10/24(月) 21:13配信
sorae 宇宙へのポータルサイト

地球の唯一の自然衛星である「月」は、質量が地球の約81分の1であり、惑星に対する質量の比率が非常に大きいことを特徴としています。次に大きな値は海王星の衛星トリトンの約800分の1であり、地球の月とは比率にして10倍以上の差があります。

このような特徴を持つ月は、他の惑星の衛星とは異なるプロセスで誕生したのではないかと古くから考えられてきました。歴史的には捕獲説や分裂説などが提唱されてきたものの、現在では「ジャイアント・インパクト説」が主流となっています。誕生して間もない地球に、火星ほどの大きさがあった微惑星が衝突し、大量にまき散らされた破片の一部が月になった、という説です。この微惑星は「テイア」と呼ばれています。
ただ、ジャイアント・インパクト説は大筋で合意が取れているものの、細かな部分では未解明の謎が山積しています。

大きな謎の1つは、月と地球があまりにも似すぎているという点です。月の石に含まれる同位体組成 (※) は地球とそっくりであり、月の表面には地球と同じ物質が集中している可能性が高いと考えられます。

※…同じ元素どうしでも原子の重さが異なるものを「同位体」と呼びます。同位体はわずかながらも相転移や化学反応における挙動が異なることから、天体の同位体組成はその天体が形成された環境によって変化すると考えられます。同位体組成が似ている天体同士は、同じような環境で形成されたか、もしくは同じ物質を起源としている可能性が高くなります。

しかし、従来のモデルを用いたジャイアント・インパクト説のコンピューターシミュレーションでは、月の表面に地球と同じ物質が集中する可能性は低く、地球由来の物質とテイア由来の物質が混ざっているはずであることが示されています。

テイアの同位体組成も地球に似ていたのであれば問題ありませんが、偶然似たような組成になる可能性は低いことも、研究によって判明しています。また、月の深部にある岩石は、表面にある岩石とは異なる同位体組成を示すことから、深部ではテイア由来の物質が地球由来の物質と混合した可能性が示されています。これもまた、テイアが偶然地球に似た同位体組成をしていた可能性を否定します。

さらに、月の外形が一旦形成された後に、地球由来の物質が追加で降り積もったとする仮説も立てられましたが、検証の結果、十分な量の物質が月の表面に供給されない問題を解決することができませんでした。

ジャイアント・インパクト説が抱えるこうした問題を背景に、近年有力視されているのが「シネスティア仮説」です。ジャイアント・インパクト説の亜種ともいえるこの仮説では、巨大衝突によって地球から飛び出した破片の円盤が高速で回転した結果、破片が超高温に加熱され、岩石の蒸気の雲であるシネスティア (Synestia) になったと考えられています。

シネスティア仮説では、数十年かけてシネスティアがゆっくりと冷えて固まるにつれて月が生成されると予想しているため、地球と月が似たような元素の比率を持つことを説明できます。しかし、このように高速回転するシネスティアから生成される月の公転面は、実際の月のように地球の赤道とほとんど平行になる可能性が低いこともわかっています。このことは、シネスティア仮説の大きな問題点でした。

長文につき後はソースで
https://news.yahoo.co.jp/articles/5a9d807e91482bece5bebb4eefaab845ec5284ec