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月の裏側にある古代の火山の下の岩石は驚くほど温かいままであることが、周回中の中国の探査機からのデータを用いて科学者らが明らかにした。
彼らは、コンプトン・ベルコビッチ火山複合体として知られるものの下の地質配管内のマグマから固まった大きな花崗岩の板を指摘している。
アリゾナ州ツーソンに本部を置き、研究を主導した惑星科学研究所の科学者マシュー・シーグラー氏は、「これは本当に火山性の地物であるということに、我々は釘を刺していると言えるだろう」と語った。 「しかし、興味深いのは、それが非常に地球に似た火山地物であるということです。」
先週ネイチャー誌に掲載されたこの研究結果は、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役立つ。 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障害を回避しなければならないかにも焦点を当てている。
この研究のために、ジーグラー博士と彼の同僚は、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つの中国の初期の宇宙船）のマイクロ波機器からのデータを分析した。 現在議会はNASAと中国との直接協力を禁止しており、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。
「それは制限でした。中国で機器を製造したエンジニアに電話して、『このデータをどのように解釈すべきですか?』と言うわけにはいきませんでした。」と彼は言いました。 「中国の科学者たちとずっとこの研究に取り組んでいたら本当によかったと思います。 しかし、私たちにはそれが許されていません。 しかし幸運なことに、彼らはデータベースの一部を公開しました。」
彼は、カンファレンスでジーグラー博士と出会った中国人科学者、ジェンチン・フェン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、興味深い発見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。 「そのため、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社しました。」
中国の周回衛星はどちらもマイクロ波計器を備えており、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。
このように、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 フィートまでの熱の流れを測定し、コンプトン・ベルコビッチの奇妙さを調査するのに理想的であることが証明されました。
視覚的には、この地域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。ハイフンでつながれた名称は、コンプトンとベルコビッチという 2 つの隣接する衝突クレーターに由来しています。）それにもかかわらず、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の研究に取り組んでおり、月の裏側のこの場所からガンマ線の明るい点が発射されていることに気づきました。 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。
「それは、トリウムの豊富さの点で、親指のように目立った奇妙な場所の一つでした」と、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の惑星科学者であるローレンス博士は語った。 「私は物理学者です。 私は月の地質学の専門家ではありません。 しかし、物理学者としても、私はそれが顕著であることを見て、『なるほど、これはさらに研究する価値がある』と言いました。」
彼らが見たものは「カルデラのように見えた」とジョリフ博士は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。」
現在イギリスのオックスフォード大学に在籍しているキャサリン・シャーリーが主導した最近の分析では、この火山の年齢は35億年と推定されている。
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和らげるため、マイクロ波の放射は月の内部からの熱の流れを大きく反映します。 「太陽からの熱を感じなくなるには、地表から約2メートル潜るだけで十分です」とジーグラー博士は言う。
コンプトン・ベルコビッチでは、熱流は1平方メートルあたり180ミリワットにも達し、これは月の裏側の高地の平均の約20倍だった。 この測定値は、地表から約 6 フィート下の温度が華氏マイナス 10 度、または他の場所よりも約 90 度高い温度に相当します。
「月上の他の場所と比べて、この月はただ熱く輝いていたので、特に目立っていました」とジーグラー博士は語った。
これほどの熱とトリウム・ガンマ線を生成するには、トリウムのような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、大量に存在する必要があるとシーグラー博士、フェン博士、その他の研究者らは結論づけた。
「実際にその下にどのような物質があるのかをより詳細に特定できるようだ」と、ネイチャー誌の論文の査読者の一人であるローレンス博士は語った。
「これは氷山の一角のようなものです」と彼は元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ようなものです。」
月の他の場所では火山活動が明らかです。 固まった溶岩の平原、つまり玄武岩の海、または海が地表の広大な範囲を覆っており、そのほとんどが表側です。 しかし、コンプトン・ベルコビッチは異なり、より粘性のある溶岩を噴出するフィジー山やセントヘレンズ山など、地球上の特定の火山に似ています。
花崗岩は太陽系の他の場所では希少であるようです。 地球上では、花崗岩は、プレートテクトニクス（地球の外殻の一部の周りを押す地質学的力）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。 水も花崗岩の重要な成分です。
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、数粒の花崗岩しか含まれていなかった。 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マイル以上の花崗岩の形成を示唆している。
「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、月にそのような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か他の宇宙機関が地震や鉱物学的測定のために探査機をコンプトン・ベルコビッチに送ってくれることを望んでいると語った。
このようなミッションは、そもそもそこに火山がどのように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。 一つの仮説は、ハワイ諸島の下で起こっているのと同じように、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ある。
フェン博士の場合、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、米中の地政学的な争いの中で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、月にある他の潜在的な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。 したがって、私はできるだけ長く米国に留まるように努めています。」
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