最も広く受け入れられている理論によれば、月はおよそ45億年前に、Theiaという名前の火星サイズのオブジェクトが地球に衝突したときに形成されました（別名、巨大衝突仮説）。この影響により大量の破片が発生し、徐々に合体して地球で唯一の自然衛星を形成しました。この理論の最も説得力のある証拠の1つは、地球と月の組成が非常に似ているという事実です。
ただし、コンピュータシミュレーションに関するこれまでの研究では、月が巨大な衝撃によって作成された場合、衝撃装置自体からより多くの物質が保持されているはずであることが示されています。しかし、ニューメキシコ大学のチームが実施した新しい調査によると、地球と月は以前考えられていたほど似ていない可能性があります。
彼らの発見を説明する研究、「地球と月の明確な酸素同位体組成」は、最近ジャーナルに掲載されました 自然地球科学。この調査は、UNM地球惑星科学部のエリックJ.カノとザカリーD.シャープ、およびUNM気象研究所のチャールズK.シアラーによって実施されました。
地球と月がかつて単一の物体であったという理論は、19世紀以来存在しています。しかし、科学者たちが地球と月が一緒に形成したという決定的な証拠を得たのは、岩石のサンプルがアポロ宇宙飛行士によって持ち帰られたときでした。これらのサンプルは、地球と同様に、月がケイ酸塩鉱物と金属コアで構成され、金属コアとケイ酸塩マントルと地殻が区別されていることを示していました。
月は鉄分が少なく、軽い元素の点で少ないが、巨大衝突仮説はこれを非常によく説明している。特に重い元素である鉄は地球に保持され、衝撃の熱と爆発力により軽い元素が蒸発して宇宙に放出されたでしょう。 EarthとTheiaからの残りの材料は、冷却されて混合され、今日の地球と月が形成されます。
この理論は、月が地球を周回する速度と性質についても説明しています。特に、それがどのように私たちの惑星とタイドロックされているか。ただし、コンピュータシミュレーションに関する以前の研究では、このシナリオでは、月の約80％がTheiaに由来する材料で構成されている必要があることが示されています。
これは天文学者や地質学者にとって深刻な難題であり、これを説明するためにさまざまな理論が進められてきました。 1つのシナリオでは、Theiaの構成が地球と似ていたため、地球と月が非常に似ている理由がわかります。別の方法では、地球と月の両方がTheiaの要素を保持するまで、材料の混合は非常に徹底的でした。
残念ながら、これらの説明は、太陽系について私たちが知っていることと矛盾しているか、またはそれ自体の理論的な問題を提示しています。これに光を当てるために、カノと彼の同僚は、巨大衝突仮説との主要な矛盾を検討しました。基本的に、科学者がアポロ月面岩石サンプルを調べたとき、彼らは酸素同位体値がこの地球上の岩石で見つかったものと実質的に同じであることに気付きました。
ジャイアントインパクト仮説が正しい場合、地球と月の前駆体は、最初は同一の値を持っているか、インパクトイベントの後に広範な均質化が行われました。これに対処するために、カノと彼の同僚は、さまざまな月の岩石の高精度酸素同位体分析を行いました。彼らが発見したのは、月の岩が地球よりも軽い酸素同位体の濃度が高いことでした。
さらに、この違いにより、地殻からマントルへのプローブが深くなります。彼らは、これは地殻が地球とテイアからの残骸が混合した場所であるのに対し、内部はテイアからの物質がより集中する場所であるという事実に起因すると考えています。彼らが彼らの研究で要約するように：
「月サンプルの酸素同位体値は岩質学と相関し、その違いは衝撃によって生成された同位体的に軽い蒸気と初期のマグマ海の最も外側の部分の間の混合によって説明できることを提案します。私たちのデータは、地球に比べて同位体的に重い深部マントルから得られたサンプルが、原始月面インパクター「Theia」を最も代表する同位体組成を持っていることを示唆しています。」
要約すると、チームの調査結果は、地球とTheiaの構成が類似していないことを示しています。これは、Theiaが地球よりも太陽からより遠くに形成された可能性が高いという最初の決定的な証拠を提供します。同様に、彼らの研究は、タイアと地球の明確な酸素同位体組成が月を形成する衝撃によって完全に均質化されなかったことを示しています。
この研究は、イェール大学と東京工業大学のチームが最近行った研究を思い起こさせる。彼らの研究によると、月を形成する衝撃が起こったとき、地球はまだマグマのホットボールでした。これは、地球からの物質が急速に合体して月を形成する一方で、Theiaからの物質が宇宙に失われることを可能にしたものです。
Theiaの材料が宇宙に失われたのか、月の内部の一部として保持されたのかは、今後数年で発生する多くのサンプルリターンミッションのおかげで、科学者がより完全に調べることができるという疑問です。これらには、NASAが宇宙飛行士を月面に送り返す（プロジェクトアルテミス）および中国から送信された複数のローバー（Chang’e 5 そして Chang’e 6 ミッション）。
地球の唯一の衛星に関するこれらの謎やその他の謎は、すぐに答えられるチャンスです。
