第9章クレーターに覆われた世界Cratered Worlds

The composition of the Moon is not the same as that of Earth. With an average density of only 3.3 g/cm³, the Moon must be made almost entirely of silicate rock. Compared to Earth, it is depleted in iron and other metals. It is as if the Moon were composed of the same silicates as Earth’s mantle and crust, with the metals and the volatiles selectively removed. These differences in composition between Earth and Moon provide important clues about the origin of the Moon, a topic we will cover in detail later in this chapter.

月の組成は地球の組成とは異なる。平均密度がわずか3.3 g/cm³なので、月はほぼ全体がケイ酸塩岩石でできているはずである。地球と比べると、鉄などの金属に乏しい。月は、地球のマントルや地殻と同じケイ酸塩からできていて、金属と揮発性物質だけが選択的に取り除かれたかのようである。地球と月のこうした組成の違いは、月の起源を知る重要な手がかりになる。この話題は、章の後半で詳しく扱う。

Studies of the Moon’s interior carried out with seismometers taken to the Moon as part of the Apollo program confirm the absence of a large metal core. The twin GRAIL spacecraft launched into lunar orbit in 2011 provided even more precise tracking of the interior structure. We also know from the study of lunar samples that water and other volatiles have been depleted from the lunar crust. The tiny amounts of water detected in these samples were originally attributed to small leaks in the container seal that admitted water vapor from Earth’s atmosphere. However, scientists have now concluded that some chemically bound water is present in the lunar rocks.

アポロ計画の一環として月へ運ばれた地震計による月内部の研究から、大きな金属核がないことが確かめられた。2011年に月周回軌道へ打ち上げられた2機一組のGRAIL探査機によって、内部構造をさらに精密に調べることができた。また、月の試料を調べることで、月の地殻が水などの揮発性物質に乏しいこともわかっている。試料中で検出されたごく微量の水は、当初、容器の密閉部分の小さな漏れを通して地球大気の水蒸気が入り込んだためだと考えられた。しかし現在、科学者は、月の岩石に化学的に結合した水がいくらか存在する、という結論に達している。

Most dramatically, water ice has been detected in permanently shadowed craters near the lunar poles. In 2009, NASA crashed the Centaur rocket upper stage, ahead of the Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS), into the crater Cabeus near the Moon’s south pole. The impact at 9,000 kilometers per hour released energy equivalent to 2 tons of dynamite, blasting a plume of water vapor and other chemicals high above the surface. This plume was visible to telescopes in orbit around the Moon, and the LCROSS spacecraft itself made measurements as it flew through the plume. A NASA spacecraft called the Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) also measured the very low temperatures inside several lunar craters, and its sensitive cameras were even able to image crater interiors by starlight.

特に目覚ましい成果として、月の極付近にある永久に日陰のクレーターで、水の氷が検出されている。2009年、NASAはLCROSS（月クレーター観測・センシング衛星）に先行するセントール・ロケット上段を、月の南極付近にあるカベウスクレーターへ衝突させた。時速9000 kmでの衝突は、ダイナマイト2トンに相当するエネルギーを放出し、水蒸気やほかの化学物質からなる噴煙を、地表から高く吹き上げた。この噴煙は、月を周回する望遠鏡から見ることができ、LCROSS自体も、噴煙を通過しながら測定を行った。NASAのLRO（月周回偵察衛星）も、月のいくつかのクレーター内部の非常に低い温度を測定した。その高感度カメラは、星明かりだけでクレーター内部を撮影することさえできた。

The total quantity of water ice in the Moon’s polar craters is estimated to be hundreds of billions of tons. As liquid, this would only be enough water to fill a lake 100 miles across, but compared with the rest of the dry lunar crust, so much water is remarkable. Presumably, this polar water was carried to the Moon by comets and asteroids that hit its surface. Some small fraction of the water froze in a few extremely cold regions (cold traps) where the Sun never shines, such as the bottom of deep craters at the Moon’s poles. One reason this discovery could be important is that it raises the possibility of future human habitation near the lunar poles, or even of a lunar base as a way-station on routes to Mars and the rest of the solar system. If the ice could be mined, it would yield both water and oxygen for human support, and it could be broken down into hydrogen and oxygen, a potent rocket fuel.

月の極のクレーターにある水の氷は、総量で数千億トンと推定されている。液体にすれば、直径100マイルの湖を満たす程度の量にすぎないが、それ以外の乾いた月の地殻に比べると、これほど多くの水は注目に値する。おそらく極の水は、月面に衝突した彗星や小惑星によって運び込まれたのだろう。その水のごく一部が、月の極にある深いクレーターの底など、太陽の光が決して当たらない、いくつかの極寒の領域、すなわちコールドトラップで凍った。この発見が重要かもしれない理由の一つは、将来、人間が月の極付近に住む可能性や、火星や太陽系のほかの場所へ向かう途中の中継地となる月基地の可能性を開くことである。もし氷を採掘できれば、人間の生活を支える水と酸素が得られる。また、水を水素と酸素に分解すれば、強力なロケット用推進剤にもなる。

Most of what we know about the Moon derives from the Apollo program, including 400 kilograms of lunar samples still being intensively studied. The Moon has one-eightieth the mass of Earth and is severely depleted in both metals and volatile materials. It is made almost entirely of silicates like those in Earth’s mantle and crust. However, more recent spacecraft have found evidence of a small amount of water near the lunar poles, most likely deposited by comet and asteroid impacts.

月についてわかっていることの大部分は、今なお精力的に研究される400 kgの月試料を含め、アポロ計画から得られた。月の質量は地球の80分の1で、金属と揮発性物質の両方に著しく乏しい。ほぼ全体が、地球のマントルや地殻にあるようなケイ酸塩からできている。しかし、より最近の探査機は、月の極付近に少量の水がある証拠を発見した。この水は、彗星や小惑星の衝突によってもたらされた可能性が最も高い。