月はどこから来たのか

衛星はふつう、惑星に比べて小さなものです。火星には2つありますが、どちらも直径が数十キロメートルほどの、いびつな岩の塊です。木星の衛星は大きいものの、木星自体が巨大です。それなのに地球の上には、地球の4分の1を超える幅の球体が浮かんでいます。太陽系のほかの惑星には、これほどの比率の衛星はありません。

単純な説明が1つずつ検討されました。捕獲: 地球が通りかかった天体を引き寄せた。しかし軌道にとどまるには、その天体がどこかで速度を失う必要があります。地球の周囲はあまりに空っぽで、そのようなことは起こりにくいのです。同時形成: 地球と月が、同じ塵から隣り合ってできた。ならば全体の組成は似るはずですが、月には鉄の核がほとんどありません。分裂: 地球が高速回転して、自分の一部を放り出した。そのためには、1日の長さが数時間でなければなりませんでした。

最後に残ったのが、長いあいだ過激すぎると考えられていた説です。1970年代半ば、火星ほどの大きさの天体が若い地球をかすめるように衝突すれば、現在見られるものに近い結果になることが計算で示されました。この天体はテイアと呼ばれます。衝突が斜めだったため、主に上層部の物質が軌道へ吹き飛ばされました。鉄をほとんど含まない岩石です。

アポロ計画は、月の岩石を約382キログラム持ち帰りました。太陽系の天体には、それぞれ固有の酸素同位体比があります。火星には火星の比率があり、小惑星由来の隕石には別の比率があります。月の試料では、それが地球と一致しました。月の密度が低いことも加えて考えると、内部には重い鉄がほとんどなく、地球のマントルに似た物質があります。

ただし、この整った図式には裏があります。テイアは別の場所から来たため、その同位体の痕跡が全体のパターンを目立って乱すはずです。ところが、その痕跡は見つかりません。そこでモデルは改良されています。衝突後の物質が当初の想定よりもよく混ざったのか、あるいはテイアが同じ物質から近くで成長したのか。議論されているのは衝突そのものではなく、その起き方です。

これほどの規模は、頭の中で捉えるのが難しいものです。身近なイメージがないからです。いったん立ち止まり、月を見慣れた岩石のかけらとして眺めてみると、理解しやすくなります。