アメリカ南西研究所（SwRI）とアリゾナ大学の科学者チームは最近、国際学術誌『天文物理期刊通訊』（The Astrophysical Journal Letters）に最新の研究を発表し、月の形成過程が人類の生命の誕生過程よりもはるかに速い可能性があることを指摘しました。研究によれば、月は地球と火星サイズの原始惑星「テイア」との衝突後、最速でわずか5時間で直接形成される可能性があり、この発見は月の形成に関する科学界の主流の見解に挑戦しています。
長い間、科学界では約45億年前に「テイア」と呼ばれる火星サイズの天体が原始地球に激突し、その後飛び散った大量の破片が宇宙に入り、地球の周りの軌道でゆっくりと集まって最終的に今日の月が形成されたと広く考えられてきました。しかし、この「大衝突仮説」は広く受け入れられているものの、月と地球の同位体成分が驚くほど似ているという厄介な問題に直面しています。緩慢な集積モデルによれば、月は大量の「テイア」の破片から構成されるべきであり、その成分は地球と明らかに異なるはずです。
月の形成過程の時間が大幅に短縮
研究チームはスーパーコンピュータを利用して高解像度のシミュレーションを行い、初めて衝突天体の内部温度構造と材料強度を計算モデルに組み込みました。シミュレーションの結果、月の形成過程は材料の温度に非常に敏感であることが示されました。もし地球と「テイア」が衝突前に類似の内部温度構造を持っていた場合、衝突の結果は全く異なることになります。これは、衝突瞬間の高温で溶融し、短時間で完全に混合された後、約5時間以内に発育した完全で比較的独立した原始月が形成されることを意味します。
研究の第一著者であり、南西研究所の博士研究員であるアディエン・ダントン博士は、「私たちは、火星サイズの原始月（テイア）の既存の地質特性が重要であることを発見しました。地球と月を地質特性を持つ衝突体としてシミュレーションすると、月の形成メカニズムが変わります。」と述べています。彼女はさらに、「原始衝突のモデリングと同じパラメータを使用し、両天体の内部温度構造が同じである場合、約5時間で完全な月が現れることが分かりました。」と説明しました。
この発見がさらに検証されれば、月の進化のタイムラインを根本的に書き換えることになります。従来の理論では月の形成には数百万年かかると考えられていましたが、新しいモデルではこの過程を1日未満に圧縮しています。ダントンは「月は一日の午後に形成された可能性があります。」と述べています。これまでの研究は通常、衝突天体を「流体球」として扱い、岩石の強度特性を無視していましたが、新しいモデルは材料の強度と温度を同時に考慮し、地月系の形成を理解するためのより完全な物理的な視点を提供します。
研究はまた、地球と月の成分の高度な類似性が、テイアと原始地球が原行星円盤の同じ領域で形成されたことに起因する可能性があることを指摘しています。ダントンは月の成分の難題を説明する際に、「これは月の起源の謎を解明するための新しい手がかりを提供します。」と述べています。彼女はさらに、この発見が月と地球の揮発分含量や成分の違いを説明するのに役立つことを指摘しました。