月にはどうしてクレーターがあるの？

仕組みの科学

クレーターが月に残り、地球に残りにくい理由は、環境の差にある。宇宙航空研究開発機構が公開する月の基礎データによれば、月の重力は地球の約六分の一で、ほとんど大気がないため、昼夜の温度差が非常に大きくなる。月の赤道付近の観測では、昼は百十度、夜は氷点下百七十度と、その差は二百度以上もある。大気がないということは、風による削り取りも、雨による流失も起こらないということだ。衝突が刻んだ地形は、次の衝突が上書きするまで保たれる。一方、月面は一様ではない。同機構の解説では、表側の明るい部分は高地、暗い部分は海と呼ばれ、地球から見えない裏側には隕石の衝突でできたクレーターがたくさんあると説明されている。日本天文学会の天文学辞典によれば、斜長石を多く含む岩石からなる高地に対して、海は月の内部から噴出して巨大衝突盆地を埋めた玄武岩質の溶岩からなる。海は月面の二十パーセントほどを覆い、大部分は表側に存在して裏側には少ない。海を埋める玄武岩の厚さは一から二キロメートルほどで、その下には高地の地殻が存在する。傷跡と、それを埋めた溶岩。月の顔は二層構造なのである。

歴史と発見

月面の年代を読み解く手がかりも、クレーターそのものにある。宇宙航空研究開発機構の解説によれば、月の地域の年代はクレーター年代学という手法で推定される。これは、クレーターの数が多く、個数密度が高いほど、その場所が古いという考え方だ。新しい溶岩で覆われた面は傷が少なく、古い面ほど傷だらけになる。時計の針の代わりに、穴の数を数えるのである。日本天文学会の天文学辞典によれば、アポロ探査が取得した岩石の年代測定とクレーター年代学から、海の玄武岩マグマの噴出の多くは三十五億から四十億年前に起きていること、最も若いものでは十三億年前の火山活動があったことが分かっている。日本の月周回衛星かぐやは、この年代像を裏側で塗り替えた。同機構の成果報告によれば、これまで月の裏側の海では三十数億年前に活動が終わっていると考えられていたが、かぐやによって二十五億年前までマグマの噴出活動を行っていたことが分かった。地形カメラがとらえたモスクワの海付近では、クレーターの個数密度から年代を推定した結果、比較的最近まで形成された領域があると判明している。

もう一歩先

クレーターは地形であると同時に、月の内部を映す窓でもある。宇宙航空研究開発機構の成果報告によれば、直径二百キロメートルを越える大型のクレーターがある場所は、月では盆地と呼ばれる。そして内部から溶岩が噴き出し、くぼ地を埋めて平原にした場所が海である。かぐやはリレー衛星を用いて月全体の重力分布を観測し、表と裏では異なる重力異常があることを明らかにした。重力異常とは、それぞれの地点での重力値から月全体の平均の重力値を引いた差のことだ。表側の海には重い物質が分布しており、マスコンと呼ばれる正の広がった重力異常が見られる。天体衝突で内部が高温高圧になって変形しやすくなり、マントルが盛り上がって、さらに密度の高い溶岩が噴出した結果だと説明されている。つまり大きな衝突は、地表を凹ませただけでなく、内部構造まで作り替えたのだ。観察の実践としては、双眼鏡があれば十分に楽しめる。満月よりも半月のころ、明暗の境目あたりを見るとよい。影が長く伸びて、くぼみの立体感が際立つ。同じ場所を毎晩追えば、光の当たり方で見え方がどれほど変わるかも分かる。