何世紀もの間、科学者たちは月がどのように形成されたかを説明しようと試みてきました。遠心力によって地球から失われた物質から形成されたと主張する人もいれば、事前に形成された月は地球の重力によって捕獲されたと主張する人もいます。最近の数十年で最も広く受け入れられている理論は、地球が45億年前に火星サイズの物体(Theiaという名前)に打たれた後に形成された月であると述べた巨大影響仮説でした。
国際的な研究者チームによる新しい研究によると、どの理論が正しいかを証明する鍵は、約70年前にここで地球上で行われた最初の核実験から来ているのかもしれません。ニューメキシコ州のトリニティテストサイト(最初の原子爆弾が爆発した場所)から得られた放射性ガラスのサンプルを調べたところ、月の岩石のサンプルは同様の揮発性元素の減少を示していることがわかりました。
この研究は、カリフォルニア大学サンディエゴにあるスクリップス海洋研究所の地球科学の教授であるジェームズデイが主導しました。パリ地球物理学研究所、マクドネル宇宙科学センター、NASAのジョンソン宇宙センターを出身とする同僚とともに、トリニティテストサイトから採取したガラスのサンプルを調べて化学組成を調べました。
トリナイトと呼ばれるこのガラスは、マンハッタンプロジェクトの一環として、1945年にトリニティテストサイトでプルトニウム爆弾が爆発したときに作成されました。グラウンドゼロから350メートル(1,100フィート)の距離で、大規模な爆発によって引き起こされた極度の熱と圧力によって、主に石英粒子と長石で構成されるアーコシック砂が緑色のガラスに変化しました。
科学者たちは何年もの間、これらのガラス堆積物を研究してきました。これは、砂が爆発に吸い上げられ、その後、溶融液体として表面に降り注がれた結果であると判断しました。デイと彼の同僚がそれを調べたとき、彼らはガラスのサンプルから亜鉛と他の揮発性元素が激減していることに気づきました。
彼らの研究によれば、 科学の進歩 2017年2月8日、爆破現場から10〜250メートル(30〜800フィート)で採取されたトリナイトのサンプルでは、遠方から採取されたサンプルよりもはるかに多くの元素が枯渇しました。さらに、残った亜鉛の同位体は他のものより重く、反応性が低かった。
次に、これらの結果を、同様の揮発性元素の減少を示した月の岩石で行われた研究と比較しました。このことから、月にも同様の熱と圧力の条件が存在し、これらの元素が蒸発したと判断しました。これは、過去に月面がマグマの海に変わったという大きな影響があったという理論と一致しています。
日がカリフォルニア大学サンディエゴのプレスリリースで説明したように:
「この結果は、惑星形成の初期と同様に、高温での蒸発が、揮発性元素の損失と、イベントの残りの物質の重同位体の濃縮につながることを示しています。これは常識でしたが、今ではそれを示す実験的な証拠があります。」
1980年代以降の主な理論は巨大な影響仮説でしたが、議論は続いており、新たな発見の対象となっています。たとえば、2017年1月にさかのぼって、 自然地球科学 –イスラエルのレホヴォトにあるワイツマン科学研究所のラルカルフが率いる–月は、多くの小さな衝突の結果である可能性があることを示した。
コンピューターシミュレーションを使用して、Weizmannチームは、複数の小さな衝撃が地球の周りに多くの月小惑星を形成し、それが合体して月を生成する可能性があることを発見しました。しかし、揮発性元素が反応の発生場所に関係なく、熱と圧力に対して同じ種類の反応を起こすことを示すことで、Day氏とその同僚たちは、単一の衝撃事象を示す確かな証拠を提供しました。
この研究は、地球の科学者が月が形成された時期と方法に制約を加えるのに役立つシリーズの最新のものであり、太陽系とその形成の歴史をよりよく理解するのにも役立ちます。