科学者たちは月の裏側にホットスポットを発見した

科学者らは、周回中の中国の探査機からのデータを使用して、月の裏側にある古代の火山の下の岩石が驚くほど暖かいことを明らかにした。

これらは、コンプトン・ベルコビッチ火山群として知られる地下の地質配管内のマグマが固まってできた大きな花崗岩の板のことを指します。

「私たちは、この本当に火山性の地形の棺に釘を刺していると言えます」と、研究を主導したアリゾナ州ツーソンに拠点を置く惑星科学研究所の科学者マシュー・シーグラー氏は語った。 「しかし、興味深いのは、それが地球に似た火山地物であるということです。」

先週出た結果 『ネイ​​チャー』誌で、彼は遠い昔、月の奇妙な部分の下で何が起こったのかを説明するのに協力した。 この研究はまた、中国の宇宙計画によって収集されたデータの科学的可能性と、米国の研究者がそのデータを使用するためにどのようにハードルを回避しなければならないかにも焦点を当てている。

この研究で、ジーグラー博士らは、2007年に打ち上げられた嫦娥1号と2010年に打ち上げられた嫦娥2号（現在は運用されていない2隻）のマイクロ波機器からのデータを分析した。 NASAと中国との直接協力は現在議会によって禁止されており、この研究はNASAの補助金によって資金提供されていたため、シーグラー博士はデータを収集した科学者や技術者と協力することができなかった。

「それが限界だった。中国でこの装置を製造したエンジニアに電話して、『このデータをどう解釈したらいいですか？』と言うことができなかったのです」と彼は言う。 「中国の科学者たちと常にこの研究に取り組んでいれば本当に素晴らしいでしょう。 しかし、私たちにはそんなことは許されていません。 しかし幸いなことに、彼らはデータベースの一部を公開しています。」

彼は、カンファレンスでジーグラー博士に会った中国学者、馮建青氏の専門知識を活用することができた。 フェン博士は中国科学院で月探査プロジェクトに取り組んでいました。

「さまざまな国の月探査データを組み合わせることで、月の地質学への理解が深まり、興味深い結果が得られることに気づきました」とフェン博士は電子メールで述べた。 「それで、私は中国での仕事を辞めて米国に移住し、惑星科学研究所に入りました。」

どちらの中国の周回衛星もマイクロ波計器を備えており、これは地球を周回する多くの気象衛星では一般的ですが、惑星間探査機では珍しいものでした。

そして、嫦娥1号と嫦娥2号からのデータは、月の異なる見方を提供し、地表下15フィートまでの熱流を測定し、コンプトン・ペルコビッチの奇妙な現象を調査するのに理想的であることが判明した。

視覚的には、このエリアは目立たないように見えます。 （それ自体の名前さえありません。導電性の指定は、近くにある 2 つの衝突クレーター、コンプトンとベルコビッチに由来しています。）それでも、この地域は数十年にわたり科学者を魅了してきました。

1990 年代後半、当時ロス アラモス国立研究所の科学者だったデビッド ローレンスは、NASA の月探査ミッションによって収集されたデータに取り組んでいて、次のように述べました。 ガンマ線の明るい点 月の裏側のこの場所から撮影します。 光の最高エネルギー形態であるガンマ線のエネルギーは、放射性元素であるトリウムに相当します。

現在メリーランド州のジョンズ・ホプキンス応用物理研究所に所属する惑星科学者ローレンス博士は、「そこはトリウムの豊富さという点で際立っていた奇妙な場所の一つだった」と語った。 「私は物理学者です。月の地質学の専門家ではありません。しかし、物理学者であっても、それを顕著に見て、『これはさらなる研究に値するものだ』と思いました。」

次の発見は、2009 年に NASA の月偵察探査機が到着した後に行われました。ワシントンのセントルイス大学の地球惑星科学教授、ブラッドリー L. ジョリフ氏がチームを率いました。 コンプトン・ベルコウィッツの高解像度の写真をチェックしてみました。

ジョリフ博士は、彼らが見たものは「疑わしいほどカルデラのように見えた」と述べ、火山の縁の残骸について言及した。 「これらの特徴が何十億年も前のものであることを考えると、驚くほどよく保存されています。」

キャサリン・シャーリー主導による最新の分析現在、英国のオックスフォード大学では、この火山の年齢は35億年と推定されています。

月の土壌は優れた断熱材として機能し、昼と夜の温度変化を軽減するため、マイクロ波放射は月の内部からの熱流束を大きく反射します。 「太陽の熱を感じなくなるには、地表から約2メートル下を歩くだけで十分です」とジーグラー博士は言う。

コンプトン・ベルコビッチでは、熱流束が 1 平方メートルあたり 180 ミリワットにも達し、これは月の裏側の平均高さの約 20 倍でした。 このスケールは、地表から約 6 フィート下の華氏 10 度未満の温度、または他のどこよりも約 90 度高い温度に相当します。

「月の他の場所と比べて暑かったので、これは特に顕著でした」とジーグラー博士は語った。

これほど大量の熱とトリウム・ガンマ線を発生させるには、トリウムなどの放射性元素を含む花崗岩が発生源である可能性が最も高く、大量に存在するはずであると、ジーグラー博士、フェン博士、その他の研究者らは結論づけた。

ネイチャー誌の論文査読者の一人であるローレンス博士は、「下にある物質の種類を具体的に特定しているようだ」と述べた。

「それは氷山の一角のようなものです」と彼は最初のガンマ線放出について語った。 「コンプトン・ベルコビッチで見られるものは、その下にあるもっと大きな何かが表面的に表現されたものです。」

火山は月の他の場所でも見ることができます。 固まった溶岩平原 – マーレまたは玄武岩の海 – が地表の広い範囲、主に表側を覆っています。 しかし、コンプトン・ビルコビッチは異なり、富士山やセントヘレンズ山のような、粘性の高い溶岩を噴出する地球上の一部の火山と似ています。

花崗岩は太陽系の他の場所ではまれです。 地球上では、花崗岩は、プレート テクトニクス (地球の外殻の一部を押す地質学的力) によって海洋地殻が大陸の下に押し下げられる火山地域で形成されます。 水も花崗岩の主成分です。

しかし、月はほとんどが乾燥しており、プレートテクトニクスがありません。 50年以上前にNASAの宇宙飛行士が持ち帰った月の石には、花崗岩の粒子がわずかしか含まれていません。 しかし、中国の探査機からのデータは、コンプトンベルコビッチの下に幅30マイル以上に花崗岩の地層があることを示している。

「今、私たちは地質学者に、水やプレートテクトニクスを使わずに、月にこの種の地形をどのように作り出すことができるかを解明する必要がある」とシーグラー博士は語った。

研究には関与していないジョリフ博士は、この論文は「非常に素晴らしい新たな貢献」だと述べた。 同氏は、NASAか他の宇宙機関が探査機をコンプトン・ベルコビッチに送り、地震や鉱物学的測定を行うことを望んでいると語った。

このようなミッションは、そもそも火山がどのようにしてそこで形成されたのかについてのアイデアをテストするのに役立つ可能性がある。 仮説の 1 つは、ハワイ諸島の下で発生するのと同じように、地殻の下のマントルから高温物質のプルームが上昇したというものです。

フェン博士に関しては、米国で働くことを許可する現在のビザが間もなく期限切れになります。 彼は、米国と中国の間の地政学的な争いのさなか、科学者としてのキャリアを歩みながら、新たな研究に応募している。

「私たちは現在、月に存在する可能性のある他の花崗岩系の研究を始めています」と彼は言いました。 「また、木星の氷の衛星を探索するためにモデルを拡張する予定です。そのため、私はできるだけ長く米国に滞在しようとしています。」