2019年6月16日,月惑星研究会例会資料
三品利郎
2019.6.9作成
2019.6.10加筆修正
2019.6.11加筆
2019.6.22加筆
月の話題 Part1
1 月の活断層について
5月14日に,「アポロが設置した地震計で観測された月震の震源を新しい計算方法で詳しく調べると,２８回の
震源が浅発月震のうち８回の震源が,LROの画像に見られる逆断層から19マイル以内にあることが判った. また,
８回のうち６回は,月が地球から最も遠い地点にあったときに起きたことを発見した」[1]とのニュースがネットで報
じられました.
natsureに掲載された"Shallow seismic activity and young thrust faults on the Moon"という論文[2]がその
ニュース・ソースです. その内容は,ナショナルジオグラフィックの日本語ニュース記事,"月にも活断層による地震
か,定説覆す研究「死んだ星」ではなかった？ 謎だった浅発地震の原因に新説"[3]が簡潔に解説しています.
論文のabstractは以下です.
「月において若い逆断層を発見したことは,最近,地殻変動の活動が起きている証拠であるが,どれくらい最近
かはわからない. 4箇所のアポロ着陸地点に置かれた地震計は1969年から1977年の間に28回の浅発月震を
記録した. これらの浅い揺れのいくつかを若い断層の活動に関連づけることができた. しかしながら,これらの
揺れの震央位置は不十分な制約条件で求められている. 本報告で,私たちはスパースな地震計のネットワーク
のためのアルゴリズムに基づいて震央位置のより正確な見積りを提示する. 私たちは,表面の近くの8回の揺れ
の震央が断層の崖下の30km以内（予想された強い地面の震動の距離)であることを突き止めた. これらの8回の
イベントのタイミングを分析して,私たちは,月が遠地点,距離は1万5000km未満のたところにあったときに,6回起
きていたことを発見した. 現在の月の圧力状態に寄与する潮汐力の分析モデルは,断層の崖下60km以内で
起きた遠地点付近での7回のイベントが,断層が滑り落ちると想定される時間,即ち,圧力がピークになる時間,或
いはその近くの時間に起きることを示している. 私たちは,若い逆断層に近い月震が,月表面に堆積する地層
(レゴリス)に起きる擾乱と断層崖の近くで巨礫が動く証拠であり,月が地質的に活動的であることを示すと結論
する. 」
同じ論文について,NASAのニュース・リース"は,縮みつつある月が月震を引き起こしているらしい"[4]と報じていま
す. NASAのニュース・リースで"冒頭で紹介されている,"月が内部が冷えるにつれて縮んでいる"ことについては,
2010年8月19日にNASAがニュース・リリースで,"NASAのLRO探査機が'月が縮んでいるという驚きの発見をした"[5]
と報じています. 要点は,月面に活断層が断層あることがLRO探査機の詳細な観測から判った. これは,今も月全体
が縮みつつあることを示ているということです. サイエンスに掲載された論文,"Evidence of Recent Thrust Faulting
on the Moon Revealedby the Lunar Reconnaissance Orbiter Camera"[6]がそのニュース・ソースです.
論文には,発生時刻を横軸,月と地球の距離(EMD)を縦軸にして,28回の浅い場所での月震の記録をプロットした,
図-1-a,bが掲載されています. 色は震央を再配置した群の分類を示しています.
(赤：確認済み-comfirmed; 青：双対-binary; 緑：断片化-fragmeted).
これは28回の浅発月震のうち8回の事象がが近地点のより近くで起き,そして2回は遠地点と近地点の間に
起きたのに対して,18回は月が遠地点のより近くにある時に起こったことを明らかにしています.
図-1-aには,月変化に加えて,206日間の月の公転軌道における太陽の摂動に因る,より長期の変調が見られま.
図-1-bは,復調されたプロットが月変化だけを残すために206日間の太陽の摂動による変調を取り除いており,遠地
点の近くの18回の事象では,6回は遠地点に近づいており,そして,12回は遠地点から離れるところです.
図-1 アポロによる月震実験の経過におけるEMD(Earth-Moon distance)[2]
(出展: "Shallow seismic activity and young thrust faults on the Moon" Fig.4)
会津大学の寺薗淳也さんが編集長をしているWEB”月探査情報ステーション[7]にわかり易い説明があります。
月震は、新発月震,浅発月震,隕石の衝突,熱月震,人口月震の5種類に分類されそれらの解説と検出回数が掲載されています。
上の論文は浅発月震についての研究成果です.
2 月のクレータと海の形成
月のクレータは,19世紀には火山に噴火口だと考えられていましたが,19世紀末にアメリカの地質学者ギルバートが隕石の
衝突によるという仮説[8]を提唱しました. その根拠は、「クレータのいくつかはそのサイズがとても大きいことと,月のクレータの
形が火山のカルデラと,どの点を比べても似ていないという事実」[9]でした. 因みに,彼は今ではバリンジャー隕石孔と呼ばれ
ているアリゾナのクレータを調査したのですが、隕石の衝突ではなく水蒸気爆発だとしました。「彼の時代にはまだ高速衝突
のメカニズムがよく理解されていなかったため」[9]です.20世紀前半は噴火口説か隕石説か論争が行われていました. そして,
高速衝突実験が繰り返され,隕石が飛び込む角度が非常に浅い場合を除けば丸い穴ができることや中央丘ができることなど
が明らかになりました. 詳しくは,「月の科学」[9]の第一章「月を研究する」や「新版 月の科学」[10]の第六章「月の海とクレータ」
に解説されています. いずれも,図書館で読むことができます.
イギリスの天文学者フレッド・ホイルは,1955年(日本語版は1956年）に出版した「天文学の最前線」の中で,「月面の凹孔の最
大のものは直径200キロメートルほどで,地球上の噴火口の十倍以上も大きいのに,噴火口説では,その巨大な大きさの説明に成
功したことがない」[11]と隕石説を支持しています.この本が執筆されたのは探査機が月へ行く前のことです.
1957年10月4日にソ連が打ち上げたスプートニク１号が地球周回軌道に乗り,初の人工衛星となりました.翌1958年2月1日には
アメリカがエクスプローラー１号を打ち上げ地球周回軌道に投入しました.1959年1月4日にソ連のルナ1号が月に接近し,3月4日
にアメリカがパイオニア4号を月に接近させました.ソ連は1959年10月に打ち上げたルナ3号が10月7日から18日にかけて月裏側
の撮影に成功しました.アメリカはレインジャー計画に着手し1964年7月31日に月に衝突させたレインジャー７号が月面の撮影に
成功しました.翌年にはレインジャー８号と9号が月面の撮影に成功しました.
竹内均,久野久,伊佐喬三,3名の共著で1967年に出版された「月の科学」(NHKブックス51)で,著者は隕石説を支持していま
す.「月のクレーターの隕石成因説にとって,決定的に有利な証拠は二次的クレーターである。レインジャーが写しだした、コペル
ニクスあるいはティコクレーターからのレイの上に重なってみえる数千個の二次的クレーターの配列(口絵一二頁参照)を見れば、
月のクレーターの隕石成因説にたいする疑いはふっとんでしまう。写真をよく見ると、望遠鏡で見ただけだは一本のすじのように
見えるものが、実は沢山の小さいすじから成り立っていることがわかる。しかもその小さいすじの一次的クレーターに近いはじには、
必ず二次的クレーターがある。これは二次的クレーターは、一次的クレーターから投げ出された月の物質がもう一度月面に衝突
して作られたものであることを示している。」[12]と述べています。
そして,「アポロ計画によって回収された岩などから,ごく小さい,顕微鏡でなければ見えないくらいの小さなクレーターが見つかった
こと(これは火山ではありえません）,月で採取した鉱物の中に,高圧でできる鉱物があったことなどから,クレーターのほとんどが間違
いなく衝突によってできたことが確かめられました。 」[13]ということで,大半のクレーターが隕石の衝突で出来たことが明らかになり
ました. しかしながら,例外もあります. 「アルフォンススの南西にあるアルペトラギウス(39km)のように大きく丸みを帯びた中央丘は,
火山性のドームである可能性が残されています.」[14]がその例です. 図-２の矢印で示したクレーターがアルペトラギウスです.
図-３はルナ・オービター４号が撮影したアルペトラギウスの画像です.
月に隕石が衝突することで隕石が爆発してクレーターができるのですが,言葉で説明するよりもアニメーションを見た方がわかり易
いでしょう.国立科学博物館のWEBに,「大きないん石が地面に落ちると,衝突のエネルギーが熱や力となって爆発し,地面にその
ふちが高く盛り上がった丸いくぼ地を作ります. これがクレーターです。」とクレーターができる様子をアニメーションで見せている
ページ[15]があります. そのアニメーションが以下です.
(出展："III. 月のクレーターはなぜできたのですか？",国立科学博物館）
図-2 アルペトラギウスとその周辺 図-3 アルペトラギウス(出展: Wikipedia,"Alpetragius (crater)"[16]）
図-2の撮影条件
撮影日時:2018年10月18日,20時49分(JST) , 撮影者:三品利郎
望遠鏡20cmF4.4ニュートン式, バローレンズで拡大,合成焦点距離: 4900mm f24.5
カメラ: Lumix DC-GH5s シャッター:1/200秒,ISO:20000,4K動画から330フレームをコンポジット
月の海は,ベイズン（衝突盆地）と呼ばれる巨大な衝突クレーターに玄武岩からなる溶岩が流れ出して固まったものです.
「最新・月の科学」には,「月の海は溶岩でできているため,固まって冷えてくると体積が縮み,特有の地形が生じる。中央が深く外縁
部ほど浅い中華鍋のような場所で収縮が起きると,外縁部では円周に沿って引っ張られて裂け目が生じ,その少し内側では中央に
向かって圧縮が起きて円周に沿った割れ目で内側に乗り上げるような断層が生じる。前者はクラーベンという名称で呼ばれる直
線性の良い線状の凹地形である。後者は皺の寄った屋根という意味のリンクルリッジとうい名称で呼ばれる,うねって群れをなす線
状の凸地形である。 」[17]との解説があります.
海が生成された時期については,「海はクレータ盆地に溶岩が噴出して窪みを埋めたもので，表側ではその噴出が35〜25億
年前に活発であったが，10億年前くらいまでも続いた。 」[18]ということです.
NASAのゴダード宇宙飛行センターが公開しているＣＧ映像,"Evolution of the Moon"[18]は月が形成された直後から,小天体が
衝突を繰り返して,海やクレーターが生成される様子を見せています. そのタイムラインは以下です.
18秒〜 月の形成 〜45億年前---月の表面を赤く溶けた溶岩が覆っていたものが,冷えて行きます.
33秒〜 南極-エイトケン盆地の形成 〜43億年前---冷えた月に小天体が衝突し,月の物質と天体が砕けて飛び散ります.
48秒〜 ベイズン(衝突盆地)の形成/重爆撃期 〜41億年前-38億年前---月の表面に幾つかの小天体が続けざまに衝突し
衝突盆地ができます.
1分10秒〜 海の火山活動 〜38億年-10億年前---衝突盆地に赤く溶けた溶岩が流れ出し,次第に冷え色が黒くなります.
1分38秒〜 中期のクレーター形成過程 〜38億年前-10億年前---衝突盆地の溶岩は冷えて色の暗い海になり,月の至る所
に隕石が衝突しています.
2分0秒〜 レイ(光条)クレーターの形成 〜10億年前から現在---隕石の数が減り,幾つかの隕石が月面に衝突しています.
(NASA/Goddard Space Flight Center)
(出展： "Evolution of the Moon",NASA Goddard[19])
南極-エイトケン盆地とは,クレメンタインのデータから月の裏側に,直径2500kmの及ぶ大クレータがあることがわかったもので,その
名前は北端のエイトケン・クレーターと南極に由来します. そして,「実際,「かぐやのデータをもとにした解析では,この南極-エイトケン
盆地に,月のマントルを構成すると思われる物質が露出していることがわかっています。 」[20]ということです. 図-3は”かぐや”が観測
したデータで作られた月の地形図です。月の裏側の下（南）にある低地を示す青い領域が南極-エイトケン盆地です。
図-3 月の地形図(出展: 国土地理院,"月の地形図 Topographic maps of the moon"[21])
3 アポロ１１号
2019年の7月21日（アメリカ時間で20日）は,アポロ11号の指令船コロンビアから着陸船イーグルが降下し二人の飛行士が月面に
降り立ってから50周年です.降り立ったのアームストロング船長とオルドリン飛行士でもう一人のコリンズ飛行士は司令船コロンビア
に残り,月面から上昇する着陸船を回収するための準備をしていました. 1969年7月21日は月曜日でしたが,夏休みに入っていたので,
当時,中学生だった私は朝からテレビ中継されたその様子を見ていました. ヒューストンの管制センター,司令船コロンビア,そして,着陸船
イーグルとの交信を西山千氏が同時通訳されていました.
21日の夕刊各紙は,一面に,最大サイズの見出しとテレビ画面から写した写真を紙面の半分以上の大きなサイズ拡大して載せ,さらに,
何面もの紙面を割いてこの歴史的なニュースを報じていました.月から送られてきたテレビ映像を受像したNASAの基地で特別な規格の
テレビ画面に映したものを普通のテレビカメラで写して放送されていました.そのテレビ画面を写真に撮ったものを紙面に掲載していまし
た.そのため写真の画質は良くありませんでした.
一面の見出しは,
「人類,ここに月を踏む」(朝日新聞),
「いま月を踏んだ」(毎日新聞),
「人類,初めて月を踏む」(読売新聞)
です. 図書館で新聞の縮刷版を広げると,当時の興奮を思い出します.
イーグルのハッチを開けたアームストロング船長は「月面の起伏は1センチ半から5センチあるが,表面はかなりキメの細かい粉のような
粒子でおおわれている。 これから月面に足を踏出す。 この一歩は小さいが,人類にとっては偉大な躍進だ。 表面は非常に細かな
粒子で,まるで炭の粉をまいたようだ。 足でけり上げることが出来るほどだ。粒子が細かい。 私の足跡がよくわかる。 着陸船の足は1,2
センチ表面にめり込んでいる。」[22]と伝えてきました. 「この一歩は小さいが,人類にとっては偉大な躍進だ」という有名なフレーズの
原文は,"That's one small step for man; one giant leap for mankind. "です. "for a man"の筈ですが不定冠詞のaを抜かして
話していたそうです.月面に降り立ち2時間半に及ぶ船外活動の様子を撮影した映像をNASAがYoutobeで[23]公開しています. 動画
が開始する,3分30秒からユックリとこのフレーズをしゃべっています.
(NASA/Goddard Space Flight Center)
(出展："Restored Apollo 11 EVA",NASA[18])
NASAのWEBに50周年の特設サイト[24]（下のWEB)があります。動画(Apollo Videos)、写真(Apollo Photos)に加えて、当時の報道向け資料等
(Press Kits & Media Resouces)も公開されています。
<参考文献>
[1] Javier Barbuzano,"Apollo-era Data Reveal Moon’s Tectonic Activity",May 13,2019,Sky&Telescope
[2] Thomas R. Watters, Renee C. Weber, Geoffrey C. Collins, Ian J. Howley, Nicholas C. Schmerr & Catherine L. Johnson,
"Shallow seismic activity and young thrust faults on the Moon",Nature Geoscience 12, 411?417 (2019)
[3] "月にも活断層による地震か,定説覆す研究 「死んだ星」ではなかった？ 謎だった浅発地震の原因に新説"
ナショナルジフィック,2019.05.16
[4] "Shrinking Moon May Be Generating Moonquakes", NASA NEWS RELEASE 19-06,May 14, 2019
https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/moonquakes
[5] "NASA's LRO Reveals 'Incredible Shrinking Moon'",NASA NEWS RELEASE,08.19.10
[6] Thomas R. Watters1, Mark S. Robinson, Ross A. Beyer, Maria E. Banks1, James F. Bell III, Matthew E. Pritchard,
Harald Hiesinger, Carolyn H. van der Bogert, Peter C. Thomas, Elizabeth P. Turtle, Nathan R. Williams
"Evidence of Recent Thrust Faulting on the Moon Revealed by the Lunar Reconnaissance Orbiter Camera",
Science 20 Aug 2010:Vol. 329, Issue 5994, pp. 936-940
[7] 月探査情報ステーション"月には地震がありますか?"
[8] Gilbert, Grove K. "The Moon's face: a study of the origin of its features". Bulletin of the Philosophical Society of Washington.(January 1893).
[9] ポール.D.スピューディス 著,水谷 仁 訳,"月の科学",シュプリンガー・フェアラーク東京株式会社,2000年6月26日,P16
[10] 竹内均，伊佐喬三／［共］著,"新版 月の科学"（NHKブックス310),日本放送出版協会,1978年2月20日
[11] フレッド・ホイル 著,鈴木敬信 訳,"天文学の最前線",法政大学出版局,1956年12月25日,P82
[12] 竹内均,久野久,伊佐喬三 著,"月の科学"(NHKブックス51),日本放送出版協会,1967年1月20日,P174
[13] 寺薗淳也 著,"夜ふかしするほど面白い「月の話」",PHP文庫,株式会社PHP研究所,2018年1月18日,P100
[14] 白尾元理 著,"月の地形 ウオッチングガイド",誠文堂新光社,2009年8月31日,P134
[15] "III. 月のクレーターはなぜできたのですか？",国立科学博物館
[１6] Wikipedia,"Alpetragius (crater)"
[17] 渡部潤一 編著,"最新・月の科学"(NHKBOOKS1115),日本放送出版協会,2008年6月25日,P109-110
[18] 加藤 學,"月の海",東京大学 理学のページ
[19] "Evolution of the Moon",NASA Goddard
[20] 寺薗淳也 著,"夜ふかしするほど面白い「月の話」",PHP文庫,株式会社PHP研究所,2018年1月18日,P168
[21] 国土地理院,"月の地形図 Topographic maps of the moon"
[22] 朝日新聞,1969年7月21日夕刊,3面
[23] NASA"Restored Apollo 11 EVA",NASA
[24] NASA,"Apollo50th"
以上