月はどんな岩石でできているか?

 アポロ計画では月の石を月面から持ち帰って調査した。さて、月面はどんな岩石でできていただろうか?

 正解は玄武岩と斜長石である。月の表側の領域は光をあまり反射せず黒く見えることから、海と呼ばれている。月の海は隕石の衝突の後、玄武岩質の溶岩が表面にしみでた結果クレーターが埋められたものとされている。

 海は月表面の35パーセントを占めるが、裏側には海はほとんど存在せず、高地と呼ばれる急峻な地形からなる。月のこれらの部分が白っぽく見えるのは、長石の1つである「斜長石」と呼ばれる白っぽい鉱物でできているからである。



 アポロ計画「月の石」

 アポロ計画では総量で381.7kgの岩石その他の物質が月面から持ち帰られ、そのほとんどは現在はヒューストンにある月資料研究所に保管されている。

 放射年代測定によれば、月面で採集された岩石は地球上のものと比較して全体的にきわめて古い。その範囲は約32億年前(月の海の部分で採取された玄武岩)から46億年前(高地で採取された地殻のサンプル)まで確認されている。これらは現在の地球上ではほとんど失われてしまった太陽系誕生初期の試料であると見られている。

 アポロ計画全体を通して採取された岩石の中で重要なものの一つに、15号でジェームズ・アーウィン飛行士とデヴィッド・スコット飛行士が持ち帰った「ジェネシス・ロック(Genesis Rock = 創世記の石)」と呼ばれているものがある。斜長石と呼ばれるこの石は、カルシウムを豊富に含んだ長石によってほとんどの部分を構成されている灰長石の鉱石で、月面の高地の地殻のサンプルであると考えられている。

 この中からは地球化学で KREEP と呼ばれる、地球上には存在しない物質が発見された。KREEPや斜長岩などのサンプルは、月の外殻表面がかつてドロドロに溶けた状態(マグマ・オーシャン)であったという仮説の根拠となっている。


 かぐや発見!月の地殻は100%斜長石

 かぐやは、宇宙航空研究開発機構 (JAXA) の月周回衛星。この衛星を利用した月探査計画はSELENE Project(セレーネ計画)と呼ばれ、アメリカ航空宇宙局 (NASA) のアポロ計画以降、最大の月探査計画とされた。主衛星と2機の子衛星で構成され、14種類の観測機器を搭載した。現在さまざまなデータを分析中であり、その中から、今回月の地殻を構成する岩石について、新たなことを発見した。

 アポロ計画で持ち帰った「月の石」の分析から、従来、月の高地の地殻は斜長石90%とそれ以外の鉱物10%から成ると推定されていて、斜長石だけでなく輝石及びかんらん石も結晶化すると考えられていた。

 しかし、今回得られた結果では、ほぼ1種類の「斜長石100%」で月の地殻物質が形成されていることがわかった。では、かぐやはどうやって、月の地殻が「斜長石」でできていることをつきとめたのだろうか?


 かぐやの「マルチバンドイメージャ」とは?

 小さい直径のクレータは穴の形が「おわん」状になる。直径が大きくなり30km〜300km程度になると中央丘ができる。中央丘のできかたは、隕石の衝突(1)によってクレータが形成されるとき、まず「おわん」状の穴が掘削され(2)、その底には地下深くの物質が露出する。さらに、重力の影響によって、中央部が隆起して丘が形成される(3,4)。

 これを中央丘と呼ぶ。中央丘にはクレータの中で最も地下深くの物質が露出していると考えられている。クレータが大きいほど、より深くの物質が隆起して中央丘を作ることから、中央丘は月の内部をのぞきみる窓といわれている。

 今回、かぐやは上空から、69ヶ所のクレーターの中央丘にマルチバンドイメージャによる、9つの周波数の光を当て、その反射光を分析して鉱物分布を計測した。

 その結果、月表層部のすぐ下の地殻の部分は、ほぼ100%斜長石でできていることをつきとめた。これまでの予想を覆す結果となった。

 アポロ計画の中で持ち帰られた月の岩石サンプルの中に純度の低い斜長岩があったのは、このような岩石が月のごく表層の隕石衝突などによりかき混ぜられた混合層の試料だからか、もしくは地殻の中に部分的には少し純度の低い斜長岩があるためであるものと考えられる。


 斜長石とは何か?

 斜長石は鉱物長石の1つで、長石にはカリウムを多く含む「アルカリ長石」とナトリウムやカルシウムを多く含む「斜長石」がある。斜長石はさらに、ナトリウムの多い曹長石、カルシウムの多い灰長石に分かれる。曹長石(albite)の主成分は NaAlSi3O8 で表せる。ソーダ長石ともいう。 灰長石(anorthite)の主成分は CaAl2Si2O8 で表す。

 ちなみにアルカリ長石のうち、ナトリウムを少し含み、青白い色が月の光のように揺らめいているように見える美しいものはムーンストーン(月長石、moonstone)と呼ばれ、宝石になる。


参考HP Wikipedia「月の石」「長石・斜長石」・JAXA「かぐや搭載のマルチバンドメージャによる純粋な斜長石の月全球での分布」 


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