲に包まれていることが、米コロラド大学などの調査で明らかになった。大気のない天体のまわりに雲があるだけでも奇妙だが、この塵の雲を作り出した犯人はもっと変わっている。彗星だ。

 彗星は小さな塵粒子をまき散らしながら太陽の周りを軌道運動しているが、6月18日付『ネイチャー』誌に発表された論文によると、軌道に残った塵粒子が月に衝突すると、月の塵が一時的に宇宙空間に舞い上がるという。「月は私たちに最も近い天体ですが、いまだに驚かされることばかりです」と、米NASAのゴダード宇宙飛行センターのリチャード・ヴォンドラク氏は語る。

流星群の時期に増える塵

 観測によると、月の上空には常に平均120kgの塵が漂っているという。この塵は月面からまき上げられてから約10分間上空にとどまっている。最初の5分で高度100kmまで上昇し、残りの5分で下降して、そっと月面に戻るのだ。(参考記事:「月形成時の衝突の痕跡を小惑星帯からの隕石で発見」

月のまわりには常にいびつな形の塵の雲がある。イラストの雲の色は塵の量を示し、灰色の円は、月面に衝突する塵粒子と月探査機LADEEの軌道を示す。(ILLUSTRATION BY DANIEL MORGAN AND JAMEY SZALAY)
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 これらのデータを収集したのは、NASAの月探査機LADEEに搭載されたLDEXという実験装置だ。LDEXは半年にわたり月の高度20km~100kmを舞う塵を採集した。

 論文を執筆したコロラド大学のミハイ・ホラニ氏は、「地球の大気には毎日約100トンの宇宙塵が降り注いでいます」と言う。「月にも同じペースで宇宙塵が降り注いでいるなら、毎日約5トンの宇宙塵が月面に衝突している計算になります」

 LDEXは、衝突により舞い上がった直径0.3ミクロンの月の塵を毎分平均1個検出したが、流星群の時期にはその数が大きく増えた。流星群は、地球(と月)が彗星の軌道に残された塵粒子の雲の中を通るときに、多数の流星が出現する現象だ。

 月を包む雲はいびつな形をしていて、月の昼の側と夜の側の境界線(明暗境界線)付近で厚くなっている。ホラニ氏らは、このような雲ができるのは、月面に衝突する塵粒子の多くが彗星に由来しているからだと考えている。小惑星の場合、軌道が円に近いため、放出された塵粒子が月に衝突する速度は小さい。これに対し、離心率の大きい軌道を運動する彗星の場合、放出された塵粒子の速度が非常に大きい。

「高速道路を走る車のフロントガラスに衝突する虫のように、猛スピードで月面に飛び込んでくるのです」と、LADEEのプロジェクト科学者であるNASAのエイムズ研究センターのリック・エルフィック氏は説明する。

宇宙飛行士が見た謎の光

 LADEEによる観測結果は、半世紀前から科学者を悩ませてきた謎の月面発光現象の解明にも大きく関わっている。

 1960年代に、NASAの無人月着陸機サーベイヤーに搭載されたテレビカメラが、日の出の直前に、地平線の上空が光っているのを記録した。その後、アポロ計画の宇宙飛行士の数人も、同じく日の出の直前に、地平線上の高い位置に明るい光が見えたと報告している。

彗星の軌道に残された塵粒子が月に衝突すると、月面の塵がまき上げられることがある。1969年に宇宙飛行士バズ・オルドリンが月面につけた足跡も、いつかはこうした塵に埋もれて消えてしまうだろう。(PHOTOGRAPH BY NASA)
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 宇宙飛行士たちは当時、上空にまき上げられた月面の塵に太陽光が反射しているのだろうと思ったが、大気のない天体で、そんなに高いところまで塵がまき上げられるしくみはわからなかった。

 だから、1972年に最後の宇宙飛行士が月の表面にその足跡をつけたときに、月面の塵を分析するための装置も持ち込んだ。この装置によって、月の昼の側から夜の側に入るたびに塵の量が顕著に増加することが明らかになった。

 科学者たちは40年以上にわたり、この測定結果の意味を解明しようと努力してきた。現在、支持を集めている仮説は、月面でときどき静電気が強まる結果、重力に打ち勝って塵を宇宙空間にまき上げているというものだ。

 ところがホラニ氏は、「本当にこんな過程があるのか、証拠はほとんどありません。少なくとも、私たちがこの測定を行った高度では、証拠は見つかりませんでした」と言う。「一方で月面に非常に近いところで面白い現象が起きている余地は十分あります」

 LADEEは、高い位置まで塵がまき上がっている証拠を発見した。けれども、この塵は宇宙飛行士の目で確認できるほど分厚い雲ではない。そうだとすると、アポロ計画の宇宙飛行士たちが見た光は何だったのだろうか? 「もう一度、人を月に送りこまないとわからないでしょうね」とエルフィック氏は言う。(参考記事:「太陽系 激動の過去」

文=Nadia Drake/訳=三枝小夜子

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