太陽に次いで、地球の月は私たちの空で最も明白な物体であり、絶え間なく変化しますが、心強い恒久的な天空での存在です。しかし、月の起源は最近まで天文学者にとって謎であり、まだ完全には解明されていない可能性があります.
世界中の多くの古代文化には、月の起源に関する独自の伝説がありました。そのほとんどは、太陽、月、星を神々の化身と見なす宇宙の神話的理解に関連していました。
私たちが知る限り、古代ギリシャ人は月を宇宙の物理的物体として扱った最初の人でしたが、永遠に神の力によって維持された天の時計仕掛けとしての天の考えは、中世後期までほとんど挑戦されませんでした。 /P>
地球と太陽系の起源を科学的に説明する最初の詳細な理論は、1735 年にスウェーデンの哲学者イマニュエル スヴェーデンボリによって提案され、1796 年にフランスの数学者ピエール シモン ラプラスによって展開された「星雲仮説」でした。このモデルでは、星間星雲 – 星の間のガスと塵の雲 – 崩壊して合体し、それらを取り囲む星と惑星を形成します。
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したがって、太陽系の世界は底から段階的に成長し、それらの間の衝突は、それらを溶かして異なる密度の層に分離するのに十分な熱を放出しました.ラプラスの理論は、19 世紀と 20 世紀初頭の大半を支持されずに過ごしましたが、その後、実質的に正しいことが判明しました。
ラプラスにとって、月についての最も明白な説明は、月が地球と一緒に形成され (連星降着として知られるプロセス)、地球の歴史の初期の頃から常に伴侶であったにちがいないということでした.
しかし、ラプラスでさえ、月の巨大なサイズが問題を引き起こしていることがわかりました.直径は地球の 4 分の 1 以上で、太陽系の惑星と比較して群を抜いて最大の衛星です。これは、地球の形成が実行不可能な量の余分な物質を残すことを要求しているように思われました.
皮肉なことに、ラプラスの理論は、月の直径の問題がそれを弱体化させる前に、一時的に恵みを失い、冷間形成理論に取って代わられました.これにより、他の理論への道が開かれました。おそらく最も有望な代替案は、1879 年に偉大な自然主義者チャールズの息子である天文学者で数学者のジョージ ダーウィンによって提唱されました。
ダーウィンの理論は、月の外向きの螺旋軌道と地球の自転の緩やかな減速に関する当時の最近の発見に着想を得ており、どちらも 2 つの間の潮汐力に関連しています。彼は、若い半溶融状態の地球が非常に急速に自転したため、赤道周辺の潮汐の膨らみが不安定になり、大量の物質が飛び散り、合体して月を形成した可能性があると主張しました。
知っておくべきこと
同位体同じ化学的性質を共有するが異なる原子質量を持つ元素の 2 つ以上の形態。特定の元素について見つかった相対的な混合または「同位体比」は太陽系全体で大きく異なるため、これは物質がどこから来たかについての有用な手がかりを提供します。
微惑星
太陽系の歴史の初期に形成された大きな天体は、周囲の太陽系星雲からガスと塵を引き寄せ、急速に成長するのに十分な重力を持っています。微惑星間の衝突は、惑星の形成に重要な役割を果たしたと考えられています。
揮発性
地質学的プロセスによって容易に溶融または蒸発する可能性がある、比較的低い融点を持つ化合物または元素。揮発性物質と高融点物質の正確な境界は状況によって異なりますが、月の地質学では、揮発性物質には融点が 1,500°C 未満の金属が含まれます。
4 年後、地質学者のオズモンド フィッシャーは、巨大な太平洋盆地がこの分離によって残された傷である可能性があるという彼の提案で、理論に彩りを加えました。
多くの人は、地球の自転がその歴史を通じて非常に劇的に減速した可能性があるとは考えていませんでした。他の人は、太平洋盆地は大きいとはいえ、月の体積のほんの一部しかないことを指摘しました.
しかし、ダーウィンの理論の致命的な欠陥は、流体力学の理解が深まったことから明らかになりました。 1930 年、地球物理学者のハロルド・ジェフリーズは、地球の赤道周辺で発達した巨大な膨らみが自然のブレーキとしても機能したことを示しました。
これは、私たちの惑星が月から飛び出すのに必要な極端な自転速度に達するのを防いでいたでしょう。ダーウィンの核分裂理論の変形は、1960 年代まで漠然とした可能性を残していましたが、第二次世界大戦の直後、3 つの面で競合に直面しました。
1950 年代初頭、化学者のハロルド ユーリーと天文学者のホルスト ガーステンコーンは、1909 年にトーマス ジェファーソン ジャクソン シーによって最初に提案された捕獲理論を復活させました。 /P>
一部の天文学者は、そのような遭遇中の 2 つの天体の相対速度は、重力がそれらを克服するには大きすぎると主張しましたが、理論の変形は、月が地球の軌道に非常に近い軌道で進化したことを示唆しました。ゆっくりとした漸進的な出来事でした.
Urey の理論は、アポロ計画の初期計画中に NASA に影響を与えましたが、天文学者 Gerard Kuiper のライバルのアイデアにも影響を与えました。カイパーは、月が地球に沿って形成されたという考えを復活させ、月のサイズが大きいためにどれだけ多くの問題を克服できるかを示しました。
3 つ目の理論は、Urey と Kuiper の衝突でほとんど注目されませんでした。 1946 年、カナダの地質学者 Reginald Aldworth Daly は、ダーウィンの核分裂説にひねりを加えた提案をしました。彼は、急速に回転する地球に頼る代わりに、別の惑星サイズの物体から若い地球への大きな衝突が、月を形成した物質を放出するのに十分なエネルギーを供給できた可能性があると提案しました.
しかし、地質学者としてのデーリーの評判にもかかわらず、月の起源についての彼の思索はほとんど無視されました。
アポロの後
1969 年にアポロ 11 号が月に向けて飛び立った頃には、競合する共降着仮説、分裂仮説、捕獲仮説の間の論争を解決することが、アポロ計画の重要な科学的目的の 1 つになっていました。
6回の有人月面着陸は、地質学的歴史が非常に異なる可能性が高い月の領域を意図的に対象としており、合計で約382kgの月の岩石が分析のために地球に戻されました.
主要な理論のそれぞれは、月の岩石と月自体の組成に対して独自の意味を持っていました.月が地球と一緒に形成された場合、または核分裂仮説が正しかった場合、非常によく似た組成を持つ双子の天体が作成されます。一方、捕獲された月は、その化学的性質と鉱物学的特徴が大きく異なる可能性があります。
月が同時に形成された場合、または捕獲された場合、それはおそらく「分化した」衛星であり、内部層と高密度の鉄のコアがあります.しかし、もしそれがダーウィンの核分裂の考えから来たのなら、そうではないかもしれません。なぜなら、月を形成する材料は比較的軽量のマントル岩から来るからです.
地質学者が作業を始めると、月の岩石サンプルの組成が、よく知られたものと未知のものとの興味深い混合物であることを発見しました。静寂の海の玄武岩は、地球のものと比べて揮発性物質が大幅に減少していることが判明しましたが、それ以外は鉱物学的に非常に似ています。
しかし、最も驚くべきことは、火成岩のアノーソサイドとガラスのようなガラス化カンラン石が広く存在していたことです。これらと揮発性物質の欠如の両方は、若い月の表面が液体マグマの海を発達させるのに十分なほど熱かったことを示唆していました.
1970 年代初頭、競合する 3 つの主要な理論の支持者は、アポロのデータを説明するのに苦労しましたが、新しい証拠と完全に一致するものはまだありませんでした。幸いなことに、見過ごされていた代替案がすぐそこに待っていました。デイリーのジャイアント インパクト仮説です。デイリーのアイデアは、アリゾナ州の惑星科学研究所のウィリアム K ハートマンとドナルド R デイビスによる 1975 年の論文で脚光を浴びました。
この時までに、主にソビエトの天文学者ヴィクトル・サフロノフの研究のおかげで、ラプラスの星雲仮説の復活が本格化していました。ラプラス理論に対するサフロノフのひねりには、初期の太陽系に数百から数千キロメートルのサイズの「微惑星」が散らばっていた段階が含まれていました.
これらの間の衝突が惑星を形成し、ハルトマンとデイビスは、いくつかの小さな微惑星による若い月への衝突が、その表面に巨大な衝突盆地を作成した可能性に興味をそそられました.デイリーの以前の提案に気づかなかった彼らは、地球に衝突するより大きな微惑星が、地球からの岩石と衝突する物体の混合物を軌道に飛ばして、核分裂のようなプロセスに動力を与えた可能性があるという考えにもたどり着きました.
1年後、ハーバード大学天文台のAlastair GW CameronとWilliam R Wardは、浅い角度で地球に衝突した火星サイズの衝突体を提案しました。これは、放出された物質の大部分が地球のマントルから来たことを保証し、地球と比較して月の密度が低いことを説明し、ほとんどの揮発性物質が宇宙に逃げるのに十分な熱を生成します.
Hartmann と Davis の理論は、アポロ計画の証拠とうまく一致し、次の 10 年間で科学的な勢いを増しました。同時に、「ビッグスリー」理論は、地質分析とコンピューターモデリングによってますます弱体化されました.しかし、アポロの結果の複雑な性質は議論の余地を十分に残しており、1984 年にハワイのコナで開催された会議まで、このアイデアが実際に定着することはありませんでした。
今日の月
1980 年代後半以降、月が巨大な衝突で飛び散った物質から形成されたという証拠が増えてきました。コンピューターモデルは、入ってくる物体、若い地球、放出された物質の質量を推定することを可能にし、2000年に地球化学者のアレックス・ハリデーは、ギリシャ神話の月の女神セレーネの母にちなんで、インパクターに名前を付けました.行き詰まったようです。
テイアは、初期の太陽系を歩き回った可能性のある多数の仮説上の微惑星の 1 つにすぎません。明らかな理由から、それは天文学者にとって独特の魅力を発揮し、その潜在的な特性を調査するためにかなりの量の努力が費やされてきました.
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しかし、当惑することに、地質学者が月の組成についてより多くのことを学び続けているため、天文学者は鉱物の証拠を説明するために再び仮説を修正せざるを得なくなりました.
月はかつて考えられていたほど乾燥しておらず、その鉱物の一部に閉じ込められた水が彗星によってそこに投棄された可能性が低いことが明らかになりました。地球規模のマグマの海という考えはもはや支持できず、代わりにモデルは月が完全に溶けることなく合体できるようにしなければなりません.
一方、特定の鉱物の同位体比は、地球で見つかったものと驚くほど似ており、異星人と思われるテイアからの寄与の兆候はありません。
これらの問題を説明するために、理論に対する 3 つの可能な微調整が明らかになりました。 1つは、テイアが地球自体と同じ太陽系星雲の部分で進化したため、ほぼ同一の化学的性質を持っていたことです。巨大になりすぎて不安定になるまで、地球を周回していた可能性さえあります.
2 番目の考えは、テイアはこれまで考えられていたよりもはるかに大きく、おそらく火星の 2 倍の大きさであり、その影響で地球自体の化学的性質が大幅に変化したというものです。
3 つ目は、Theia が太陽系のはるか外からの迷い込んだ氷矮星の世界だったということです。
その衝突は、地球のマントルから岩石を放出するための大量のエネルギーを提供しましたが、それ自体の揮発性物質は宇宙に蒸発し、月の最終的な組成にはほとんど貢献しませんでした.
これらの問題にもかかわらず、ジャイアント・インパクト仮説が、今日私たちが見ている月の性質について、今でも群を抜いて最良の説明を提供していることは明らかです。さらなる修正が必要かもしれませんが、最も近い宇宙の隣人についての理解において、私たちは非常に長い道のりを歩んできました.
